一種土壤滲濾液有機氮分級裝置及應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于植物營養和土壤科學研究領域，涉及一種土壤滲濾液有機氮分級的裝 置及其應用。
【背景技術】
[0002] 近三十年以來，隨著同位素質譜儀、核磁共振儀、氣相色譜與同位素質譜聯用儀的 廣泛應用，諸多研究在無菌條件下及自然環境下，發現了土壤中有機氮可以作為植物生長 的重要氮源，且對植物品質具有重要的影響。土壤有機氮主要包括難分解、周轉速度慢的大 分子物質如腐殖質，易分解的、周轉速度快的蛋白質、核酸及游離氨基酸等。研究土壤滲濾 液有機氮組成有利于深入了解土壤有機氮的迀移轉化規律，為有機營養調控、避免有機養 分流失、防止環境污染具有重要的意義。
[0003] 然而，滲濾液中有機氮的分級測定方法尚不完善。現在的分類方法均為將有機氮 分為蛋白質、氨基糖、氨基酸等，根據不同組分化學性質差異而檢測含量。然而，有機氮成分 復雜，分子量變異很大，目前為止尚缺乏將不同大小有機氮分離開后再進行成分檢測的方 法。本發明旨在通過多級過濾系統，將滲濾液中有機氮首先通過分子量大小分為1.0-3.0、 0.45-1.0、0.22-0.45、〈0.22微米四級，再通過相應的檢測技術研究不同分級中有機氮的組 成，為滲濾液中有及氮素形態及含量提供了深入且細致的分析方法。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種土壤滲濾液有機氮分級裝置，本 發明提供的裝置由輸液瓶、流速控制閥門、土體柱、濾紙、第一集液瓶、開關、第一過濾器、第 二過濾器、第三過濾器、抽氣栗、第二集液瓶、支撐架組成，輸液瓶、土體柱、第一集液瓶、第 一過濾器、第二過濾器、第三過濾器、第二集液瓶從上到下依次排列，由支撐架固定，抽氣栗 與第二集液瓶連接，第一集液瓶下方設置開關。
[0005] 本發明的另一個目的是提供土壤滲濾液有機氮分級的方法，通過以下步驟實現： [0006] 1.裝置準備:利用上述土壤滲濾液有機氮分級裝置，在輸液瓶中放置純凈水，調節 pH=7.0,其出水速率通過流速控制閥門進行調節，土體柱底部放置孔徑為微米的濾紙，在 土體柱中添加過2mm篩的粉碎土壤樣品，第一集液瓶下方設置開關，第一過濾器中放置孔徑 為1. 〇微米的醋酸纖維濾膜，第二過濾器中放置孔徑為〇. 45微米的醋酸纖維濾膜，第三過濾 器中放置孔徑為〇. 22微米的醋酸纖維濾膜；
[0007] 2.準確稱量第一過濾器、第二過濾器、第三過濾器中濾膜的質量，之后將裝置各部 分按順序連接起來，取待測土壤樣品風干磨碎后過2mm篩，稱取適量已粉碎土壤放入土體柱 中，向土體柱中加入適量純凈水，以濕潤土壤，但不能超過土體的最大含水量，將此土壤靜 置 24h;
[0008] 3. 土壤靜置24h后，關閉開關，通過調節流速控制閥門控制輸液瓶中純凈水的流出 速度為〇. 05-0.5ml/min，流出速度根據土體中滲出液的流出速度而定，向第一集液瓶中添 加 lml 1M鹽酸，避免微生物分解滲出液中的有機氮；
[0009] 4.待第一集液瓶中液體達到20-100ml后，關閉流速控制閥門，打開開關、抽氣栗， 緩慢抽氣，待第一集液瓶中液體抽干后，再抽5min，關閉開關、抽氣栗；
[0010] 5.將第一過濾器、第二過濾器、第三過濾器拆下，保留于第一過濾器中濾膜上的物 質的孔徑介于1.0-3.0微米之間，保留于第二過濾器8中濾膜上的物質的孔徑介于0.45-1.0 微米之間，保留于第三過濾器9中濾膜上的物質的孔徑介于0.22-0.45微米之間，而留存于 第二集液瓶中的物質則0.01-0.22微米，采用烘干濾膜及第二集液瓶中液體，可以測定濾液 中不同大小物質的含量，測定濾膜上氮素含量，計算有機氮的含量，通過質譜、氨基酸分析 儀、核磁共振儀等儀器就可以準確得知不同質量有機氮的組成及含量。
