一种土壤颗粒组分物理化学分级方法
【专利摘要】本发明提供了一种土壤颗粒组分物理化学分级方法。首先将风干土壤样品加蒸馏水用超声波破碎仪超声定量辅助分散，再用63μm孔径土壤筛湿筛，土壤被分成2份，筛上土壤使用NaI进行密度分级得到颗粒态土壤组分和沙与团聚体土壤组分，筛下土壤浑浊液离心后上清液在0.45μm滤膜下真空抽滤，滤液冻干为可溶性土壤组分，抽滤后得到的大于0.45μm的粉砂粘土用次氯酸钠氧化得到酸不溶土壤组分，粉砂粘土与酸不溶土壤组分之差为易氧化土壤组分，至此，五种土壤组分分级完毕。所得出的土壤组分可用于土壤碳及养分相关理化性质的测定。进一步通过活性炭吸附和滤纸过滤来实现NaI的回收再利用。
【专利说明】一种土壤颗粒组分物理化学分级方法
所属【技术领域】:
[0001]本发明采用物理和化学方法分离土壤组分，主要用于土壤碳汇功能、肥力动态功能相关研究。
【背景技术】:
[0002]土壤肥力是作物生产与植被生长的基础，也是维持全球60多亿人口粮食安全的基础。不同颗粒的组成直接决定了土壤的质地结构，而且土壤养分在不同土壤颗粒和土壤胶粒上的分布直接影响土壤肥力的持久性和有效性。对土壤肥力及其在不同土壤颗粒组成上的分布研究一直为各国科学家们关注的焦点。
[0003]土壤颗粒组成与有机碳在其内分布的差异性，直接影响土壤碳周转的时间以及土壤碳库的库容大小。全球气候变暖趋势明显。多项研究显示，全球平均每年温度升高1.1到6.4度，这有可能导致地球上15%到40%的物种濒临灭绝以及近30亿人口面临缺水。在全球温室效应日益严重的背景下，土壤碳库变化成为一个热点研究领域。在这一全球变化背景下，揭示土壤碳在不同土壤颗粒组成上的变化趋势，有利于了解其对未来气候的响应，加深科学家对土壤碳汇功能形成机制的理解。
[0004]目前已经发明的方法，多是单一的土壤筛分离以及常规水稳性团聚体分离方法，方法繁琐，与土壤功能结合的较差。本发明所提出的土壤组分分级方法，正是从土壤肥力和碳汇功能的角度出发，把土壤细分成五种组分，分别研究各个组分土壤的土壤肥力和碳截获能力，分析哪种组分导致土壤肥力和碳截获能力发生变化。此方法可以使有关土壤肥力和碳汇功能的研究深化到本质 机理，从而创造出适合作物生长的土壤环境以及进行有选择的植树造林，提高作物产量，减少碳的排放，缓解全球转暖。
【发明内容】
:
[0005]本专利的目的是运用物理和化学方法对土壤组分进行详细分离，研究各个组分的土壤肥力和碳截获能力，找到哪种组分影响了土壤肥力和碳截获能力。
[0006]为了达到上述目的，本专利采用的技术方案包括:
[0007]1.土样超声分散并湿筛
[0008]将风干土壤样品加蒸馏水用超声波破碎仪超声分散，使土壤溶液获得的能量控制在20-50J πιm1，并使用63 μ m孔径土壤筛湿筛，用洗瓶缓慢加水判断，至筛出水清澈为止，土壤被分成大于63 μ m和小于63 μ m两份。
[0009]2.密度分级
[0010]将大于63 μ m的土样加入1.4-1.8gcnT3NaI溶液混匀，经过静置、离心、抽吸、抽滤和洗涤一系列操作得到颗粒态土壤组分和沙与团聚体土壤组分
[0011]3.离心并抽滤
[0012]将小于63 μ m的土样在3500r/min条件下离心15分钟,所得上清液在0.45 μ m滤
膜下抽滤，滤液冻干得到可溶性土壤组分。[0013]4.次氯酸钠氧化
[0014] 将0.45 μ m-63 μ m 土样的粉砂粘土用6%pH=8的次氯酸钠氧化18小时，得到易氧化土壤组分和酸不溶土壤组分。
[0015]5.NaI回收再利用
[0016]密度分级时使用的NaI可以用活性碳吸附、滤纸过滤回收再利用。
[0017]本发明的技术特征:
[0018]1.较常规震荡或煮沸土壤分散比，超声辅助分散速度快，简单易行
[0019]2.一次获得五种土壤组分，成效大。
[0020]3.定量可控能量超声波破碎仪辅助分散，确保土壤颗粒分散而团聚体结构尽量保持。
[0021]4.密度分级时，将清洗滤纸和筒形漏斗的CaCl2溶液过夜静置，再用尼龙滤网过滤，充分洗掉NaI和CaCl2,最大限度保持土壤原有成分，尽可能减少颗粒态土壤组分的损失。
[0022]5.可溶性土壤组分真空冻干，不但能够准确获得其重量，而且可以进行可溶性土壤组分结构的研究。
[0023]6.贵重药品NaI回收利用，变废为宝，无污染，节约药品，且NaI密度配置方法容易操作。
【具体实施方式】:
[0024]本发明将用实施例进行进一步的说明，但是它并不限于这些实施例的任一个或类似实例。
[0025]1.土壤样品:30g 风干土样(<2mm)
[0026]2.超声破碎:土样放入烧杯，加入150ml水中，超声破碎仪破碎I分钟，达到22Jml-1能量。
[0027]3.过筛分离:上述土壤浑浊液，过63μπι(240目)土壤筛，湿筛，直至筛出水清澈为止，用洗瓶缓慢加水判断；筛内为>63 μ m 土壤,筛下为〈63 μ m 土壤。
