一种土壤有效氮快速检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种土壤有效氮及水体氨氮快速检测方法，事先制备有效氮速测试纸和有效氮浓度色阶对比图，将土壤溶于水中制作土壤待测溶液，在有效氮速测试纸上先涂抹一层pH11?13的氢氧化钠溶液，然后涂抹土壤待测溶液，静置3?5分钟，根据显示的颜色，从色阶对比图中找到最接近的色阶，得到土壤有效氮的含量范围。本发明具有快速、简便、成本低、易操作的优点，使得农民不需要专业知识、不需要昂贵的仪器、无需复杂操作，在几分钟之类就能学会使用方法，几分钟之类就能快速知道土壤速效氮的含量范围，指导农民合理科学施肥，减少肥料浪费，减少水体污染，保护环境。
【专利说明】
一种土壤有效氮快速检测方法
技术领域
[0001]本发明涉及农业土壤及河流水环境检测技术领域，具体说是一种土壤和河流水中有效氮含量快速检测方法。
【背景技术】
[0002]土壤速效氮是土壤提供给植物直接快速吸收的氮素形态，主要是铵态氮、硝态氮和氨基酸氮及少量蛋白氮，一般农田土壤里以铵态氮为主，特别是我国现在普遍使用的三元复混肥，大多是铵态氮，因此本文所述土壤速效氮主要指的是铵态氮。
[0003]我国农田长期以来由于农民习惯施肥，长期过量施用氮肥，导致土壤氮素过剩，流失和浪费，造成农田温室气体氧化亚氮排放增加，河流氨氮增加，引起水体富营养化和水环境污染，影响人们饮用水质量和养殖业的发展，控制农田氮肥使用量是目前防控农田面源污染的重要措施，但是，农民施肥凭经验、感觉，通常总要过量一些，关键是农民无法快速知道农田土壤里到底有多少速效氮，这样才能使他信服地接受减量施用氮肥的建议，减少浪费和环境污染，因此从农民使用方便的角度开发农田土壤有效氮快速检测技术尤为重要。
[0004]土壤速效氮的测定方法很多，在实验室里有4-5种方法，但是这些方法普遍费时、费事、成本高、技术要求高、未经专门训练难以掌握、需要精密仪器和复杂操作过程，因而这些方法完全不适合农民田间快速检测速效氮。
[0005]北京林业大学的戴伟等人申请的发明专利“CN201310307707”，描述了一种野外土壤挥发性氨气连续收集装置及利用该装置测定土壤氮素损失量的方法。该装置由氨气采集器、氨气回收器、连接氨气采集器与氨气回收器的连接管道和调节氨气采集器内外温度的自动控温器组成，通过对装置内外土壤温度的测定、采集和比较，可自动调控装置内部土壤温度，保持装置内外土壤温度的一致性，避免温差过大对结果真实性的影响。同时利用NH3和硫酸的反应原理、气体扩散理论和过量的收集液，确保对土壤挥发性氨气可以进行连续和完全的收集。该发明虽然可长期连续收集野外土壤挥发性氨气，但是不能快速测定土壤速效氮。
[0006]北京农业信息技术研究中心的赵春江;郑文刚；董大明；赵贤德;鲍锋；申长军;吴文彪等申请的发明专利“201110431588”，介绍了一种农田土壤氮素在线检测系统及方法，涉及农业传感技术和仪器仪表技术领域。该系统包括:激光器，发射预设波长的激光;至少一套传感探头，用于将所述激光器发出的光照射到待测土壤表层，并收集待测土壤表面被激发至等离子态的光学信号;传导光纤，连接于所述激光器与传感探头之间，以及所述传感探头与信号处理模块之间，将所述激光器发出的光传导至所述传感探头，以及将所述传感探头收集的光学信号传送至信号处理模块;信号处理模块，用于根据所述传感探头收集的光学信号，计算所述待测土壤的氮素浓度。该发明的系统及方法省时、省力、实时性好且实用性强。但是该方法需要很多仪器和零件，需要电源，需要较深的专业知识和技能，对于农民及时检测田间土壤速效氮素含量仍然十分不便。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种快速、简便、成本低、易操作的土壤有效氮含量快速检测方法。
