一种测定土壤对氨基酸吸附能力的装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于植物营养和土壤科学研究领域，涉及一种测定土壤对氨基酸吸附能力 的装置及方法。
【背景技术】
[0002] 近二十年的研究结果表明，植物具备吸收分子态氨基酸的能力，而无需微生物将 氨基酸分解为无机氮后再被植物吸收利用。土壤中包含种类多样且浓度较高的氨基酸，且 土壤中有机物质可以在微生物的作用下源源不断的产生大量的氨基酸。此外，较之于铵态 氮、硝态氮等无机氮，氨基酸对作物品质提高具有重要的作用，而对环境的污染则相对较 小。因此，深入研究土壤氨基酸的组成、浓度、迀移、转化、吸附、解吸等物理化学过程，对植 物营养调控及环境保护均具有重要的意义。
[0003] 然而，研究土壤氨基酸吸附过程仍然存在诸多困难。氨基酸在土壤中分解迅速，一 般几个小时就可被微生物分解利用，而新的氨基酸则不断经蛋白质分解补充进来，土壤中 氨基酸的迅速周转是研究土壤氨基酸吸附的重要障碍。土壤灭菌是解决这类问题的重要方 法，然而经过高压灭菌后的土壤理化性质发生重大变化，难以反映土壤的真实状况。即使采 用高压灭菌法灭菌后，后续的一系列研究也很容易感染微生物，难以保证研究的准确度。因 此，对土壤物理性质影响较小，又可以尽量避免微生物污染的研究方法是解决此类问题的 重要途径。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种测定土壤对氨基酸吸附能力的装 置，由注射器、第一阀门、第一过滤器、土体柱、钢丝支撑网、第二阀门、第二过滤器、第四阀 门、第三过滤器、真空栗、第五阀门、贮气罐、烧杯、第六阀门、第七阀门、集液瓶、第三阀门组 成;真空栗、贮气罐、土体柱依次连接，注射器、第一阀门、第一过滤器位于土体柱上部，且注 射器、第一阀门、第一过滤器依次连接，第二阀门、第二过滤器位于土体柱下方一侧，钢丝支 撑网位于土体柱下部，土体柱下部设有第七阀门，集液瓶位于土体柱下部，真空栗与土体柱 连接处设有第三阀门，贮气罐与土体柱的连接处设有第六阀门，真空栗与贮气罐12连接处 设有第五阀门，真空栗上部设有第四阀门、第三过滤器，烧杯位于贮气罐内。
[0005] 装置内气体可在真空栗、贮气罐、土体柱内循环，或经第四阀门、第三过滤器排出 该装置。
[0006] 第一过滤器、第二过滤器、第三过滤器内装有0.22微米醋酸纤维滤膜，以防止外界 微生物进入装置中，钢丝支撑网（5)上附有一张1-3微米滤纸，烧杯内放置三氯甲烷。
[0007] 本发明的另一个目的是提供一种测定土壤对氨基酸吸附能力的方法，通过以下步 骤实现：
[0008] (1)装置准备：将待测土壤自然风干后过2mm筛，取10-50g已过筛土壤加入土体柱 中，烧杯内添加5-10ml三氯甲烷后，放置于贮气罐中，之后将上述部件按图1连接起来；
[0009] (2)制备三氯甲烷气体:关闭第一阀门、第二阀门、第五阀门、第七阀门，打开第四 阀门、第六阀门、第三阀门，打开真空栗，抽真空后首先关闭第三阀门、再关闭真空栗，然后 关闭第四阀门，待烧杯内三氯甲烷全部转变为气体后，打开第二阀门放入少量空气，以维持 装置内部压强与外界相同，立即关闭第二阀门，打开第三阀门、第五阀门，保持第四阀门、第 六阀门处于打开状态；
[0010] (3) 土壤及装置灭菌:打开真空栗，使三氯甲烷气体在真空栗、於气罐、土体柱中循 环2-6h;
[0011] (4)土壤去除三氯甲烷:保持真空栗处于打开状态，关闭第五阀门、第六阀门，打开 第四阀门，对土体柱抽真空后，再抽20min，之后打开第二阀门，再抽5min，之后关闭第三阀 门、第六阀门，多次抽气，使得土壤中残留的三氯甲烷挥发干净；
[0012] (5)调节土壤含水量:经注射器向土体柱中添加定量纯净水，使土壤含水量达到其 最大持水量；
[0013] (6)添加标记氨基酸:取30-150ml浓度为1200mg N/L，15N丰度为98%的同位素标记 氨基酸溶液，经注射器1缓慢添加到土体柱中，打开第七阀门，将渗滤液收集到集液瓶中，采 用元素分析仪-同位素质谱仪分析渗滤液中氮素含量及同位素丰度，通过比较原始添加的 氨基酸浓度与渗滤液中浓度之差，获得被土壤吸附的氨基酸的数量，从而评价特定土壤对 某一氨基酸的吸附能力。
