專利名稱：一種土壤中磷的原位取樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磷的取樣方法，具體的說是一種土壤磷的原位取樣方法。
背景技術(shù)：
由于土壤中磷的存在形態(tài)復(fù)雜多樣，在傳統(tǒng)的研究方法中，用一般的采樣方 法，往往會破壞土壤中磷的含量；現(xiàn)在常利用陰離子交換樹脂膜作為沉淀相，可以部分模擬 作物根部對土壤磷的吸附情況，但由于陰離子交換樹脂膜的動力學(xué)吸附特性與植物根部有 很大差別，所獲得數(shù)據(jù)僅能反映土壤中有效磷的情況，并不能提供土壤水溶液中磷濃度狀 況、土壤固相對土壤水溶液中磷酸根的補充更新能力等關(guān)系到植物磷吸收的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。近 年來，針對磷的循環(huán)過程的研究，應(yīng)用較多的原位取樣方法主要有微管法和薄膜擴(kuò)散梯度 技術(shù)(Diffusive gradients in thin-films technique,DGT)法。微管法是采用一支插入 土壤的微管，采用負(fù)壓抽吸的方法，抽吸土壤中的間隙水，以獲得土壤原位磷數(shù)據(jù)。DGT法 是利用動力學(xué)原理，讓土壤水溶液中的磷首先通過一層具有一定孔徑大小的擴(kuò)散相材料， 而后沉淀于吸附相上，根據(jù)沉淀相上的磷富集濃度和擴(kuò)散理論可以推算土壤水溶液中磷的 濃度及土壤固相對土壤間隙水中磷的補充能力。這兩種原位采樣方法均要求土壤中有較 高的含水量。因此，在水田、湖泊沉積物的研究中應(yīng)用效果很好。而在旱地中，由于含水量 較低，應(yīng)用不理想，如利用微管法難以抽吸到足夠的水；而薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)(Diffusive gradients in thin-films technique，DGT)法則需要采集土塊帶回實驗室，并首先讓土塊 達(dá)到飽和持水量并平衡后，才能夠進(jìn)行測量。在吸附相方面，薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)(Diffusive gradients in thin-films technique, DGT)技術(shù)應(yīng)用到土壤中時也存在鐵氧化物會被還 原成為二價鐵而溶解，降低吸附相的吸附容量。目前，旱地磷的原位取樣技術(shù)仍存在很大困 難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的主要針對上述問題，提供了 一種適合野外采樣，能夠適應(yīng)干旱 的土壤環(huán)境，取樣簡單，適應(yīng)性更強，降低生產(chǎn)成本的取樣方法。本發(fā)明為解決上述問題提供的技術(shù)方案為一種土壤磷的原位取樣方法，其步驟 為
步驟一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，過濾其中雜質(zhì)，備用；
2)用10mol/L的濃鹽酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中邊攪拌邊加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得懸濁液，備用；
3)在步驟2中的懸濁液中按懸濁液的質(zhì)量比加入8—12%的瓊脂糖和11一15%的聚丙 烯酰胺，加熱混合均勻，制得混合液，導(dǎo)入玻璃槽中，制得沉淀相；
步驟二、采樣裝置的制作
將制得的沉淀相平鋪于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆蓋一層透析膜，排出上、下兩層材料與沉淀相層隙間的空氣，后在透析膜上鋪一層面積大于三層材料的醋酸纖維濾膜， 排出四層材料層隙間的空氣，用醋酸纖維濾膜將三層材料包裹，制得采樣裝置，備用； 步驟三、預(yù)處理裝置的制作
選擇不銹鋼管，打磨制得套管；另選擇外徑與套管外徑一致的，外形為棒狀的滲析袋，
步驟四、采樣輔助裝置的制作
選取水囊作為采樣輔助裝置，充水后水囊的外徑小于采樣裝置的內(nèi)徑，長度與套管長 度相同，外形為棒狀；
