土样团聚体的分离及其有机碳含量测定

土样团聚体的分离及其有机碳含量测定
1试验目的: 通过测定①长期不同施肥土壤团聚体中有机碳含量;②不同团聚体中颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MSOC)含量;③团聚体中游离有机物(fPOM即>250µm团粒中的有机碳),团聚体间POM(inter-POM,存在于53-250µm微团聚体间,)和物理保护性有机物(iPOM,存在于微团聚体内部 intra-POM,53-250µm)的有机碳含量,说明长期不同施肥对土壤团聚体分组中有机碳分布的影响。
2试验材料与方法:
2.1试验试剂内作
(1)去离子水
(2)比重为1.80g/cm3NaI比重液:用密度计测定所配比重液比重,直到达到要求既可,即边测边配就可以(大概配1升需多少NaI还需在实验中确定,以便后面配液方便
线性排水沟尺寸(3)0.5%六偏磷酸钠溶液:称5g六偏磷酸钠加入1L蒸馏水中。
2.2 试验器材:
团聚体的湿筛分离:
(1)土样预处理:5mm筛、铝盒、 电子天平(精确到0.001)、塑料或玻璃培养皿(直径14cm)、电子天平(精确到0.01)、胶头吸管、蒸馏水瓶、冰箱。
(2)湿筛分离团聚体:
团粒筛分仪,套筛(2000µm250µm53µm)、烧杯数模转换电路300ml(装分级后团聚体烘干用,要知道重量,105℃下烘697ssw小时称重)、烘箱、干燥器(用于冷却烘干样)、3号自封塑料袋(装烘干后的各级团粒)、电子天平(精确到0.001)。
(3)团聚体中总POC、fPOC、inter-POCintra-POC的提取
  超声波清洗机、 研钵、烘箱、干燥器、电子天平(精确到0.01)、100ml离心管、真空抽气泵和干燥器、离心机、胶头吸管、300ml(装重组烘干用,要知道重量,105℃下烘6小时称重)、铝盒(装轻组烘干用,要知道铝盒重量,60℃下烘12小时称重)、离心管50ml(用于重组的六偏磷酸钠分散iPOM和砂粒用)鸡蛋托盘
2.3试验步骤:
(1)土样预处理:
过筛:原装风干土样过5mm筛,至于自封袋中备用。
团聚体湿筛分离:准备直径为14cm的带盖的塑料(或是玻璃的)培养皿,称取100g风干土样置于准备好的培养皿上,铺平,然后从培养皿边用胶头滴管缘缓慢加入约比田间持水量高出5%的水分,在此时田间持水量上加5%水量的团聚体稳定性达到最大(Cambardella and Elliott, 1993)(一般田间持水量为25%,所以一般加水量为26.25g/100g土),使得土壤慢慢吸水(毛管水),然后加盖在冰箱4℃下过夜(Gale et al 2000)。(凭现在的经验,即使没有滴湿土壤,放置一夜后也会全部润湿,所以滴加水时不要使土壤过湿,造成在湿筛时不易将土样转移到筛上,产生系统误差。如果没有预处理,直接将土样浸入水中湿筛会破坏土壤结构,影响团聚体的数量(Cambardella and Elliott 1993),这是因为团聚体内有气压,浸水使气压迅速排出而破坏团聚体。
(2)湿筛分离团聚体:
土壤用一套三个粒径的筛(2000,250和53µm)进行湿筛(套筛),湿筛时不可使土样露出水面,在筛桶中加水时水面不可高过最上面筛子的边缘(筛子位于振幅最低处)。将预处理好的土样(毛管水湿润)置于2000µm筛上(有黏附在皿底的土粒用水冲到筛上),浸于加好去离子水的团粒仪筛桶内5分钟,启动团粒仪,使套筛一起垂直上下3cm幅度内筛分20分钟,即可将团粒分离。漂浮于水面的有机物(>2000µm)用漏勺移出,因为这种大有机物不能算作土壤有机质。这样依次在不同粒径筛上得到水稳定的>2000µm、2000-250µm、53-250µm的团粒,然后将各部分团粒轻轻回洗入至300ml烧杯中(要知道烧杯的重量,以便烘干后计算团粒重量)。留在筛桶里为粘粉粒,将此悬液全部转移至塑料桶内,经过一夜沉淀后,弃去上部清夜,底部沉淀转移到450ml离心管中,悬液加入至350ml,加0.2M CaCl2 3.5ml左右使粘粉粒絮凝,再在3400 转/分(Camderlla 1993)下离心10分钟,弃去上清液,沉淀转移至铝盒。以上各部分团粒和粘粉粒先在水浴锅上蒸干,然后在烘箱中60℃下烘12小时,烘干后称重,室温保存于自封袋中,用于团聚中的有机碳和全氮的分析。
(3)团聚中有机碳含量测定:称取2g不同粒径团粒烘干后的土样,磨细过0.2mm筛,有机碳和氮含量直接用TOC/N分析仪测定。
