一種篩分和制備土壤碳氮礦化組分的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土壤化學(xué)領(lǐng)域，具體為一種篩分和制備土壤碳氮礦化組分的方法，可 以應(yīng)用于土壤培肥與改良領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 土壤中的有機(jī)碳氮組分是反映土壤肥力與生物活性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，其可分為易 分解部分與耐分解部分，而土壤的易、難分解組分則由不同粒徑的團(tuán)聚體組成，易分解碳氮 組分是指土壤中有效性高、易被土壤微生物分解礦化、對(duì)植物養(yǎng)分供應(yīng)有直接作用的那部 分活性碳氮，它可以指示土壤有機(jī)碳氮變化，是反映土壤碳、氮庫動(dòng)態(tài)的敏感性指標(biāo)。耐分 解碳氮組分較為穩(wěn)定，對(duì)于土壤碳氮固持和土壤結(jié)構(gòu)具有較大的作用，但其分解慢，短期內(nèi) 對(duì)于土壤養(yǎng)分的供給能力影響較小。早在1978年，Campbell就將土壤有機(jī)質(zhì)分為相對(duì)穩(wěn) 定與活躍兩部分，后來隨著研究深入，提出輕質(zhì)有機(jī)質(zhì)和穩(wěn)定腐殖質(zhì)的概念（Monaghan and Barrac loughl995)，即易分解組分和耐分解組分的由來。
[0003] 土壤易分解組分碳氮的周轉(zhuǎn)特性是衡量土壤供應(yīng)碳氮能力及其肥力水平的重要 指標(biāo)，在土壤碳、氮循環(huán)過程中具有重要的作用。因此，研究易分解碳氮組分的礦化等周轉(zhuǎn) 特性對(duì)農(nóng)田土壤培肥與土壤肥力管理都具有重要的意義。Meijboom等總結(jié)篩選出硅溶膠可 優(yōu)化土壤易、耐分解組分的分組，Huygens等改進(jìn)了 Meijboom的分組方法，利用團(tuán)聚體-密 度聯(lián)合分組法將土壤有機(jī)質(zhì)分為易分解碳氮組分與耐分解碳氮組分，模擬出土壤碳庫與氮 庫的礦化等轉(zhuǎn)化動(dòng)態(tài)。國內(nèi)研究者巨曉棠、李生秀、朱兆良等利用易礦化碳氮準(zhǔn)確預(yù)報(bào)土壤 供碳氮能力對(duì)礦化速率和礦化參數(shù)做了大量工作，但土壤碳氮礦化過程極其復(fù)雜，要定量 土壤有機(jī)碳氮礦化過程以準(zhǔn)確預(yù)測土壤供氮量還有一定難度。
[0004] 通過前人的研究工作發(fā)現(xiàn)對(duì)不同粒徑土壤團(tuán)聚體的篩分主要是微量或者少量篩 分（25-80g)，只為達(dá)到簡單測定所要求的基本碳氮庫含量，若需獲得大量組分則要經(jīng)過反 復(fù)篩分，工作量大且繁瑣，并且不同組分的碳氮周轉(zhuǎn)特性一般是通過模型預(yù)測得出，并且沒 有將各組分的礦化能力與原土的礦化能力進(jìn)行統(tǒng)一性比較。因此需要一種快速大量篩分土 壤從而獲得不同粒徑團(tuán)聚體的有機(jī)組分的方法，通過縱向培養(yǎng)試驗(yàn)考慮不同組分的礦化能 力累積量與原土的總礦化能力是否統(tǒng)一。
[0005] 這也就意味著需要一種手段或者是技術(shù)能夠準(zhǔn)確制備出大量土壤易分解和耐分 解組分以滿足后續(xù)培養(yǎng)和觀察其組分特性的要求。目前獲得土壤易分解和耐分解組分即對(duì) 土壤有機(jī)質(zhì)分組的方法很多，其中物理方法對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)破壞度極小，分離的組分 能夠反映土壤原狀組分的結(jié)構(gòu)和功能，因此該方法一直以來受到許多研究者的采用并成為 土壤有機(jī)質(zhì)分組的主流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種一次性大量篩分土壤獲得易分解和耐分解碳氮組分，并通過培 養(yǎng)確定各篩分組分碳氮礦化與原土相統(tǒng)一的研究方法。根據(jù)獲得不同粒徑團(tuán)聚體的要求將 定量土壤進(jìn)行濕法過篩，利用土壤的水穩(wěn)性和篩面上下震蕩分離出不同粒徑的團(tuán)聚體組分 從而獲得易分解和耐分解組分。該團(tuán)聚體篩分機(jī)的應(yīng)用可以滿足制備大量不同粒徑區(qū)間的 團(tuán)聚體組分，有助于后續(xù)培養(yǎng)和研究組分特征，可以成為一種大量篩分、制備土壤不同碳氮 礦化組分的新方法。
