一、采樣工具

對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)碳庫(kù)的現(xiàn)場(chǎng)取樣，所需工具或設(shè)備見(jiàn)表1－1。下文將對(duì)這一技術(shù)方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

表1－1　土壤取樣常用設(shè)備表

二、表層樣采集

所有的土壤都含有機(jī)和礦物成分，根據(jù)兩種成分含量比例不同將土壤類型分為有機(jī)土壤或礦物土壤。簡(jiǎn)單來(lái)講，有機(jī)成分超過(guò)20%可以歸類為有機(jī)土壤，有機(jī)成分少于20%則歸類為礦物土壤（USDA，1999）。

有機(jī)肥沃的土壤有機(jī)成分的埋藏和保存速率高，礦物成分則沉積慢。礦物肥沃的土壤具有大量的沉積物來(lái)源，這些沉積物大多是陸源、河口來(lái)源或者含鈣質(zhì)動(dòng)物產(chǎn)生的碳酸鈣。通常來(lái)說(shuō)，有機(jī)土壤顏色較深并且有很多腐爛的植物殘?jiān)５V物土壤則為砂質(zhì)并且有很多的貝殼碎片（圖1－2）。

圖1－2　礦物土壤（左）和有機(jī)土壤（右）樣品

表層樣的采集可用不銹鋼刀小心切取表層10cm的土樣，同時(shí)用具有固定容量的環(huán)刀截取其中的一塊土壤樣，放入已知重量的塑料袋中回實(shí)驗(yàn)室稱重。供化學(xué)測(cè)試的樣品（約250g）裝入另一塑料袋中封閉，運(yùn)回室內(nèi)冰凍保存。

三、柱狀樣采集

一般地，土壤碳積累通常不會(huì)超過(guò)30cm，與人類活動(dòng)可能涉及的深度范圍一致。因此，很多陸地系統(tǒng)碳評(píng)估局限在采樣深度30cm的土壤上。紅樹(shù)林、潮汐鹽沼和海草通常沉積有10cm至3m不同深度的有機(jī)肥沃土壤。由于沿海生態(tài)系統(tǒng)土地利用和氣候的變化，有機(jī)肥沃土壤受到一定程度的干擾，很可能會(huì)造成排水、氧化、塌陷和海平面上升等環(huán)境惡化問(wèn)題，從而影響到更深地層（Hooijer et al，2010；Linwood et al，2012）。因此，在沿海生態(tài)系統(tǒng)深層取樣比其陸地上更有研究?jī)r(jià)值（最小深度標(biāo)準(zhǔn)為1m，但是通常為3～5m）。

為了準(zhǔn)確定量土壤碳庫(kù)，我們需要對(duì)特定深度（通常為1m）的土樣進(jìn)行二次分樣與分析。為了評(píng)估土壤碳庫(kù)，我們必須測(cè)試三個(gè)參數(shù)：①土壤深度；②烘干后的原位密度；③土壤有機(jī)碳含量（%Corg）。

土壤深度可在取芯或取樣過(guò)程中測(cè)定。土壤烘干后的原位密度和有機(jī)碳含量用于計(jì)算碳密度。因?yàn)橥寥涝幻芏群吞济芏入S深度和位置的改變而不同，所以碳密度與深度沒(méi)有統(tǒng)一的關(guān)系。因此，我們必須要采取足夠多（每個(gè)站位取樣至少1個(gè)，每層至少3個(gè)）的土樣對(duì)每層碳儲(chǔ)量進(jìn)行三維評(píng)估。

為了獲取土樣原位密度和碳含量的測(cè)量數(shù)據(jù)以及進(jìn)一步的分析，需要能夠取出經(jīng)歷過(guò)礦物壓實(shí)且相對(duì)未受干擾的土樣。由于隨時(shí)間推移不斷建立的上覆沉積層的重力和長(zhǎng)期以來(lái)有機(jī)質(zhì)的分解以及取樣過(guò)程取樣設(shè)備、土壤中的根系落葉等也會(huì)改變沉積物原來(lái)的位置或造成土壤壓實(shí)（圖1－3）。如果壓實(shí)情況嚴(yán)重，則在附近另尋取樣點(diǎn)取樣。重復(fù)直到壓實(shí)量降到最低。理論上講，受壓實(shí)的土樣不能用于土壤碳的研究，但很多情況下這是無(wú)法避免的。即使是在最有效的取樣情況下（專業(yè)設(shè)計(jì)的取樣設(shè)備、詳細(xì)的取樣步驟），也可導(dǎo)致樣品有30%的壓縮（Morton，White，1997）。在這種情況下，我們?cè)谕翗踊謴?fù)中需要利用一個(gè)壓縮校正因子來(lái)補(bǔ)償人為造成的樣品壓實(shí)。

圖1－3　取樣過(guò)程中可能發(fā)生的土樣壓實(shí)示意圖（據(jù)Fourqurean et al，2014）

為了獲取足夠量的沉積物進(jìn)行定年，建議利用直徑15cm、末端打薄的薄壁金屬圓筒進(jìn)行土壤柱樣的采集。這種直徑大壁薄的取樣裝置能夠避免樣品的過(guò)度壓縮。取樣裝置的外壁從底部每隔10cm進(jìn)行標(biāo)注，所以每取得10cm的柱樣都可以測(cè)量壓縮量。壓縮量可以用測(cè)量筒外部和內(nèi)部的高度差求得。金屬筒緩緩加壓旋轉(zhuǎn)直至達(dá)到80cm處，或壓縮量接近10cm處。土壤柱樣長(zhǎng)度為100cm。一旦金屬筒到達(dá)目標(biāo)深度就在金屬筒頂部加塞以免表層土壤樣品受到污染。從金屬筒周圍挖掘至與筒底部平齊，取一個(gè)干凈的橡膠塞附于底部并托住筒底部的沉積物樣品，后提起筒，土壤柱樣用塞子暫時(shí)密封。

為避免壓縮量的增加，將柱樣置于水平條件下運(yùn)輸，回到實(shí)驗(yàn)室后置于冰柜中存儲(chǔ)。海拔高程測(cè)量使用設(shè)備為萊卡全站儀，采取黃海零點(diǎn)為參考零點(diǎn)。

在柱狀樣（圖1－4）分樣之前，樣品經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的解凍，頂樣工具為一根長(zhǎng)1．5m、直徑5cm的圓棍一頭釘著直徑為14cm的木板，用來(lái)將土樣推出放置于錫鉑紙上，并重新測(cè)量長(zhǎng)度以記錄運(yùn)輸、冰凍和推出過(guò)程的變化，將土壤柱樣從上到下用金屬線切割，切割間距按沉積速率不同而設(shè)置。一般沉積速率小于2cm/a，切割間距設(shè)置為1～2cm，沉積速率大于2cm/a，切割間距設(shè)置為2～5cm。在切割過(guò)程中偶爾會(huì)用帶鋸齒的金屬刀具切割大量的植物根系。為了確保每個(gè)樣品的長(zhǎng)度都是等距的，從側(cè)面三個(gè)角度進(jìn)行測(cè)量標(biāo)記，并在切割過(guò)程中小心地經(jīng)過(guò)標(biāo)記點(diǎn)。

圖1－4　柱狀樣樣品示意圖