测定土壤呼吸强度是评估土壤微生物活性、有机质分解速率及碳循环过程的关键指标，主要反映土壤中CO₂的释放速率。以下是常用的测定方法及操作流程：

　　一、常用测定方法

　　1. 静态箱-气相色谱法(田间原位测定)

　　原理：

　　在土壤表面放置密闭静态箱，定时采集箱内气体，通过气相色谱(GC)分析CO₂浓度变化，计算单位时间内CO₂通量。

　　步骤：

　　安装静态箱：将箱体(透明或遮光)嵌入土壤，密封边缘(用湿黏土或硅胶圈);

　　气体采集：

　　使用注射器或气袋在特定时间点(如0、10、20、30分钟)采集箱内气体;

　　避免高温时段操作(防止箱内温度骤升干扰结果)。

　　GC分析：测定CO₂浓度，结合箱体积、采样时间计算呼吸速率。

　　公式：

　　(F：CO₂通量，μmol/(m²·s);ΔC：CO₂浓度变化;V：箱体积;A：箱底面积;P：气压;R：气体常数;T：温度)。

　　优点：反映真实环境条件，适合短期动态监测;

　　缺点：受环境波动(温度、风速)影响大，需多次重复。

　　2. 碱液吸收法(实验室培养)

　　原理：

　　将土壤样品置于密闭容器中恒温培养，利用NaOH溶液吸收释放的CO₂，通过滴定法测定吸收量。

　　步骤：

　　样品处理：取新鲜土壤(过2mm筛)，调整至目标含水量(如60%田间持水量);

　　培养装置：

　　培养瓶内放置土壤和盛有NaOH溶液的吸收瓶;

　　密封后25℃避光培养(通常24~72小时)。

　　CO₂定量：用HCl滴定剩余NaOH，计算CO₂释放量。

　　公式：

　　(单位：mg C/(kg·h);VV：滴定体积;CHCl​：盐酸浓度;W土壤​：土壤干重;t：培养时间)。

　　优点：成本低，适合批量实验;

　　缺点：无法实时监测，需破坏性取样。

　　3. 红外气体分析仪(IRGA)法(动态监测)

　　原理：

　　利用红外传感器实时监测密闭系统中CO₂浓度变化，直接计算呼吸速率。

　　适用场景：实验室高精度连续监测或自动观测站。

　　优点：数据实时、分辨率高(分钟级);

　　缺点：设备昂贵，需定期校准和维护。

　　二、关键实验步骤与注意事项

　　1. 样品采集与处理

　　田间原位法：

　　避免踩踏采样区，保持土壤结构完整;

　　记录采样时的温度、湿度及天气条件。

　　实验室培养法：

　　使用新鲜土壤(4℃保存不超过7天)，剔除根系和碎石;

　　预培养1~3天以稳定微生物活性。

　　2. 环境因子控制

　　温度：实验室培养需恒温(如25℃)，或设置温度梯度研究温度敏感性;

　　湿度：定期称重补水，维持含水量稳定(通常50%~70%田间持水量);

　　氧气：保证有氧条件(密闭时间过长可能导致缺氧，影响结果)。

　　3. 干扰排除与质量控制

　　本底校正：设置空白对照(无土样)扣除空气中CO₂本底;

　　植物根系干扰：剔除可见根系或采用灭菌土对照区分微生物呼吸与根呼吸;

　　仪器校准：GC或IRGA需用标准CO₂气体定期标定。

　　三、数据解读与呼吸强度计算

　　单位换算：

　　1 μmol CO₂/(m²·s) ≈ 0.1584 mg C/(m²·h);

　　实验室培养法结果常表示为 mg C/(kg·h) 或 μg C/(g·d)。

　　呼吸强度分级(参考)：

　　四、方法选择建议

　　五、注意事项

　　时间窗口选择：

　　田间测定避开降雨或强风天气;

　　实验室培养避免夜间温度波动。

　　土壤均一性：

　　研磨过筛后充分混匀，减少样品间差异;

　　大粒径土壤(如砂土)需增加重复数。

　　安全与环保：

　　强酸强碱操作时戴防护装备;

　　废弃吸收液按化学废液规范处理。

　　六、参考文献

　　标准方法：

　　《土壤呼吸测定方法》(LY/T 1228-2015);

　　《陆地生态系统土壤观测规范》(CERN技术手册)。

　　学术指南：

　　Raich, J.W. & Schlesinger, W.H. (1992). Global Biogeochemical Cycles;

　　IPCC《国家温室气体清单指南》.