专利名称：一种土壤中磷的原位取样方法
技术领域：
本发明涉及一种磷的取样方法，具体的说是一种土壤磷的原位取样方法。
背景技术：
由于土壤中磷的存在形态复杂多样，在传统的研究方法中，用一般的采样方 法，往往会破坏土壤中磷的含量；现在常利用阴离子交换树脂膜作为沉淀相，可以部分模拟 作物根部对土壤磷的吸附情况，但由于阴离子交换树脂膜的动力学吸附特性与植物根部有 很大差别，所获得数据仅能反映土壤中有效磷的情况，并不能提供土壤水溶液中磷浓度状 况、土壤固相对土壤水溶液中磷酸根的补充更新能力等关系到植物磷吸收的关键数据。近 年来，针对磷的循环过程的研究，应用较多的原位取样方法主要有微管法和薄膜扩散梯度 技术(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)法。微管法是采用一支插入 土壤的微管，采用负压抽吸的方法，抽吸土壤中的间隙水，以获得土壤原位磷数据。DGT法 是利用动力学原理，让土壤水溶液中的磷首先通过一层具有一定孔径大小的扩散相材料， 而后沉淀于吸附相上，根据沉淀相上的磷富集浓度和扩散理论可以推算土壤水溶液中磷的 浓度及土壤固相对土壤间隙水中磷的补充能力。这两种原位采样方法均要求土壤中有较 高的含水量。因此，在水田、湖泊沉积物的研究中应用效果很好。而在旱地中，由于含水量 较低，应用不理想，如利用微管法难以抽吸到足够的水；而薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin-films technique，DGT)法则需要采集土块带回实验室，并首先让土块 达到饱和持水量并平衡后，才能够进行测量。在吸附相方面，薄膜扩散梯度技术(Diffusive gradients in thin-films technique, DGT)技术应用到土壤中时也存在铁氧化物会被还 原成为二价铁而溶解，降低吸附相的吸附容量。目前，旱地磷的原位取样技术仍存在很大困 难。
发明内容
本发明的目的主要针对上述问题，提供了 一种适合野外采样，能够适应干旱 的土壤环境，取样简单，适应性更强，降低生产成本的取样方法。本发明为解决上述问题提供的技术方案为一种土壤磷的原位取样方法，其步骤 为
步骤一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，过滤其中杂质，备用；
2)用10mol/L的浓盐酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中边搅拌边加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得悬浊液，备用；
3)在步骤2中的悬浊液中按悬浊液的质量比加入8—12%的琼脂糖和11一15%的聚丙 烯酰胺，加热混合均勻，制得混合液，导入玻璃槽中，制得沉淀相；
步骤二、采样装置的制作
将制得的沉淀相平铺于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆盖一层透析膜，排出上、下两层材料与沉淀相层隙间的空气，后在透析膜上铺一层面积大于三层材料的醋酸纤维滤膜， 排出四层材料层隙间的空气，用醋酸纤维滤膜将三层材料包裹，制得采样装置，备用； 步骤三、预处理装置的制作
选择不锈钢管，打磨制得套管；另选择外径与套管外径一致的，外形为棒状的渗析袋，
步骤四、采样辅助装置的制作
选取水囊作为采样辅助装置，充水后水囊的外径小于采样装置的内径，长度与套管长 度相同，外形为棒状；
步骤五、在待取样的地块中布置调查点，在调查点上利用土钻沿铅垂直水平向土中打 取样孔，使取样孔的孔径与套管孔径相同，插入套管，使土壤与套管充分接触，将套管留置 于地块中；在取样时，拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，后向渗析袋内加入去离子水，24— 36小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置卷成筒状放入取样孔中，使采 样装置外壁与土壤剖面接触，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入 去离子水，采样辅助装置膨胀变大顶压采样装置，使采样装置与土壤剖面紧密接触，36-48 小时后，取出采样装置。所述的取样方法。采用的取样装置包括预处理装置、采样装置和采样辅助装置，采 样装置由醋酸酯纤维膜、透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板组成，预处理装置包括套管和渗析 袋，采样辅助装置为充水塑料囊。有益效果
本发明的有益效果主要有以下几点
1.通过本工艺可以简便的获得土壤中原位磷酸根的浓度、土壤固相补充能力等方 面的数据，相对于传统的取样方法，对土壤的干扰性小，更能反映土壤原位情况。2.采用水囊作为支撑材料，具有一定的柔韧性，能更好地适应野外不平整的土壤 剖面情况，提供均勻的支撑；整个采样装置具有柔韧的接触面，能够适应可能存在的土壤剖 面不平整的现象。3.在取样前进行预处理，使得取样工作即使在干旱的土壤上也能够进行，可避免 因大量灌水造成对土壤淋洗的影响。4.装置结构简单，制作成本较低，便于广大科研工作者采用。
