定量測定土壤質(zhì)流和擴散的裝置及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于土壤科學(xué)領(lǐng)域，涉及土壤養(yǎng)分吸收的研究方法，尤其涉及一種定量測 定土壤質(zhì)流和擴散的裝置，及其裝置的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 質(zhì)流、擴散和根系截獲是土壤養(yǎng)分進(jìn)入根際的三種主要途徑。在植物養(yǎng)分吸收量 中，通過根系截獲的數(shù)量很少，尤其是大量營養(yǎng)元素更是如此。因此，在大多數(shù)情況下，質(zhì)流 和擴散是植物根系獲取養(yǎng)分的主要途徑。質(zhì)流是指土壤中養(yǎng)分通過植物的蒸騰作用而隨土 壤溶液流向根部到達(dá)根際的過程。由于蒸騰作用產(chǎn)生了由植物葉片開始沿莖、根到土壤的 水勢梯度，在這一梯度作用下，水由土壤通過根表面進(jìn)入根內(nèi)，溶在水中的養(yǎng)分也隨水流接 近根表，供植物吸收。土壤中的硝態(tài)氮、鈉、鐵、銅、鋅、鈣、鎂大部分是靠質(zhì)流由土壤供給植 物的。擴散是指因植物吸收、施肥等所導(dǎo)致的濃度梯度驅(qū)動下的養(yǎng)分運輸。質(zhì)流與擴散對 植物養(yǎng)分吸收的貢獻(xiàn)隨氣候、土壤環(huán)境、植物類型、人為活動變化而變化，深入研究植物吸 收各營養(yǎng)元素方式的不同，對于養(yǎng)分資源高效利用與綜合管理具有深遠(yuǎn)的意義。
[0003] 由于土壤環(huán)境的錯綜復(fù)雜，準(zhǔn)確分析質(zhì)流與擴散對植物的貢獻(xiàn)相對困難。傳統(tǒng)方 法多采用植物蒸騰作用的蒸騰量來估計質(zhì)流的多少，然而土壤養(yǎng)分變化較快、蒸騰作用不 均一、環(huán)境變化的均限制了該方法的準(zhǔn)確性。在現(xiàn)有的發(fā)明專利中，還未檢索到相關(guān)的測定 土壤中質(zhì)流與擴散特性的裝置與方法。研究表明，一定濃度的右旋葡萄糖苷可以中和土壤 中養(yǎng)分離子梯度，這就為區(qū)分土壤中質(zhì)流與擴散提供了一條新的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種測定土壤質(zhì)流和擴散特性的裝 置，由第一餾分收集器、聚乙烯桶、聚乙烯框架、聚芳醚砜濾膜、第二餾分收集器、第二試劑 瓶、第二微量吸栗、第二微量抽栗、第一吸收探針、第一微量抽栗、第一微量吸栗、第一試劑 瓶、第二吸收探針組成；第一試劑瓶、第一微量吸栗依次連接后插入第一吸收探針作為進(jìn)水 管路，第一餾分收集器、第一微量抽栗依次連接后插入第一吸收探針作為出水管路，構(gòu)成一 個通路，第二試劑瓶、第二微量吸栗依次連接后插入第二吸收探針作為進(jìn)水管路，第二試劑 瓶、第二微量抽栗依次連接后插入第二吸收探針作為出水管路，構(gòu)成另一個通路；第一吸收 探針和第二吸收探針置于聚乙烯桶內(nèi)，第一吸收探針和第二吸收探針的下4/5處為布滿密 集小孔的聚乙烯框架，聚乙烯框架外包裹一層聚芳醚砜濾膜，聚芳醚砜濾膜內(nèi)外孔隙直徑 約為400-500微米，可以阻斷分子量大于20kDa的分子。
[0005] 第一試劑瓶內(nèi)放置超純水，第二試劑瓶內(nèi)放置分子量為15_20kDa，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%-20%的右旋葡萄糖苷溶液。
[0006] 第二微量吸栗、第一微量吸栗、第二微量抽栗、第一微量抽栗的抽吸速率為 1. 0-5. 0 μ I min \且抽吸速率保持一致。
[0007] 第一試劑瓶、第二試劑瓶內(nèi)滴加兩滴氯仿，以防止吸收的液體中有機物質(zhì)被微生 物分解。
[0008] 采用一定濃度的右旋葡萄糖苷作為灌注液，可以有效地中和土壤水勢差，使得提 取液中養(yǎng)分含量均為質(zhì)流的成分，而以水為灌注液，提取的養(yǎng)分含量則為質(zhì)流與擴散的總 和。