[0011] 本發明提供的裝置操作簡單，分級范圍準確且可調控，利用本發明裝置擬合土壤 滲濾過程，通過濾紙及不同孔徑醋酸纖維濾膜的過濾及截留作用，將滲濾液中有機氮首先 通過分子量大小分為1.0-3.0、0.45-1.0、0.22-0.45、0.01-0.22微米四級，再通過相應的檢 測技術研究不同分級中有機氮的組成，為滲濾液中有及氮素形態及含量提供了深入且細致 的分析方法。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本發明裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 本發明結合附圖和實施例作進一步的說明。
[0014] 實施例1
[0015]參見圖1，土壤滲濾液有機氮分級裝置由輸液瓶1、流速控制閥門2、土體柱3、濾紙 4、第一集液瓶5、開關6、第一過濾器7、第二過濾器8、第三過濾器9、抽氣栗10、第二集液瓶 11、支撐架12組成，輸液瓶1、土體柱3、第一集液瓶5、第一過濾器7、第二過濾器8、第三過濾 器9、第二集液瓶11從上到下依次排列，由支撐架12固定，抽氣栗10與第二集液瓶11連接。第 一集液瓶5下方設置開關6。
[0016] 使用裝置進行土壤滲濾液有機氮分級方法：
[0017] (1)裝置準備:在輸液瓶1中放置純凈水，調節pH = 7.0，其出水速率通過流速控制 閥門2進行調節，土體柱3底部放置孔徑為3微米的濾紙4,在土體柱3中添加過2mm篩的粉碎 土壤樣品，第一集液瓶5下方設置開關6,第一過濾器7中放置孔徑為1.0微米的醋酸纖維濾 膜，第二過濾器8中放置孔徑為0.45微米的醋酸纖維濾膜，第三過濾器9中放置孔徑為0.22 微米的醋酸纖維濾膜；
[0018] (2)準確稱量第一過濾器7、第二過濾器8、第三過濾器9中濾膜的質量，之后將裝置 各部分按順序連接起來，取待測土壤樣品風干磨碎后過2mm篩，稱取適量已粉碎土壤放入土 體柱3中，向土體柱3中加入適量純凈水，以濕潤土壤，但不能超過土體的最大含水量，將此 土壤靜置24h;
[0019] ⑶土壤靜置24h后，關閉開關6,通過調節流速控制閥門2控制輸液瓶1中純凈水的 流出速度為0.05-0.5ml/min，流出速度根據土體中滲出液的流出速度而定，向第一集液瓶5 中添加 lml 1M鹽酸，避免微生物分解滲出液中的有機氮；
[0020] (4)待第一集液瓶5中液體達到20-100ml后，關閉流速控制閥門2,打開開關6、抽氣 栗10,緩慢抽氣，待第一集液瓶5中液體抽干后，再抽5min，關閉開關6、抽氣栗10;
[0021] (5)將第一過濾器7、第二過濾器8、第三過濾器9拆下，保留于第一過濾器7中濾膜 上的物質的孔徑介于1.0-3.0微米之間，保留于第二過濾器8中濾膜上的物質的孔徑介于 0.45-1.0微米之間，保留于第三過濾器9中濾膜上的物質的孔徑介于0.22-0.45微米之間， 而留存于第二集液瓶11中的物質則0.01-0.22微米，采用烘干濾膜及第二集液瓶11中液體， 可以測定濾液中不同大小物質的含量，測定濾膜上氮素含量就可以計算有機氮的含量，通 過質譜、氨基酸分析儀、核磁共振儀等儀器就可以準確得知不同質量有機氮的組成及含量。 [0022] 實施例2
[0023] (1)裝置準備:在輸液瓶1中放置純凈水，調節pH = 7.0，其出水速率通過流速控制 閥門2進行調節，土體柱3底部放置孔徑為3微米的濾紙4,在土體柱3中添加過2mm篩的粉碎 土壤樣品，第一集液瓶5下方設置開關6,第一過濾器7中放置孔徑為1.0微米的醋酸纖維濾 膜，第二過濾器8中放置孔徑為0.45微米的醋酸纖維濾膜，第三過濾器9中放置孔徑為0.22 微米的醋酸纖維濾膜；
[0024] (2)準確稱量第一過濾器7、第二過濾器8、第三過濾器9中濾膜的質量，之后將裝置 各部分按順序連接起來，取浙江大學紫金港校區西區濕地土壤樣品風干磨碎后過2mm篩，稱 取200g已粉碎土壤放入土體柱3中，向土體柱中加入140ml純凈水，以濕潤土壤，但不超過土 體的最大含水量，將此土壤靜置24h;
[0025] (3) 土壤靜置24h后，關閉開關6,通過調節流速控制閥門2控制輸液瓶1中純凈水的 流出速度為〇. 1 〇ml/min，流出速度根據土體中滲出液的流出速度而定，向第一集液瓶5中添 加 lml 1M鹽酸，避免微生物分解滲出液中的有機氮；
[0026] (4)待第一集液瓶5中液體達到100ml后，關閉流速控制閥門2,打開開關6、抽氣栗 10，緩慢抽氣，待第一集液瓶5中液體抽干后，再抽5min，關閉開關6、抽氣栗10;<