(4)团聚体中颗粒有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MSOC)的测定:称取5g对应粒径团粒,置于300ml烧杯中,然后加入0.5%六偏磷酸钠溶液50ml,至于超声波清洗机中超声30min (Manna 2006)。将超声后的悬液冲洗过53µm的筛(滤液倒入1000ml量筒中),冲到滤液变清亮。在筛上保留的就是Sand+POM,用水转移至铝盒中。过筛的悬液就包含矿物结合有机碳(MSOC),同样将此悬转移到450ml离心管中,悬液加入至350ml,加0.2M CaCl2 3.5ml左右使粘粉粒絮凝,再在3400 转/分(Camderlla 1993)下离心10分钟,弃去上清液,沉淀转移至铝盒。将以上Sand+砂和粘粉粒先在水浴锅上蒸干,然后在烘箱中60℃下烘12小时,烘干后称重,室温保存于自封袋中,用TOC/N测定POC、MSOC和全氮含量。
(5)团聚体中砂粒含量的测定:
称取5g团粒,置于300ml烧杯中,然后加入0.5%六偏磷酸钠溶液50ml,至于超声波清洗机中超声30min。将超声后的悬液冲洗过53µm的筛(滤液弃去),冲到滤液变清亮。在筛上保留的就是Sand+POM,用水转移至铝盒中。将铝盒置于电炉上,蒸干其中水分,然后转移至100ml离心管中加入密度为1.7g/cm3比重液碘化钠20ml,用手缓慢反复摇动使土样混合
均匀,在室温2400rpm条件下离心30分钟。将离心管中悬浮液(含POM)小心转移到20µm尼龙滤筛上,进行抽滤,滤液(Nal)收集后可重复利用。沉淀于离心管底部的即位砂,小心转移到20µm尼龙滤筛上,先用75ml 0.01M CaCl2洗涤,再用75ml去离子水冲洗以去除碘化钠,可以用IAg检验Cl全叶青兰-1存在,然后转至铝盒内,先蒸干,再在60℃条件下烘干称重就得到不同团粒中砂粒的含量。
由于砂粒不与有机质结合,且不同团粒中砂粒含量不一样,所以在计算团粒POC和N含量时应修正砂的含量,不同团粒中POC和N含量计算如下:
团粒(无砂C/N)=
流程图1:
(6)团聚体中fPOM、inter-POM和intra-POM的提取
大团聚体中微团聚体的分离(six2000,2002):可以得到fPOM ,fine fPOM(微团聚体间 inter-POM)、iPOM(微团聚体内的有机碳intra-POM)和矿物结合态有机碳(MSOC粘粉粒结合有机碳)。
称取5 g团聚体样(就是团聚体湿筛分离的2000-250µm或>2000的团聚体),置于250µm的筛上浸没于去离子水中,并加入50个玻璃小球(直径4mm)轻微震荡下湿筛,筛上要有流水不断冲洗筛子以保证微团聚体被迅速冲入到53µm的筛上,而不至于被玻璃球进一步破坏。等到所有大团聚体都被破坏,留在250µm的筛上的就是fPOM和砂子,将其转移至铝盒。53µm筛上的微团聚体(53-250µm)继续湿筛(参考Six 1998),以得到水稳定的微团聚体(53-250µm),此时53µm的筛上就是微团聚体和团聚体间的POM(inter-POM),然后将其转移至50ml离心管中,加入密度为1.8g/cm3的比重液碘化钠35ml,用手缓慢反复摇动使土样混合均匀且不破坏团聚体结构,中间轻轻敲击离心管10次,以使土样能够完全浸入悬浮液,若10次不能将土样完全浸入溶液,就再摇几次,但不要增加摇动速度和力度,以免破坏团聚。离心管管壁和盖上的粘附的土样用10ml碘化钠洗入管中,然后将样品置于真空(138KPa)条件下10分钟以排出团聚体内气体,再静置平衡20分钟,再在2400转/分条件下离心60分钟。离心管中漂浮物(inter-POM)吸取到20µm尼龙滤筛上,用去离子水冲洗以去除碘化钠(Cambardell,1996),然后转至铝盒内。离心管内剩余重组部分用50ml去离子水冲洗两次 ,然后分散于0.5%焦磷酸盐溶液中震荡18小时,使团聚体内有机碳(intra-POM)与团聚体分离,然后将离心管内悬浮液湿筛过53µm的筛,
筛上留的就是团聚体内有机碳,将其转移至铝盒。以上湿筛中<53µm的颗粒,参考第(4)步中凝絮的方法转移至铝盒。以上转移至铝盒的颗粒和有机物,先在水浴锅上蒸干,再在60℃条件下烘干12小时,称重,用TOC/N测定有机碳和全N。
流程图2:

本文发布于:2024-09-20 12:16:14,感谢您对本站的认可!

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