[0009] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種定量測定土壤質(zhì)流和擴散的方法，通過以下步驟 實現(xiàn)： (1) 土壤采集：采集試驗點表層土壤，取回后過4mm篩，陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干后過2mm 篩，裝袋備用； (2) 土壤添加：稱取15-50g上述制備好的土壤樣品，緩慢添加到聚乙烯桶中，向土壤中 添加3-30ml超純水，使得土壤含水量超過土壤的最大持水量； (3) 提取液灌注：打開第二微量吸栗、第一微量吸栗分別抽取超純水、右旋葡萄糖苷溶 液到第一吸收探針、第二吸收探針中，至探針中被超純水、右旋葡萄糖苷溶液充滿； (4) 樣品收集：打開第二微量抽栗、第一微量抽栗，設(shè)置第二微量吸栗、第一微量吸栗、 第二微量抽栗、第一微量抽栗的抽吸速率一致，均為1. 0-5. 0 μ I min \連續(xù)采集4-24h后， 測定第一餾分收集器、聚乙烯桶、第二餾分收集器中的養(yǎng)分含量。
[0010] 本發(fā)明采用離子滲析技術(shù)及葡萄糖苷滲濾液，可以準(zhǔn)確評價土壤中質(zhì)流量與擴散 量，有效的區(qū)分了不同養(yǎng)分離子的轉(zhuǎn)移規(guī)律，對養(yǎng)分資源綜合管理及生態(tài)調(diào)控提供了方法 基礎(chǔ)。本發(fā)明裝置設(shè)計合理，制作簡單成本低，操作簡便，解決了現(xiàn)有技術(shù)中難以將養(yǎng)分迀 移方式準(zhǔn)確分離開來的問題，為研究養(yǎng)分質(zhì)流及擴散對植物營養(yǎng)的作用提供了方法基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012] 本發(fā)明結(jié)合附圖和實施例作進(jìn)一步的說明。
[0013] 實施例1 參見圖1，一種定量測定土壤質(zhì)流和擴散的裝置，由第一餾分收集器1、聚乙烯桶2、聚 乙烯框架3、聚芳醚砜濾膜4、第二餾分收集器5、第二試劑瓶6、第二微量吸栗7、第二微量抽 栗8、第一吸收探針9、第一微量抽栗10、第一微量吸栗11、第一試劑瓶12、第二吸收探針13 組成。
[0014] 第一試劑瓶12、第一微量吸栗11連接后插入第一吸收探針9作為進(jìn)水管路，第一 餾分收集器1、第一微量抽栗10連接后插入第一吸收探針9作為出水管路，構(gòu)成一個通路， 第二試劑瓶6、第二微量吸栗7連接后插入第二吸收探針13作為進(jìn)水管路，第二試劑瓶6、 第二微量抽栗8連接后插入第二吸收探針13作為出水管路，構(gòu)成另一個通路。
[0015] 第一吸收探針9和第二吸收探針13置于聚乙烯桶2內(nèi)， 第一吸收探針9和第二吸收探針13的下4/5處為布滿密集小孔的聚乙烯框架3,聚乙 烯框架3外包裹一層聚芳醚砜濾膜4,聚芳醚砜濾膜4內(nèi)外孔隙直徑約為400-500微米，可 以阻斷分子量大于20kDa的分子； 第一試劑瓶12內(nèi)放置超純水，第二試劑瓶6內(nèi)放置分子量為15-20kDa，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1%-20%的右旋葡萄糖苷溶液； 第二微量吸栗7、第一微量吸栗11、第二微量抽栗8、第一微量抽栗10的抽吸速率為 1. 0-5. 0 μ I min \且抽吸速率保持一致； 第一試劑瓶12、第二試劑瓶6內(nèi)滴加兩滴氯仿，以防止吸收的液體中有機物質(zhì)被微生 物分解。
[0016] 實施例2 (1) 土壤采集：采集仙居的表層粘壤土，取回后過4mm篩，陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干后過2mm 篩，裝袋備用； (2) 土壤添加：稱取30g上述制備好的土壤樣品，緩慢添加到聚乙烯桶中，向土壤中添 加15ml超純水，使得土壤含水量超過土壤的最大持水量； (3) 提取液灌注：打開第二微量吸栗7、第一微量吸栗11分別抽取超純