步驟五、在待取樣的地塊中布置調(diào)查點，在調(diào)查點上利用土鉆沿鉛垂直水平向土中打 取樣孔，使取樣孔的孔徑與套管孔徑相同，插入套管，使土壤與套管充分接觸，將套管留置 于地塊中；在取樣時，拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，后向滲析袋內(nèi)加入去離子水，24— 36小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置卷成筒狀放入取樣孔中，使采 樣裝置外壁與土壤剖面接觸，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入 去離子水，采樣輔助裝置膨脹變大頂壓采樣裝置，使采樣裝置與土壤剖面緊密接觸，36-48 小時后，取出采樣裝置。所述的取樣方法。采用的取樣裝置包括預(yù)處理裝置、采樣裝置和采樣輔助裝置，采 樣裝置由醋酸酯纖維膜、透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板組成，預(yù)處理裝置包括套管和滲析 袋，采樣輔助裝置為充水塑料囊。有益效果
本發(fā)明的有益效果主要有以下幾點
1.通過本工藝可以簡便的獲得土壤中原位磷酸根的濃度、土壤固相補充能力等方 面的數(shù)據(jù)，相對于傳統(tǒng)的取樣方法，對土壤的干擾性小，更能反映土壤原位情況。2.采用水囊作為支撐材料，具有一定的柔韌性，能更好地適應(yīng)野外不平整的土壤 剖面情況，提供均勻的支撐；整個采樣裝置具有柔韌的接觸面，能夠適應(yīng)可能存在的土壤剖 面不平整的現(xiàn)象。3.在取樣前進(jìn)行預(yù)處理，使得取樣工作即使在干旱的土壤上也能夠進(jìn)行，可避免 因大量灌水造成對土壤淋洗的影響。4.裝置結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低，便于廣大科研工作者采用。


圖1為本發(fā)明采樣裝置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明原位取樣裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式一種土壤中磷的原位取樣方法的取樣裝置包括預(yù)處理裝置、采樣裝置和采樣輔助 裝置，采樣裝置由醋酸酯纖維膜、透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板組成，預(yù)處理裝置包括套 管和滲析袋，采樣輔助裝置為充水塑料囊；
實施例一
一種土壤中磷的原位取樣方法，其步驟為步驟一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，過濾其中雜質(zhì)，備用；
2)用10mol/L的濃鹽酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中邊攪拌邊加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得懸濁液，備用；
3)在步驟2中的懸濁液中按懸濁液的質(zhì)量比加入8%的瓊脂糖和11%的聚丙烯酰胺，加 熱混合均勻，制得混合液，導(dǎo)入玻璃槽中，制得沉淀相；
步驟二、采樣裝置的制作
將制得的沉淀相平鋪于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆蓋一層透析膜，排出上、下兩 層材料與沉淀相層隙間的空氣，后在透析膜上鋪一層面積大于三層材料的醋酸纖維濾膜， 排出四層材料層隙間的空氣，用醋酸纖維濾膜將三層材料包裹，制得采樣裝置，備用； 步驟三、預(yù)處理裝置的制作
選擇不銹鋼管，打磨制得套管；另選擇外徑與套管外徑一致的，外形為棒狀的滲析袋，
步驟四、采樣輔助裝置的制作
選取水囊作為采樣輔助裝置，充水后水囊的外徑小于采樣裝置的內(nèi)徑，長度與套管長 度相同，外形為棒狀；
