黑土团聚体的孔隙结构特征与有机碳矿化的关系研究的任务书.docx

黑土团聚体的孔隙结构特征与有机碳矿化的关系研究的任务书
一、研究背景
黑土地是我国中部和东北部最广泛的地貌单元之一，是我国最重要的耕地资源之一。黑土层是黑土地的发生与演化的主要表现，其土壤肥力高，具有较好的保育性、改良性和自然调节功能。黑土的形成与演化过程具有复杂的物质循环和生态过程，其土壤物理、化学和生物学特性也具有很强的空间异质性。而黑土丰富的有机碳储量和独特的性质，使其成为全球物种多样性保护和碳储存的重要来源。
黑土层中的有机碳不仅是黑土水分、养分和微生物等活动的重要供应者，同时还与黑土层生物化学循环和生态功能密切相关。而黑土层中有机碳的矿化过程是黑土化学循环的重要环节之一。因此，对黑土层孔隙结构特征与有机碳矿化过程进行研究，可以有效地探索黑土层化学循环的基本规律和机制，为保护黑土资源和实现碳储存提供理论依据和科学指导。
二、研究目的和内容
研究目的：探究黑土层孔隙结构特征与有机碳矿化过程之间的关系，深入了解黑土层化学循环规律和机制，为保护黑土资源和实现碳储存提供科学依据。
研究内容：
（1）分析黑土层孔隙特征，包括孔径分布、孔径连通性、孔隙度、比表面积等。
（2）测定黑土层有机碳含量、活性有机碳含量和有机碳矿化速率。
（3）通过实验室模拟黑土层有机碳矿化过程，分析孔隙结构特征对有机碳矿化过程的影响。
（4）探究影响黑土层孔隙结构特征的因素，如土壤类型、土壤质地、土壤水分、土壤氧化还原状态等。
（5）建立黑土层孔隙结构与有机碳矿化过程的数学模型，预测黑土层的碳储存能力。
三、研究方法和技术路线
研究方法：采用实验室模拟和野外采样相结合的方法，结合较为完善的实验分析手段，建立黑土层孔隙结构与有机碳矿化过程的关系模型。
（1）样品采集：通过野外采样获得不同土壤类型、不同土层深度的黑土样品，并利用土样处理设备制备土样。
（2）孔隙结构特征分析：利用氮气吸附等渗法测定黑土层孔隙结构特征。
（3）有机碳含量测定：采用K2Cr2O7-FeSO4法测定黑土层有机碳含量。
（4）有机碳矿化过程模拟：采用湿热浸泡法模拟黑土层有机碳矿化过程。
（5）数学模型构建：基于实验分析结果，结合数学统计方法，建立孔隙结构特征与有机碳矿化过程之间的关系模型。
技术路线：
（1）采样和处理样品，制备土样。
（2）测定黑土层孔隙结构特征和有机碳含量。
（3）利用实验室模拟方法，模拟黑土层有机碳矿化过程。
（4）基于实验分析结果，建立数学模型，预测黑土层的碳储存能力。
四、研究意义和创新性
研究意义：
（1）深入了解黑土层中孔隙结构特征与有机碳矿化过程之间的关系，为黑土层的保护和利用提供科学依据。
（2）探究黑土层孔隙结构特征的影响因素，为未来的黑土层管理和利用提供技术支持。
（3）建立黑土层碳储存能力预测模型，为黑土层科学管理和利用提供参考依据。
研究创新性：
（1）研究方法方面，将实验室模拟与野外采样相结合，利用实验分析和数学建模相结合的方法，探索黑土层孔隙结构特征与碳矿化过程之间的关系。
（2）研究内容方面，比较全面地分析了黑土层中孔隙结构和有机碳矿化过程之间的关系，并探究了孔隙结构特征的影响因素，建立了黑土层碳储存能力预测模型。