[0028]4.0.45 μ m抽滤:上述〈63 μ m 土壤浑池液，离心(3500r/min, 15min),上清液在
0.45 μ m滤膜下抽滤，滤液为可溶性土壤组分，测定体积，记录；准确称量IOml冻干管，记录；量取5ml可溶性土壤溶液加入冻干管中，冻干，称重，计算可溶性土壤组分的重量。
[0029]5.第4中得到的>0.45 μ m的组分，在60度下烘干称重，得到粉砂粘土。
[0030]6.次氯酸钠氧化:从上述得到的粉砂粘土中取出7g，按照每克土壤加入50ml6%pH=8次氯酸钠溶液，室温25度下氧化18小时，氧化剩余物在3500r/min下离心15min,弃去上清液,加入350ml左右蒸懼水,离心(3500r/min, 15min),弃去上清液,重复水洗至少3次，60度下烘干称重，此为酸不溶土壤组分。
[0031]7.密度分级:把上述>63 μ m的土壤加入NaI溶液100ml，手动摇匀(避免剧烈震荡)，静置2小时，3500r/min离心15min，上清液抽吸收回。再重复提取一次，两次抽吸出部分混在一起，在0.45 μ m滤膜下抽滤，抽滤结束后，首先用0.01moir1CaCl2溶液将滤膜和漏斗上的物质冲洗到烧杯中，过夜静置，用孔径0.45 μ m的尼龙滤网过滤，将滤网上的物质和烧杯中沉淀用上述CaCl2溶液离心洗漆(3500r/min, 15min),弃掉上清液,加入至少200ml蒸馏水离心洗涤2次(3500r/min，15min),60度下烘干称重，记录，此为颗粒态土壤组分。
[0032]8.将上述第一次离心剩余物加入100mL蒸懼水,震荡IOmin,在4000r/min条件下离心20min，弃去上清液，重复洗涤至少3次，60摄氏度下烘干到恒重后称重，该组分为沙与团聚体土壤组分。[0033]9.NaI回收与再利用:收集大约1.2L左右的NaI溶液于烧杯中，加入30g活性碳和25gNaI，磁力搅拌至少45min，滤纸过滤，测量NaI密度是否为1.80gcnT3 (称100mLNaI溶液测定溶液重量，如果为177.5g左右，则需加入大约6g Nal，得到NaI溶液密度为1.80gcm_3)，获得NaI回收和再次利用。
【专利附图】
【附图说明】:
[0034]附图是土壤颗粒组分物理化学分级方法实例流程图【图中字母代表五种土壤组分及其分配比例:A.酸不溶土壤组分(63.9%) B.易氧化土壤组分(4.3%) C.可溶性土壤组分(6.2%) D.颗粒态土壤组分(1.9%) E.沙与团聚体土壤组分(23.7%)】。
【权利要求】
1.一种土壤颗粒组分物理化学分级方法，具体特征在于: I)土壤样品超声辅助分散与土壤筛湿筛分组；2)大于63 μ m 土样用NaI溶液进行密度分级；3) 0.45 μ m滤膜下真空抽滤液体冻干；4) 0.45 μ m~63 μ m 土样用次氯酸钠氧化；5)NaI回收利用。
2.根据权利要求1所述的土壤颗粒组分物理化学分级方法，其特征是:用能量可控的超声波破碎仪辅助分散土壤颗粒，使土壤溶液获得的超声能量控制在20-50J ml-1，并使用63 μ m孔径土壤筛湿筛，用洗瓶缓慢加水判断，至筛出水清澈为止，土样被分成大于63 μ m和小于63 μ m两份。
3.根据权利要求1所述的土壤颗粒组分物理化学分级方法，其特征是:大于63μπι土样密度分级时，使用密度为1.4~1.8g/l的NaI溶液，将其加入土壤中混匀，静置至少两小时，离心，上清液抽吸收回，重复提取1-2次，所有抽吸出部分混在一起，经0.45 μ m滤膜下真空抽滤后，用0.01mol L-1CaCl2溶液冲洗 滤膜上和抽滤漏斗壁上的土壤到烧杯中，过夜静置，用孔径0.45 μ m的尼龙滤网过滤，将滤网上的物质和烧杯中沉淀用上述CaCl2溶液离心洗涤，再用至少200ml蒸馏水离心洗涤，离心条件3500-4000r/min，时间15-20分钟，所得沉淀在60度下烘干称重，得到颗粒态土壤组分。
4.根据权利要求1所述的土壤颗粒组分物理化学分级方法，其特征是:小于63μ m 土样3500r/min条件下离心15分钟，所得上清液在0.45 μ m滤膜下真空抽滤，滤液真空冻干得到可溶性土壤组分。
5.根据权利要求1所述的土壤颗粒组分物理化学分级方法，其特征是:0.45μπι~63 μ m的粉砂粘土用6% pH=8次氯酸钠溶液氧化，得到酸不溶土壤组分。
6.根据权利要求1所述的土壤颗粒组分物理化学分级方法，其特征是:收集所有NaI溶液于烧杯中，加入30g活性碳,磁力搅拌至少45min,滤纸过滤,实现贵重药品NaI回收,可以再次用于上述NaI溶液密度分级。
【文档编号】G01N1/34GK103900865SQ201210578519
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月27日 优先权日:2012年12月27日
【发明者】王文杰, 汲常萍, 王慧梅, 仲召亮, 武燕, 李艳红, 王琼 申请人:东北林业大学, 王文杰, 汲常萍