步驟五、在待取樣的地塊中布置調(diào)查點，在調(diào)查點上利用土鉆沿鉛垂直水平向土中打 取樣孔，使取樣孔的孔徑與套管孔徑相同，插入套管，使土壤與套管充分接觸，將套管留置 于地塊中；在取樣時，拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，后向滲析袋內(nèi)加入去離子水，24 小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置卷成筒狀放入取樣孔中，使采樣 裝置外壁與土壤剖面接觸，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入去 離子水，采樣輔助裝置膨脹變大頂壓采樣裝置，使采樣裝置與土壤剖面緊密接觸，36小時 后，取出采樣裝置，測得土壤中磷的含量為lmg/L。
實施例二
一種土壤中磷的原位取樣方法，其步驟為
步驟一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，過濾其中雜質(zhì)，備用；
2)用10mol/L的濃鹽酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中邊攪拌邊加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得懸濁液，備用；
3)在步驟2中的懸濁液中按懸濁液的質(zhì)量比加入10%的瓊脂糖和13%的聚丙烯酰胺， 加熱混合均勻，制得混合液，導(dǎo)入玻璃槽中，制得沉淀相；
步驟二、采樣裝置的制作
將制得的沉淀相平鋪于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆蓋一層透析膜，排出上、下兩 層材料與沉淀相層隙間的空氣，后在透析膜上鋪一層面積大于三層材料的醋酸纖維濾膜， 排出四層材料層隙間的空氣，用醋酸纖維濾膜將三層材料包裹，制得采樣裝置，備用；
步驟三、預(yù)處理裝置的制作
選擇不銹鋼管，打磨制得套管；另選擇外徑與套管外徑一致的，外形為棒狀的滲析袋，
步驟四、采樣輔助裝置的制作選取水囊作為采樣輔助裝置，充水后水囊的外徑小于采樣裝置的內(nèi)徑，長度與套管長 度相同，外形為棒狀；
步驟五、在待取樣的地塊中布置調(diào)查點，在調(diào)查點上利用土鉆沿鉛垂直水平向土中打 取樣孔，使取樣孔的孔徑與套管孔徑相同，插入套管，使土壤與套管充分接觸，將套管留置 于地塊中；在取樣時，拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，后向滲析袋內(nèi)加入去離子水，30 小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置卷成筒狀放入取樣孔中，使采樣 裝置外壁與土壤剖面接觸，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入去 離子水，采樣輔助裝置膨脹變大頂壓采樣裝置，使采樣裝置與土壤剖面緊密接觸，42小時 后，取出采樣裝置，測得土壤中磷的含量為0.01mg/L。
實施例三
步驟一、沉淀相的制作
1)取粉煤灰，過濾其中雜質(zhì)，備用；
2)用10mol/L的濃鹽酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中邊攪拌邊加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得懸濁液，備用；
3)在步驟2中的懸濁液中按懸濁液的質(zhì)量比加入12%的瓊脂糖和15%的聚丙烯酰胺， 加熱混合均勻，制得混合液，導(dǎo)入玻璃槽中，制得沉淀相；
步驟二、采樣裝置的制作
將制得的沉淀相平鋪于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆蓋一層透析膜，排出上、下兩 層材料與沉淀相層隙間的空氣，后在透析膜上鋪一層面積大于三層材料的醋酸纖維濾膜， 排出四層材料層隙間的空氣，用醋酸纖維濾膜將三層材料包裹，制得采樣裝置，備用；
步驟三、預(yù)處理裝置的制作
選擇不銹鋼管，打磨制得套管；另選擇外徑與套管外徑一致的，外形為棒狀的滲析袋，
步驟四、采樣輔助裝置的制作
選取水囊作為采樣輔助裝置，充水后水囊的外徑小于采樣裝置的內(nèi)徑，長度與套管長 度相同，外形為棒狀；