图1为本发明采样装置结构图； 图2为本发明原位取样装置结构图。
具体实施例方式一种土壤中磷的原位取样方法的取样装置包括预处理装置、采样装置和采样辅助 装置，采样装置由醋酸酯纤维膜、透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板组成，预处理装置包括套 管和渗析袋，采样辅助装置为充水塑料囊；
实施例一
一种土壤中磷的原位取样方法，其步骤为步骤一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，过滤其中杂质，备用；
2)用10mol/L的浓盐酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中边搅拌边加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得悬浊液，备用；
3)在步骤2中的悬浊液中按悬浊液的质量比加入8%的琼脂糖和11%的聚丙烯酰胺，加 热混合均勻，制得混合液，导入玻璃槽中，制得沉淀相；
步骤二、采样装置的制作
将制得的沉淀相平铺于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆盖一层透析膜，排出上、下两 层材料与沉淀相层隙间的空气，后在透析膜上铺一层面积大于三层材料的醋酸纤维滤膜， 排出四层材料层隙间的空气，用醋酸纤维滤膜将三层材料包裹，制得采样装置，备用； 步骤三、预处理装置的制作
选择不锈钢管，打磨制得套管；另选择外径与套管外径一致的，外形为棒状的渗析袋，
步骤四、采样辅助装置的制作
选取水囊作为采样辅助装置，充水后水囊的外径小于采样装置的内径，长度与套管长 度相同，外形为棒状；
步骤五、在待取样的地块中布置调查点，在调查点上利用土钻沿铅垂直水平向土中打 取样孔，使取样孔的孔径与套管孔径相同，插入套管，使土壤与套管充分接触，将套管留置 于地块中；在取样时，拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，后向渗析袋内加入去离子水，24 小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置卷成筒状放入取样孔中，使采样 装置外壁与土壤剖面接触，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入去 离子水，采样辅助装置膨胀变大顶压采样装置，使采样装置与土壤剖面紧密接触，36小时 后，取出采样装置，测得土壤中磷的含量为lmg/L。
实施例二
一种土壤中磷的原位取样方法，其步骤为
步骤一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，过滤其中杂质，备用；
2)用10mol/L的浓盐酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中边搅拌边加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得悬浊液，备用；
3)在步骤2中的悬浊液中按悬浊液的质量比加入10%的琼脂糖和13%的聚丙烯酰胺， 加热混合均勻，制得混合液，导入玻璃槽中，制得沉淀相；
步骤二、采样装置的制作
将制得的沉淀相平铺于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆盖一层透析膜，排出上、下两 层材料与沉淀相层隙间的空气，后在透析膜上铺一层面积大于三层材料的醋酸纤维滤膜， 排出四层材料层隙间的空气，用醋酸纤维滤膜将三层材料包裹，制得采样装置，备用；
步骤三、预处理装置的制作
选择不锈钢管，打磨制得套管；另选择外径与套管外径一致的，外形为棒状的渗析袋，
步骤四、采样辅助装置的制作选取水囊作为采样辅助装置，充水后水囊的外径小于采样装置的内径，长度与套管长 度相同，外形为棒状；
步骤五、在待取样的地块中布置调查点，在调查点上利用土钻沿铅垂直水平向土中打 取样孔，使取样孔的孔径与套管孔径相同，插入套管，使土壤与套管充分接触，将套管留置 于地块中；在取样时，拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，后向渗析袋内加入去离子水，30 小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置卷成筒状放入取样孔中，使采样 装置外壁与土壤剖面接触，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入去 离子水，采样辅助装置膨胀变大顶压采样装置，使采样装置与土壤剖面紧密接触，42小时 后，取出采样装置，测得土壤中磷的含量为0.01mg/L。
实施例三
步骤一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，过滤其中杂质，备用；
2)用10mol/L的浓盐酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中边搅拌边加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得悬浊液，备用；
