[发明专利]一种筛分和制备土壤碳氮矿化组分的方法

摘要

本发明涉及一种筛分和制备土壤碳氮矿化组分的方法，其特点是，结合水的冲洗动力和机械震动动力，使土壤团聚体按其粒径大小逐级筛分，从而得到不同粒径大小的水稳性团聚体，然后进行封闭培养、震荡浸提并过滤，用连续流动分析仪测定其铵态氮和硝态氮，以培养12天前后铵态氮、硝态氮差值表示各组分土壤净氮矿化潜势，用TOC仪测定置换出碱液的无机碳含量，以培养12天前后无机碳变化量表示各组分土壤净碳矿化潜势，进而得出筛分所得易分解和耐分解组分的矿化能力，本发明通过测试土壤各组分的矿化潜势，得出各组分的矿化能力，为土壤供应碳氮能力提供新的指标和为优化土壤施肥措施提供更好的依据。

主权项

一种一次性大量筛分、制备土壤不同碳氮矿化组分的方法，其特征在于：使用一种土壤团聚体筛分机，其结构为：发动机(2)固定于机架(1)，发动机(2)动力输出端连接偏心轮(3)，偏心轮(3)通过伸缩杆(4)连接筛架(5)，筛架(5)上固定上部筛子(6)和下部筛子(7)；为使土壤团聚体筛分机进行更好的管控操作，还安装有数控件，其中数字显示屏能够及时了解并调控转速；制备步骤如下：首先，筛分出土壤中易分解和耐分解组分，包括以下步骤：(1)用水将上部筛子和下部筛子的筛面打湿，然后将干土平铺于上部筛子的筛面上，上部筛子孔径250微米，再用滴管加水至没有吸湿的干土部分，直到干土全部润湿；(2)加水至上部筛子的土被浸没，水位达到筛框1/3高处；(3)筛分仪下部筛子筛孔为150微米，用筛分仪震荡30分钟过筛；(4)筛分完毕后用去离子水清洗上部筛子和下部筛子上组分至渗漏液澄清，然后将上部筛子和下部筛子上的剩余组分全部转移至其他容器；(5)采用倾析法反复用去离子水洗涤容器内组分，上部混浊液分离并收集，直至洗涤溶液澄清为止，这样洗涤的目的是使悬浊液和矿物质部分分离；(6)采用离心机设置转速为3000r/min转动5分钟，将洗涤后的粗有机质和粒径大于150μm_MF的矿物质部分和粒径小于150μm组分分别收集起来；(7)筛分所得大于150μm_MOM的粗有机质烘干后为易分解组分，筛分所得大于150μm_MF矿物质部分和筛分所得小于150μm组分烘干混合后为耐分解组分；(8)将不同组分的土壤样品在45℃条件下烘48小时，称重后磨碎过2mm筛；其次，在筛分出土壤中易分解和耐分解碳氮组分的基础上直接对其进行矿化培养，观察各组分碳氮元素的矿化特性，以此确定各组分碳氮元素的矿化差异，培养方法步骤如下：(9)将上述烘干、磨碎后的土壤样品同一处理的两个组分各称取40g与等量同处理的湿润矿质化土壤均匀混合置于容积为250ml梅森瓶25℃下密闭培养，梅森瓶内置小杯，内置小杯内盛有10ml浓度为0.1mol/l NaOH的溶液，设置三个重复，同样条件设置原土培养；(10)培养第2天和第13天时每瓶分别取土10g用2mol/l KCl震荡浸提，过滤后用连续流动分析仪测定其铵态氮和硝态氮，培养12天铵态氮、硝态氮差值为各组分土壤净氮矿化潜势，进而得出筛分所得易分解和耐分解组分的矿化能力；(11)杯内NaOH碱液每隔48小时更换，换出碱液用TOC仪及时测定其CO2吸收量，培养12天前后无机碳含量差值为各组分土壤净碳矿化潜势，进而得出筛分所得易分解和耐分解组分的矿化能力；第三，筛分出的土壤组分比例及质量、全碳和全氮回收率：矿化培养试验证明易分解和耐分解组分的碳氮矿化能力与原土保持统一；对北方两种不同类型的的土壤进行筛分得到郑州潮土和公主岭黑土的回收结果，质量回收率平均维持在郑州98.65％、公主岭97.38％；养分回收率：有机碳素养分回收率为郑州97.53％，公主岭97.57％，氮素养分回收率为郑州97.54％、公主岭97.36％，均维持在较高的回收率水平；第四，少量筛分与大量筛分差异：两种不同类型土壤的少量与大量筛分结果对比,大量筛分结果的质量回收率较微量筛分结果在原有基础上提高1％‑2％，养分回收率提高1％‑8％，同时单位时间的产出量可较以前提升5倍；各个施肥处理下易分解组分的净碳、净氮矿化潜势是耐分解组分的1‑3倍，有显著性差异；各组分碳氮矿化能力之和与原土相统一，即原土筛分所得两种分解组分的矿化量之和占原土总矿化量的92‑105％之间，矿化回收率在合理范围之内。