[0014] 本发明旨在通过三氯甲烷杀灭土壤及装置中微生物，三氯甲烷对土壤微生物具有 较强的杀灭作用，而对土壤物理性质影响较小，且三氯甲烷可挥发，可以有效的避免残留的 影响。之后在无菌环境下，采用添加高浓度且同位素标记的氨基酸溶液来研究特定土壤对 某种氨基酸的吸附特性。采用同位素标记的氨基酸，一方面可以在渗滤液中准确区分哪些 氨基酸是添加到土壤中的，哪一部分是土壤中本身存在的，另一方面，同位素质谱准确度 高，为数据的准确性提供保障。本发明装置设计合理，操作简单，灭菌效果好，准确度高，可 以有效地测定土壤对氨基酸的吸附能力。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 本发明结合附图和实施例作进一步的说明。
[0017] 实施例！
[0018]参见图1，一种测定土壤对氨基酸吸附能力的装置，由注射器1、第一阀门2、第一过 滤器3、土体柱4、钢丝支撑网5、第二阀门6、第二过滤器7、第四阀门8、第三过滤器9、真空栗 10、第五阀门11、贮气罐12、烧杯13、第六阀门14、第七阀门15、集液瓶16、第三阀门17组成； 真空栗10、贮气罐12、土体柱4依次连接，注射器1、第一阀门2、第一过滤器3位于土体柱4上 部，且注射器1、第一阀门2、第一过滤器3依次连接，第二阀门6、第二过滤器7位于土体柱4下 方一侧，钢丝支撑网5位于土体柱4下部，土体柱4下部设有第七阀门15，集液瓶16位于土体 柱4下部，真空栗10与土体柱4连接处设有第三阀门17,贮气罐12与土体柱4的连接处设有第 六阀门14,真空栗10与贮气罐12连接处设有第五阀门11，真空栗10上部设有第四阀门8、第 三过滤器9,烧杯13位于贮气罐12内，装置内气体可在真空栗10、贮气罐12、土体柱4内循环， 也可经第四阀门8、第三过滤器9排出该装置；
[0019] 第一过滤器3、第二过滤器7、第三过滤器9内装有0.22微米醋酸纤维滤膜，以防止 外界微生物进入装置中，钢丝支撑网（5)上附有一张1-3微米滤纸，烧杯13内放置三氯甲烷。
[0020] 使用该装置进行测定土壤对氨基酸吸附能力的方法，通过以下步骤实现：
[0021 ] (1)装置准备:将待测土壤自然风干后过2mm筛，取10-50g已过筛土壤加入土体柱4 中，烧杯13内添加5-10ml三氯甲烷后，放置于贮气罐12中，之后将上述装置按图1连接起来； [0022] (2)制备三氯甲烷气体:关闭第一阀门2、第二阀门6、第五阀门11、第七阀门15,打 开第四阀门8、第六阀门14、第三阀门17,打开真空栗10,抽真空后首先关闭第三阀门17、再 关闭真空栗10,然后关闭第四阀门8,待烧杯13内三氯甲烷全部转变为气体后，打开第二阀 门6放入少量空气，以维持装置内部压强与外界相同，立即关闭第二阀门6,打开第三阀门 17、第五阀门11，保持第四阀门8、第六阀门14处于打开状态；
[0023] (3) 土壤及装置灭菌:打开真空栗10,使三氯甲烷气体在真空栗10、贮气罐12、土体 柱4中循环2-6h;
[0024] (4) 土壤去除三氯甲烷:保持真空栗10处于打开状态，关闭第五阀门11、第六阀门 14,打开第四阀门8,对土体柱4抽真空后，再抽20min，之后打开第二阀门6,再抽5min，之后 关闭第三阀门17、第六阀门14,多次抽气，使得土壤中残留的三氯甲烷挥发干净；
[0025] (5)调节土壤含水量:经注射器1向土体柱4中添加定量纯净水，使土壤含水量达到 其最大持水量；
[0026] (6)添加标记氨基酸:取30-150ml浓度为1200mg N/L，15N丰度为98 %的同位素标记 氨基酸溶液，经注射器1缓慢添加到土体柱4中，打开第七阀门15,将渗滤液收集到集液瓶16 中，采用元素分析仪-同位素质谱仪分析渗滤液中氮素含量及同位素丰度，通过比较原始添 加的氨基酸浓度与渗滤液中浓度之差，就可以得知被土壤吸附的氨基酸的数量，从而评价 特定土壤对某一氨基酸的吸附能力。
[0027] 实施例2
[0028] (1)装置准备:将紫金港西区湿地土壤自然风干后过2mm筛，取50g已过筛土壤加入 土体柱4中，烧杯13内添加5ml三氯