一種土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法。首先將風(fēng)干土壤樣品加蒸餾水用超聲波破碎儀超聲定量輔助分散，再用63μm孔徑土壤篩濕篩，土壤被分成2份，篩上土壤使用NaI進(jìn)行密度分級(jí)得到顆粒態(tài)土壤組分和沙與團(tuán)聚體土壤組分，篩下土壤渾濁液離心后上清液在0.45μm濾膜下真空抽濾，濾液凍干為可溶性土壤組分，抽濾后得到的大于0.45μm的粉砂粘土用次氯酸鈉氧化得到酸不溶土壤組分，粉砂粘土與酸不溶土壤組分之差為易氧化土壤組分，至此，五種土壤組分分級(jí)完畢。所得出的土壤組分可用于土壤碳及養(yǎng)分相關(guān)理化性質(zhì)的測(cè)定。進(jìn)一步通過(guò)活性炭吸附和濾紙過(guò)濾來(lái)實(shí)現(xiàn)NaI的回收再利用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明采用物理和化學(xué)方法分離土壤組分，主要用于土壤碳匯功能、肥力動(dòng)態(tài)功能相關(guān)研究。
【背景技術(shù)】:
[0002]土壤肥力是作物生產(chǎn)與植被生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，也是維持全球60多億人口糧食安全的基礎(chǔ)。不同顆粒的組成直接決定了土壤的質(zhì)地結(jié)構(gòu)，而且土壤養(yǎng)分在不同土壤顆粒和土壤膠粒上的分布直接影響土壤肥力的持久性和有效性。對(duì)土壤肥力及其在不同土壤顆粒組成上的分布研究一直為各國(guó)科學(xué)家們關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]土壤顆粒組成與有機(jī)碳在其內(nèi)分布的差異性，直接影響土壤碳周轉(zhuǎn)的時(shí)間以及土壤碳庫(kù)的庫(kù)容大小。全球氣候變暖趨勢(shì)明顯。多項(xiàng)研究顯示，全球平均每年溫度升高1.1到6.4度，這有可能導(dǎo)致地球上15%到40%的物種瀕臨滅絕以及近30億人口面臨缺水。在全球溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重的背景下，土壤碳庫(kù)變化成為一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。在這一全球變化背景下，揭示土壤碳在不同土壤顆粒組成上的變化趨勢(shì)，有利于了解其對(duì)未來(lái)氣候的響應(yīng)，加深科學(xué)家對(duì)土壤碳匯功能形成機(jī)制的理解。
[0004]目前已經(jīng)發(fā)明的方法，多是單一的土壤篩分離以及常規(guī)水穩(wěn)性團(tuán)聚體分離方法，方法繁瑣，與土壤功能結(jié)合的較差。本發(fā)明所提出的土壤組分分級(jí)方法，正是從土壤肥力和碳匯功能的角度出發(fā)，把土壤細(xì)分成五種組分，分別研究各個(gè)組分土壤的土壤肥力和碳截獲能力，分析哪種組分導(dǎo)致土壤肥力和碳截獲能力發(fā)生變化。此方法可以使有關(guān)土壤肥力和碳匯功能的研究深化到本質(zhì) 機(jī)理，從而創(chuàng)造出適合作物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境以及進(jìn)行有選擇的植樹(shù)造林，提高作物產(chǎn)量，減少碳的排放，緩解全球轉(zhuǎn)暖。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0005]本專(zhuān)利的目的是運(yùn)用物理和化學(xué)方法對(duì)土壤組分進(jìn)行詳細(xì)分離，研究各個(gè)組分的土壤肥力和碳截獲能力，找到哪種組分影響了土壤肥力和碳截獲能力。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本專(zhuān)利采用的技術(shù)方案包括:
[0007]1.土樣超聲分散并濕篩
[0008]將風(fēng)干土壤樣品加蒸餾水用超聲波破碎儀超聲分散，使土壤溶液獲得的能量控制在20-50J πιm1，并使用63 μ m孔徑土壤篩濕篩，用洗瓶緩慢加水判斷，至篩出水清澈為止，土壤被分成大于63 μ m和小于63 μ m兩份。