[0007] 本發(fā)明是這樣解決技術(shù)問題的：包括以下步驟：
[0008] (1)用水將上部篩子和下部篩子的篩面打濕，然后將干土平鋪于上部篩子的篩面 上，上部篩子孔徑250微米，再用滴管加水至沒有吸濕的干土部分，直到干土全部潤濕；
[0009] (2)加水至上部篩子的土被浸沒，水位達(dá)到篩框1/3高處；
[0010] (3)篩分儀下部篩子篩孔為150微米，用篩分儀震蕩30分鐘過篩；
[0011] (4)篩分完畢后用去離子水清洗上部篩子和下部篩子上組分至滲漏液澄清，然后 將上部篩子和下部篩子上的剩余組分全部轉(zhuǎn)移至其他容器；
[0012] (5)采用傾析法反復(fù)用去離子水洗滌容器內(nèi)組分，上部混濁液分離并收集，直至洗 滌溶液澄清為止，這樣洗滌的目的是使懸濁液和礦物質(zhì)部分分離；
[0013] (6)采用離心機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速為3000r/min轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘，將洗滌后的粗有機(jī)質(zhì)和粒徑大 于150 μ m_MF的礦物質(zhì)部分和粒徑小于150 μ m組分分別收集起來；
[0014] (7)篩分所得大于150 μ m_M0M的粗有機(jī)質(zhì)烘干后為易分解組分，篩分所得大于 150 μ m_MF礦物質(zhì)部分和篩分所得小于150 μ m組分烘干混合后為耐分解組分；
[0015] (8)將不同組分的土壤樣品在45°C條件下烘48小時(shí)，過60目的篩子，用于測定土 壤易分解和耐分解C、N含量，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定、全氮用半微量開氏 法測定。
[0016] 本發(fā)明還可以這樣解決技術(shù)問題：包括以下步驟：
[0017] (1)用水將上部篩子和下部篩子的篩面打濕，然后將干土平鋪于上部篩子的篩面 上，上部篩子孔徑250微米，再用滴管加水至沒有吸濕的干土部分，直到干土全部潤濕；
[0018] (2)加水至上部篩子的土被浸沒，水位達(dá)到篩框1/3高處；
[0019] (3)篩分儀下部篩子篩孔為150微米，用篩分儀震蕩30分鐘過篩；
[0020] (4)篩分完畢后用去離子水清洗上部篩子和下部篩子上組分至滲漏液澄清，然后 將上部篩子和下部篩子上的剩余組分全部轉(zhuǎn)移至其他容器；
[0021] (5)采用傾析法反復(fù)用去離子水洗滌容器內(nèi)組分，上部混濁液分離并收集，直至洗 滌溶液澄清為止，這樣洗滌的目的是使懸濁液和礦物質(zhì)部分分離；
[0022] (6)采用離心機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速為3000r/min轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘，將洗滌后的粗有機(jī)質(zhì)和粒徑大 于150 μ m_MF的礦物質(zhì)部分和粒徑小于150 μ m組分分別收集起來；
[0023] (7)篩分所得大于150 μ m_M0M的粗有機(jī)質(zhì)烘干后為易分解組分，篩分所得大于 150 μ m_MF礦物質(zhì)部分和篩分所得小于150 μ m組分烘干混合后為耐分解組分；
[0024] (8)將不同組分的土壤樣品在45°C條件下烘48小時(shí)，稱重后磨碎過2mm篩，用于 礦化培養(yǎng)；
[0025] (9)將上述烘干、磨碎后的土壤樣品同一處理的兩個(gè)組分各稱取40g與等量同處 理的濕潤礦質(zhì)化土壤均勻混合置于容積為250ml梅森瓶25°C下密閉培養(yǎng)，梅森瓶內(nèi)置小 杯，內(nèi)置小杯內(nèi)盛有IOml濃度為0. lmol/1 NaOH的溶液，設(shè)置三個(gè)重復(fù)，同樣條件設(shè)置原土 培養(yǎng)；
[0026] (10)培養(yǎng)第2天和第13天時(shí)每瓶分別取土 IOg用2mol/l KCl震蕩浸提，過濾后 用連續(xù)流動(dòng)分析儀測定其銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，培養(yǎng)12天銨態(tài)氮、硝態(tài)氮差值為各組分土壤凈 氮礦化潛勢，進(jìn)而得出篩分所得易分解和耐分解組分的礦化能力；