3)在步骤2中的悬浊液中按悬浊液的质量比加入12%的琼脂糖和15%的聚丙烯酰胺， 加热混合均勻，制得混合液，导入玻璃槽中，制得沉淀相；
步骤二、采样装置的制作
将制得的沉淀相平铺于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆盖一层透析膜，排出上、下两 层材料与沉淀相层隙间的空气，后在透析膜上铺一层面积大于三层材料的醋酸纤维滤膜， 排出四层材料层隙间的空气，用醋酸纤维滤膜将三层材料包裹，制得采样装置，备用；
步骤三、预处理装置的制作
选择不锈钢管，打磨制得套管；另选择外径与套管外径一致的，外形为棒状的渗析袋，
步骤四、采样辅助装置的制作
选取水囊作为采样辅助装置，充水后水囊的外径小于采样装置的内径，长度与套管长 度相同，外形为棒状；
步骤五、在待取样的地块中布置调查点，在调查点上利用土钻沿铅垂直水平向土中打 取样孔，使取样孔的孔径与套管孔径相同，插入套管，使土壤与套管充分接触，将套管留置 于地块中；在取样时，拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，后向渗析袋内加入去离子水，36 小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置卷成筒状放入取样孔中，使采样 装置外壁与土壤剖面接触，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入去 离子水，采样辅助装置膨胀变大顶压采样装置，使采样装置与土壤剖面紧密接触，48小时 后，取出采样装置，测得土壤中磷的含量为0. 001mg/L。
权利要求
1. 一种土壤中磷的原位取样方法，其特征在于方法步骤如下 步骤一、沉淀相的制作1)取粉煤灰，过滤其中杂质，备用；2)用10mol/L的浓盐酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中边搅拌边加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得悬浊液，备用；3)在步骤2)中的悬浊液中按悬浊液的质量比加入8—12%的琼脂糖和11 一 15%的聚 丙烯酰胺，加热混合均勻，制得混合液，导入玻璃槽中，制得沉淀相；步骤二、采样装置的制作将制得的沉淀相平铺于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆盖一层透析膜，排出上、下两 层材料与沉淀相层隙间的空气，后在透析膜上铺一层面积大于三层材料的醋酸纤维滤膜， 排出四层材料层隙间的空气，用醋酸纤维滤膜将三层材料包裹，制得采样装置，备用； 步骤三、预处理装置的制作选择不锈钢管，打磨制得套管；另选择外径与套管外径一致的，外形为棒状的渗析袋，步骤四、采样辅助装置的制作选取水囊作为采样辅助装置，充水后水囊的外径小于采样装置的内径，长度与套管长 度相同，外形为棒状；步骤五、在待取样的地块中布置调查点，在调查点上利用土钻沿铅垂直水平向土中打 取样孔，使取样孔的孔径与套管孔径相同，插入套管，使土壤与套管充分接触，将套管留置 于地块中；在取样时，拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，后向渗析袋内加入去离子水，24— 36小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置卷成筒状放入取样孔中，使采 样装置外壁与土壤剖面接触，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入 去离子水，采样辅助装置膨胀变大顶压采样装置，使采样装置与土壤剖面紧密接触，36-48 小时后，取出采样装置。
2.根据权利要求1所述的一种土壤中磷的原位取样方法，其特征在于所述的取样方 法采用的取样装置包括预处理装置、采样装置和采样辅助装置，采样装置由醋酸酯纤维膜、 透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板组成，预处理装置包括套管和渗析袋，采样辅助装置为充水 塑料囊。
全文摘要
一种土壤中磷的原位取样方法，利用采样装置，在地块中制作取样孔，插入套管，取样时拔出套管，向取样孔内插入渗析袋，加入去离子水，24—36小时后，抽出渗析袋内剩余水分，取出渗析袋，将采样装置放入取样孔中，向采样装置内放入采样辅助装置，后向采样辅助装置中注入水，使采样装置与土壤剖面接触，36—48小时后，取出采样装置，检测土壤中磷的含量在0.001—1mg/L。本发明的工艺中利用薄膜扩散梯度技术装置和水囊构成的柔性支撑，适合野外采样，使装置适应性更广，采用预处理装置，能够适应干旱的土壤环境，取样简单，同时也可避免大量灌水对土壤的淋洗影响，沉淀相采用铁铝氧化物，比单纯采用铁氧化物适应性更强，从而降低生产成本。
文档编号G01N1/02GK102128727SQ20101060501
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月25日 优先权日2010年12月25日
发明者寇太记, 徐晓峰, 焦念元 申请人:河南科技大学