[0009]2.密度分級(jí)
[0010]將大于63 μ m的土樣加入1.4-1.8gcnT3NaI溶液混勻，經(jīng)過(guò)靜置、離心、抽吸、抽濾和洗滌一系列操作得到顆粒態(tài)土壤組分和沙與團(tuán)聚體土壤組分
[0011]3.離心并抽濾
[0012]將小于63 μ m的土樣在3500r/min條件下離心15分鐘,所得上清液在0.45 μ m濾
膜下抽濾，濾液凍干得到可溶性土壤組分。[0013]4.次氯酸鈉氧化
[0014] 將0.45 μ m-63 μ m 土樣的粉砂粘土用6%pH=8的次氯酸鈉氧化18小時(shí)，得到易氧化土壤組分和酸不溶土壤組分。
[0015]5.NaI回收再利用
[0016]密度分級(jí)時(shí)使用的NaI可以用活性碳吸附、濾紙過(guò)濾回收再利用。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)特征:
[0018]1.較常規(guī)震蕩或煮沸土壤分散比，超聲輔助分散速度快，簡(jiǎn)單易行
[0019]2.一次獲得五種土壤組分，成效大。
[0020]3.定量可控能量超聲波破碎儀輔助分散，確保土壤顆粒分散而團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)盡量保持。
[0021]4.密度分級(jí)時(shí)，將清洗濾紙和筒形漏斗的CaCl2溶液過(guò)夜靜置，再用尼龍濾網(wǎng)過(guò)濾，充分洗掉NaI和CaCl2,最大限度保持土壤原有成分，盡可能減少顆粒態(tài)土壤組分的損失。
[0022]5.可溶性土壤組分真空凍干，不但能夠準(zhǔn)確獲得其重量，而且可以進(jìn)行可溶性土壤組分結(jié)構(gòu)的研究。
[0023]6.貴重藥品NaI回收利用，變廢為寶，無(wú)污染，節(jié)約藥品，且NaI密度配置方法容易操作。
【具體實(shí)施方式】:
[0024]本發(fā)明將用實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明，但是它并不限于這些實(shí)施例的任一個(gè)或類(lèi)似實(shí)例。
[0025]1.土壤樣品:30g 風(fēng)干土樣(<2mm)
[0026]2.超聲破碎:土樣放入燒杯，加入150ml水中，超聲破碎儀破碎I分鐘，達(dá)到22Jml-1能量。
[0027]3.過(guò)篩分離:上述土壤渾濁液，過(guò)63μπι(240目)土壤篩，濕篩，直至篩出水清澈為止，用洗瓶緩慢加水判斷；篩內(nèi)為>63 μ m 土壤,篩下為〈63 μ m 土壤。
[0028]4.0.45 μ m抽濾:上述〈63 μ m 土壤渾池液，離心(3500r/min, 15min),上清液在
0.45 μ m濾膜下抽濾，濾液為可溶性土壤組分，測(cè)定體積，記錄；準(zhǔn)確稱(chēng)量IOml凍干管，記錄；量取5ml可溶性土壤溶液加入凍干管中，凍干，稱(chēng)重，計(jì)算可溶性土壤組分的重量。
[0029]5.第4中得到的>0.45 μ m的組分，在60度下烘干稱(chēng)重，得到粉砂粘土。
[0030]6.次氯酸鈉氧化:從上述得到的粉砂粘土中取出7g，按照每克土壤加入50ml6%pH=8次氯酸鈉溶液，室溫25度下氧化18小時(shí)，氧化剩余物在3500r/min下離心15min,棄去上清液,加入350ml左右蒸懼水,離心(3500r/min, 15min),棄去上清液,重復(fù)水洗至少3次，60度下烘干稱(chēng)重，此為酸不溶土壤組分。
[0031]7.密度分級(jí):把上述>63 μ m的土壤加入NaI溶液100ml，手動(dòng)搖勻(避免劇烈震蕩)，靜置2小時(shí)，3500r/min離心15min，上清液抽吸收回。再重復(fù)提取一次，兩次抽吸出部分混在一起，在0.45 μ m濾膜下抽濾，抽濾結(jié)束后，首先用0.01moir1CaCl2溶液將濾膜和漏斗上的物質(zhì)沖洗到燒杯中，過(guò)夜靜置，用孔徑0.45 μ m的尼龍濾網(wǎng)過(guò)濾，將濾網(wǎng)上的物質(zhì)和燒杯中沉淀用上述CaCl2溶液離心洗漆(3500r/min, 15min),棄掉上清液,加入至少200ml蒸餾水離心洗滌2次(3500r/min，15min),60度下烘干稱(chēng)重，記錄，此為顆粒態(tài)土壤組分。
