土壤碳矿化速率是指土壤有机碳在微生物作用下转化为二氧化碳(CO₂)的速率，是评估土壤碳循环、温室气体排放及土壤健康的重要指标。以下是常用的测定方法及操作指南：

　　一、常用测定方法

　　1. 实验室培养法(密闭培养法)

　　原理：通过控制温湿度条件，测定土壤在密闭环境中释放的CO₂量，计算矿化速率。

　　步骤：

　　样品采集与预处理：

　　采集表层土壤(0~20 cm)，剔除植物残体与石块，过2 mm筛，冷藏(4℃)或立即处理。

　　调节土壤湿度至田间持水量的50%~60%(或指定水分梯度)。

　　培养装置：

　　将土壤样品(如20 g干土)装入培养瓶，加盖密封(预留CO₂吸收装置)。

　　设置空白对照(无土壤)及重复样本(≥3次)。

　　CO₂捕获与测定：

　　碱液吸收法：瓶内放置NaOH溶液(如1M)，定期滴定测定CO₂吸收量。

　　红外气体分析仪(IRGA)：通过气泵循环气体，实时监测CO₂浓度变化。

　　培养条件：

　　温度：25~30℃(模拟自然环境或特定实验条件)。

　　培养周期：7~30天，定期采样(如第1、3、7、14、21天)。

　　计算公式：

　　Ct​：t时间后CO₂-C浓度(μg C/g)，C_0C0​：初始CO₂-C浓度，VV：培养瓶体积(L)，mm：土壤质量(g)，tt：培养时间(天)。

　　2. 田间原位测定法(静态箱法)

　　原理：在自然环境中直接测定土壤表面CO₂通量，反映实际矿化速率。

　　步骤：

　　静态箱安装：

　　将透明或 opaque 箱体(底部开口)嵌入土壤，密封边缘防止气体泄漏。

　　箱内安装风扇混匀气体，连接CO₂传感器或采样端口。

　　气体采样：

　　使用注射器或气袋定期采集箱内气体(如0、10、20、30分钟)。

　　通过气相色谱(GC)或IRGA分析CO₂浓度。

　　通量计算：

　　ΔC：CO₂浓度变化(ppm)，\Delta tΔt：时间间隔(h)，VV：箱体体积(m³)，AA：土壤面积(m²)，MM：CO₂摩尔质量(44 g/mol)，V_mVm​：气体摩尔体积(22.4 L/mol)。

　　3. 同位素标记法(¹³C或¹⁴C示踪)

　　原理：通过添加¹³C/¹⁴C标记的有机底物(如葡萄糖、植物残体)，追踪碳的矿化与转化路径。

　　步骤：

　　标记底物添加：将¹³C标记的有机物与土壤混合，培养一定时间。

　　CO₂捕获与同位素分析：

　　收集释放的CO₂，通过同位素比值质谱仪(IRMS)测定¹³C/¹²C比值。

　　矿化速率计算：

　　根据标记碳在CO₂中的比例，区分底物来源(如新输入碳 vs. 土壤原有碳)。

　　二、关键注意事项

　　样品处理：

　　避免高温干燥或长时间冷冻，防止微生物活性改变。

　　培养前预培养1~3天，稳定土壤呼吸基线。

　　环境控制：

　　严格调控温度与湿度(使用恒温培养箱)，避免水分蒸发影响结果。

　　田间测定需避开降雨、强风等干扰时段。

　　数据校准：

　　校正仪器背景值(如IRGA零点漂移)。

　　碱液吸收法需定期更换NaOH并避免CO₂饱和。

　　质量控制：

　　设置空白对照与重复样本，计算标准偏差。

　　使用标准气体(如已知浓度CO₂)验证检测系统准确性。

　　三、方法比较与选择

　　四、参考标准与文献

　　国际标准：

　　ISO 14239:2017《土壤质量-有机化学品矿化与转化的实验室培养方法》。

　　USDA《土壤呼吸测定技术指南》。

　　学术文献：

　　《Soil Biology and Biochemistry》中关于碳矿化动力学模型的研究。

　　《Global Change Biology》中田间与实验室方法对比分析。