步驟五、在待取樣的地塊中布置調(diào)查點，在調(diào)查點上利用土鉆沿鉛垂直水平向土中打 取樣孔，使取樣孔的孔徑與套管孔徑相同，插入套管，使土壤與套管充分接觸，將套管留置 于地塊中；在取樣時，拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，后向滲析袋內(nèi)加入去離子水，36 小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置卷成筒狀放入取樣孔中，使采樣 裝置外壁與土壤剖面接觸，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入去 離子水，采樣輔助裝置膨脹變大頂壓采樣裝置，使采樣裝置與土壤剖面緊密接觸，48小時 后，取出采樣裝置，測得土壤中磷的含量為0. 001mg/L。
權(quán)利要求
1. 一種土壤中磷的原位取樣方法，其特征在于方法步驟如下 步驟一、沉淀相的制作1)取粉煤灰，過濾其中雜質(zhì)，備用；2)用10mol/L的濃鹽酸提取粉煤灰得到提取液，在提取液中邊攪拌邊加入1 mol/L的 NaOH溶液，制得懸濁液，備用；3)在步驟2)中的懸濁液中按懸濁液的質(zhì)量比加入8—12%的瓊脂糖和11 一 15%的聚 丙烯酰胺，加熱混合均勻，制得混合液，導(dǎo)入玻璃槽中，制得沉淀相；步驟二、采樣裝置的制作將制得的沉淀相平鋪于聚氯乙烯薄板上，后在沉淀相上覆蓋一層透析膜，排出上、下兩 層材料與沉淀相層隙間的空氣，后在透析膜上鋪一層面積大于三層材料的醋酸纖維濾膜， 排出四層材料層隙間的空氣，用醋酸纖維濾膜將三層材料包裹，制得采樣裝置，備用； 步驟三、預(yù)處理裝置的制作選擇不銹鋼管，打磨制得套管；另選擇外徑與套管外徑一致的，外形為棒狀的滲析袋，步驟四、采樣輔助裝置的制作選取水囊作為采樣輔助裝置，充水后水囊的外徑小于采樣裝置的內(nèi)徑，長度與套管長 度相同，外形為棒狀；步驟五、在待取樣的地塊中布置調(diào)查點，在調(diào)查點上利用土鉆沿鉛垂直水平向土中打 取樣孔，使取樣孔的孔徑與套管孔徑相同，插入套管，使土壤與套管充分接觸，將套管留置 于地塊中；在取樣時，拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，后向滲析袋內(nèi)加入去離子水，24— 36小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置卷成筒狀放入取樣孔中，使采 樣裝置外壁與土壤剖面接觸，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入 去離子水，采樣輔助裝置膨脹變大頂壓采樣裝置，使采樣裝置與土壤剖面緊密接觸，36-48 小時后，取出采樣裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種土壤中磷的原位取樣方法，其特征在于所述的取樣方 法采用的取樣裝置包括預(yù)處理裝置、采樣裝置和采樣輔助裝置，采樣裝置由醋酸酯纖維膜、 透析膜、沉淀相和聚氯乙烯薄板組成，預(yù)處理裝置包括套管和滲析袋，采樣輔助裝置為充水 塑料囊。
全文摘要
一種土壤中磷的原位取樣方法，利用采樣裝置，在地塊中制作取樣孔，插入套管，取樣時拔出套管，向取樣孔內(nèi)插入滲析袋，加入去離子水，24—36小時后，抽出滲析袋內(nèi)剩余水分，取出滲析袋，將采樣裝置放入取樣孔中，向采樣裝置內(nèi)放入采樣輔助裝置，后向采樣輔助裝置中注入水，使采樣裝置與土壤剖面接觸，36—48小時后，取出采樣裝置，檢測土壤中磷的含量在0.001—1mg/L。本發(fā)明的工藝中利用薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)裝置和水囊構(gòu)成的柔性支撐，適合野外采樣，使裝置適應(yīng)性更廣，采用預(yù)處理裝置，能夠適應(yīng)干旱的土壤環(huán)境，取樣簡單，同時也可避免大量灌水對土壤的淋洗影響，沉淀相采用鐵鋁氧化物，比單純采用鐵氧化物適應(yīng)性更強，從而降低生產(chǎn)成本。
文檔編號G01N1/02GK102128727SQ20101060501
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月25日
發(fā)明者寇太記, 徐曉峰, 焦念元 申請人:河南科技大學(xué)