[0008]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种土壤有效氮快速检测方法，包括以下步骤:
1)制备有效氮速测试纸:在黑色或白色试纸上均匀涂布一层四碘合汞酸钾粉末，轻轻烘干或晒干或晾干后，得到有效氮速测试纸；
2)制备色阶对比图:配制20-40份浓度范围为0-200mg.L-1NH4+的已知浓度铵态氮溶液，相邻铵态氮溶液浓度相差5 -1Omg.L—1NH4+，在有效氮速测试纸上先涂抹一层pHl 1-13的氢氧化钠溶液，然后分别涂抹准备好的已知浓度铵态氮溶液，静置3-5分钟，风干或晒干或晾干，根据分别显示的不同颜色，制作成色阶对比图，对应不同浓度的铵态氮；
3)待测土壤处理:取4-8g土壤固体颗粒(田间土壤或野外河水速测可以用调羹挑取)，挤碎后溶于10_24g纯净水(田间可用调羹快速量取)，搅拌均匀后静置3分钟以上，过滤后得到土壤待测溶液；
4)快速检测:在有效氮速测试纸上先涂抹一层pHll-13的氢氧化钠溶液，然后涂抹步骤3中得到的土壤待测溶液，静置3-5分钟，根据显示的颜色，从步骤2得到的色阶对比图中找到最接近的色阶，得到土壤有效氮的含量范围。快速检测取液时可以使用10-20毫升左右的注射器，在底部针孔上部滤器上覆盖一张0.45微米左右的滤膜，在注射器上部倒入大约5毫升土壤待测溶液，用力轻轻推动注射器活塞，将滤液直接滴入已经涂布一层氢氧化钠溶液的指示试纸上。
[0009]本发明进一步的设计方案中，步骤I中所述黑色试纸的厚度为0.5-3毫米。
[0010]本发明进一步的设计方案中，步骤I中先在所述黑色试纸均匀涂抹一层强力胶，然后再在强力胶层上迅速均匀喷涂一层四碘汞酸钾粉末。
[0011]本发明的有效氮检测方法也可用于河流水体中有效氮的快速检测。
[0012]土壤中有效氮的状态的判断标准为:检测结果在0-50 mg.L—1范围的土壤为有效氮缺乏的农田土壤，需要多施用氮肥;检测结果在50-120 mg.L—1范围的土壤为有效氮正常的农田土壤;检测结果在120 mg.L—1范围以上的土壤为有效氮丰富的土壤，不能过多施用氮肥，否则植物不能吸收，造成氮肥浪费，同时随降雨和灌溉流失至河流中，造成水体富营养化和水污染。
[0013]本发明具有以下突出的有益效果:
本发明采用一种指示试纸的方法检测农田土壤和河流水体中速效氮素，具有快速、简便、成本低、易操作的优点，使得农民不需要专业知识、不需要昂贵的仪器、无需复杂操作，在几分钟之类就能学会使用方法，几分钟之类就能快速知道土壤速效氮的含量范围，指导农民合理科学施肥，减少肥料浪费，减少水体污染，保护环境。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例1 一种土壤有效氮快速检测方法，包括以下步骤:
1)制备有效氮速测试纸:在厚度为0.5毫米黑色纸上先均匀涂抹一层强力胶，然后再在强力胶层上迅速均匀喷涂或撒上一层四碘汞酸钾粉末，轻轻烘干或晾干或晒干后，得到有效氮速测试纸；
2)制备色阶对比图:配制40份已知浓度铵态氮溶液，第一份铵态氮溶液浓度为O，第二份铵态氮溶液浓度为5 mg.L—1NH4+，以此类推，相邻铵态氮溶液浓度相差5 mg.L—1NH4+，在有效氮速测试纸上先涂抹一层PH11-13的氢氧化钠溶液，然后分别涂抹准备好的已知浓度铵态氮溶液，静置3-5分钟，根据分别显示的不同颜色，制作成色阶对比图，对应不同浓度的钱态氮，每I mg.!/1NH4+对应土壤中有效氮浓度为Img.kg—1;