[0027] (11)杯內(nèi)NaOH堿液每隔48小時(shí)更換，換出堿液用TOC儀及時(shí)測定其0)2吸收量， 培養(yǎng)12天前后無機(jī)碳含量差值為各組分土壤凈碳礦化潛勢，進(jìn)而得出篩分所得易分解和 耐分解組分的礦化能力。
[0028] 本發(fā)明還可以這樣解決技術(shù)問題：發(fā)動(dòng)機(jī)固定于機(jī)架，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出端連接偏 心輪，偏心輪通過伸縮桿連接篩架，篩架上固定上部篩子和下部篩子。
[0029] 本發(fā)明篩分不同粒徑團(tuán)聚體的原理是：結(jié)合水的沖洗動(dòng)力和機(jī)械震動(dòng)動(dòng)力，使土 壤團(tuán)聚體按其粒徑大小逐級(jí)篩分，粒徑大于篩子網(wǎng)孔直徑的團(tuán)聚體留在篩面上，而粒徑小 于篩子網(wǎng)孔直徑的團(tuán)聚體則透過篩面，進(jìn)入下一篩面繼續(xù)篩分，直至不能通過篩面網(wǎng)孔，從 而得到不同粒徑大小的水穩(wěn)性團(tuán)聚體。
[0030] 發(fā)明可以達(dá)到的有益效果是：在現(xiàn)有基礎(chǔ)上提高獲得不同碳氮礦化組分的效率， 即可以一次性大量獲得穩(wěn)定的土壤易、耐分解碳氮組分，避免當(dāng)前少量篩分造成的系統(tǒng) 誤差，以便開展土壤碳氮組分特性的進(jìn)一步研究；獲得了一種土壤碳氮組分礦化培養(yǎng)與 原土礦化相統(tǒng)一的方法，即原土篩分所得兩種分解組分的礦化量之和占原土總礦化量的 92-105%之間，礦化回收率在合理范圍之內(nèi)。該方法解決了土壤組分篩分后礦化培養(yǎng)與原 土出現(xiàn)較大差異的難題，將促進(jìn)土壤學(xué)和植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展。
【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明土壤團(tuán)聚體篩分機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明黑土不同組分凈碳礦化潛勢圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明潮土不同組分凈碳礦化潛勢圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明黑土不同組分凈氮礦化潛勢圖；
[0035] 圖5為本發(fā)明潮土不同組分凈氮礦化潛勢圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 附圖中各標(biāo)號(hào)所代表的零部件名稱如下：
[0037] 機(jī)架1、發(fā)動(dòng)機(jī)2、偏心輪3、伸縮桿4、篩架5、上部篩子6、下部篩子7。
[0038] 本發(fā)明中一種篩分土壤碳/氮礦化組分的方法，其特征在于：包括以下步驟：
[0039] (1)用水將上部篩子和下部篩子的篩面打濕，然后將干土平鋪于上部篩子的篩面 上，上部篩子孔徑250微米，再用滴管加水至沒有吸濕的干土部分，直到干土全部潤濕；
[0040] (2)加水至上部篩子的土被浸沒，水位達(dá)到篩框1/3高處；
[0041] (3)篩分儀下部篩子篩孔為150微米，用篩分儀震蕩30分鐘過篩；
[0042] (4)篩分完畢后用去離子水清洗上部篩子和下部篩子上組分至滲漏液澄清，然后 將上部篩子和下部篩子上的剩余組分全部轉(zhuǎn)移至其他容器；
[0043] (5)采用傾析法反復(fù)用去離子水洗滌容器內(nèi)組分，上部混濁液分離并收集，直至洗 滌溶液澄清為止，這樣洗滌的目的是使懸濁液和礦物質(zhì)部分分離；
[0044] (6)采用離心機(jī)設(shè)置轉(zhuǎn)速為3000r/min轉(zhuǎn)動(dòng)5分鐘，將洗滌后的粗有機(jī)質(zhì)和粒徑大 于150 μ m_MF的礦物質(zhì)部分和粒徑小于150 μ m組分分別收集起來；
[0045] (7)篩分所得大于150 μ m_M0M的粗有機(jī)質(zhì)烘干后為易分解組分，篩分所得大于 150 μ m_MF礦物質(zhì)部分和篩分所得小于150 μ m組分烘干混合后為耐分解組分；
[0046] (8)將不同組分的土壤樣品在45°C條件下烘48小時(shí)，稱重后過60目的篩子，用于 測定土壤易分解和耐分解C、N含量，土壤有機(jī)碳采用重鉻酸鉀外加熱法測定、全氮用半微 量開氏法測定。