[0032]8.將上述第一次離心剩余物加入100mL蒸懼水,震蕩IOmin,在4000r/min條件下離心20min，棄去上清液，重復(fù)洗滌至少3次，60攝氏度下烘干到恒重后稱(chēng)重，該組分為沙與團(tuán)聚體土壤組分。[0033]9.NaI回收與再利用:收集大約1.2L左右的NaI溶液于燒杯中，加入30g活性碳和25gNaI，磁力攪拌至少45min，濾紙過(guò)濾，測(cè)量NaI密度是否為1.80gcnT3 (稱(chēng)100mLNaI溶液測(cè)定溶液重量，如果為177.5g左右，則需加入大約6g Nal，得到NaI溶液密度為1.80gcm_3)，獲得NaI回收和再次利用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0034]附圖是土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法實(shí)例流程圖【圖中字母代表五種土壤組分及其分配比例:A.酸不溶土壤組分(63.9%) B.易氧化土壤組分(4.3%) C.可溶性土壤組分(6.2%) D.顆粒態(tài)土壤組分(1.9%) E.沙與團(tuán)聚體土壤組分(23.7%)】。
【權(quán)利要求】
1.一種土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，具體特征在于: I)土壤樣品超聲輔助分散與土壤篩濕篩分組；2)大于63 μ m 土樣用NaI溶液進(jìn)行密度分級(jí)；3) 0.45 μ m濾膜下真空抽濾液體凍干；4) 0.45 μ m~63 μ m 土樣用次氯酸鈉氧化；5)NaI回收利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，其特征是:用能量可控的超聲波破碎儀輔助分散土壤顆粒，使土壤溶液獲得的超聲能量控制在20-50J ml-1，并使用63 μ m孔徑土壤篩濕篩，用洗瓶緩慢加水判斷，至篩出水清澈為止，土樣被分成大于63 μ m和小于63 μ m兩份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，其特征是:大于63μπι土樣密度分級(jí)時(shí)，使用密度為1.4~1.8g/l的NaI溶液，將其加入土壤中混勻，靜置至少兩小時(shí)，離心，上清液抽吸收回，重復(fù)提取1-2次，所有抽吸出部分混在一起，經(jīng)0.45 μ m濾膜下真空抽濾后，用0.01mol L-1CaCl2溶液沖洗 濾膜上和抽濾漏斗壁上的土壤到燒杯中，過(guò)夜靜置，用孔徑0.45 μ m的尼龍濾網(wǎng)過(guò)濾，將濾網(wǎng)上的物質(zhì)和燒杯中沉淀用上述CaCl2溶液離心洗滌，再用至少200ml蒸餾水離心洗滌，離心條件3500-4000r/min，時(shí)間15-20分鐘，所得沉淀在60度下烘干稱(chēng)重，得到顆粒態(tài)土壤組分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，其特征是:小于63μ m 土樣3500r/min條件下離心15分鐘，所得上清液在0.45 μ m濾膜下真空抽濾，濾液真空凍干得到可溶性土壤組分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，其特征是:0.45μπι~63 μ m的粉砂粘土用6% pH=8次氯酸鈉溶液氧化，得到酸不溶土壤組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土壤顆粒組分物理化學(xué)分級(jí)方法，其特征是:收集所有NaI溶液于燒杯中，加入30g活性碳,磁力攪拌至少45min,濾紙過(guò)濾,實(shí)現(xiàn)貴重藥品NaI回收,可以再次用于上述NaI溶液密度分級(jí)。
【文檔編號(hào)】G01N1/34GK103900865SQ201210578519
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月27日
【發(fā)明者】王文杰, 汲常萍, 王慧梅, 仲召亮, 武燕, 李艷紅, 王瓊 申請(qǐng)人:東北林業(yè)大學(xué), 王文杰, 汲常萍