3)待测土壤处理:取I调羹土壤固体颗粒(约4g)，挤碎后放入清洁的瓷碗中，加入2调羹纯净水(约1g)，搅拌，把土粒敲碎，完全与水混合均匀;静置3分钟，得到土壤待测溶液；
4)快速检测:取一张孔径0.45微米左右的微滤膜，用纯净水沾湿，放入一个10毫升干净注射器滤器底部，倒入上述混匀的泥水3毫升左右，塞入注射器活塞，用手轻轻向下推动，将滤液滴入干净的事先用氢氧化钠溶液渗透的有效氮速测试纸上，静置5分钟左右，观察试纸颜色变化，并跟试纸旁的步骤2中得到的色阶对比图中的色阶比对，判断土壤速效氮含量范围为10-15 mg.kg—S说明该农田土壤中严重缺氮，需要多施用氮肥才能满足作物正常生长。
[0015]实施例2
一种土壤有效氮快速检测方法，包括以下步骤:
步骤1、2同实施例1，其中已知浓度铵态氮溶液配制20份，第一份铵态氮溶液浓度为0，第二份铵态氮溶液浓度为10 mg.L—1NH4+，以此类推，相邻铵态氮溶液浓度相差10 mg.L—1NH4+;
3)待测土壤处理:取I调羹土壤固体颗粒(约Sg)，挤碎后放入清洁的瓷碗中，加入3调羹纯净水(约20g)，搅拌，把土粒敲碎，完全与水混合均匀;静置3分钟，得到土壤待测溶液；
4)快速检测:取一张孔径0.45微米左右的微滤膜，用纯净水沾湿，放入一个10毫升干净注射器底部滤器上，倒入上述混匀的泥水6毫升左右，塞入注射器活塞，用手轻轻向下推动，将滤液滴入干净的事先用氢氧化钠溶液渗透的有效氮速测试纸上，静置6分钟左右，观察试纸颜色变化，并跟试纸旁的标准色阶比对，判断土壤速效氮含量范围为130-150 mg.kg—1，说明该农田土壤中氮素丰富，不能过多施用氮肥，否则容易造成氮素流失、浪费和水环境富营养化及污染。
[0016]以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种土壤有效氮快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)制备有效氮速测试纸:在黑色或白色试纸上均匀涂布一层四碘合汞酸钾粉末，轻轻烘干或风干或晒干后，得到有效氮速测试纸； 2)制备色阶对比图:配制20-40份浓度范围为0-200mg.L—1NH4+的已知浓度铵态氮溶液，相邻铵态氮溶液浓度相差5 -10 mg.L—1NH4+，在有效氮速测试纸上先涂抹一层pHl 1-13的氢氧化钠溶液，然后分别涂抹准备好的已知浓度铵态氮溶液，静置3-5分钟，风干或晾干或晒干，根据显示颜色的不同，制作成色阶对比图，对应不同浓度的铵态氮； 3)待测土壤处理:取4-8g土壤固体颗粒，挤碎后溶于10-24g纯净水，搅拌均匀后静置3分钟以上，过滤后得到土壤待测溶液； 4)快速检测:在有效氮速测试纸上先涂抹一层pHll-13的氢氧化钠溶液，然后涂抹步骤3中得到的土壤待测溶液，静置3-5分钟，根据显示的黄色深浅，从步骤2得到的色阶对比图中找到最接近的色阶，得到土壤有效氮的含量范围。2.根据权利要求1所述的土壤有效氮快速检测方法，其特征在于，步骤I中所述试纸的厚度为0.5-3毫米。3.根据权利要求1所述的土壤有效氮快速检测方法，其特征在于，步骤I中先在所述试纸均匀涂抹一层强力胶，然后再在强力胶层上迅速均匀喷涂一层四碘汞酸钾粉末。4.根据权利要求1-3任一所述的土壤有效氮快速检测方法，其特征在于，该方法还可用于河流水体中有效氮的快速检测。
【文档编号】G01N21/78GK105911055SQ201610277814
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】吴洪生, 李仁英, 黄利东, 李振炫, 姚东良
【申请人】南京信息工程大学