[实用新型]测定土壤质流和扩散特性的装置

说明书

技术领域

本实用新型属于土壤科学领域，涉及土壤养分吸收的研究方法，尤其涉及一种测 定土壤质流和扩散特性的装置。

背景技术

质流、扩散和根系截获是土壤养分进入根际的三种主要途径。在植物养分吸收量 中，通过根系截获的数量很少，尤其是大量营养元素更是如此。因此，在大多数情况下，质流 和扩散是植物根系获取养分的主要途径。质流是指土壤中养分通过植物的蒸腾作用而随土 壤溶液流向根部到达根际的过程。由于蒸腾作用产生了由植物叶片开始沿茎、根到土壤的 水势梯度，在这一梯度作用下，水由土壤通过根表面进入根内，溶在水中的养分也随水流接 近根表，供植物吸收。土壤中的硝态氮、钠、铁、铜、锌、钙、镁大部分是靠质流由土壤供给植 物的。扩散是指因植物吸收、施肥等所导致的浓度梯度驱动下的养分运输。质流与扩散对植 物养分吸收的贡献随气候、土壤环境、植物类型、人为活动变化而变化，深入研究植物吸收 各营养元素方式的不同，对于养分资源高效利用与综合管理具有深远的意义。

由于土壤环境的错综复杂，准确分析质流与扩散对植物的贡献相对困难。传统方 法多采用植物蒸腾作用的蒸腾量来估计质流的多少，然而土壤养分变化较快、蒸腾作用不 均一、环境变化的均限制了该方法的准确性。在现有的实用新型专利中，还未检索到相关的 测定土壤中质流与扩散特性的装置与方法。

发明内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种测定土壤质流和扩散特性 的装置，由第一试剂瓶、第一聚乙烯网、第一土体箱、第二聚乙烯网、第二土体箱、聚乙烯板、 第三土体箱、第三聚乙烯网、第四土体箱、第四聚乙烯网、第二试剂瓶、干燥剂组成，第一土 体箱、第二土体箱、第三土体箱、第四土体箱的上部设置为密封盖结构，第一试剂瓶开口端 与第一土体箱连接，在近该连接口设置第一聚乙烯网，第一土体箱的另一端口与第二土体 箱连接处设置第二聚乙烯网，第二土体箱的另一端与第三土体箱之间设置聚乙烯板，第三 土体箱的另一端与第四土体箱之间第三聚乙烯网，第四土体箱的另一端与第二试剂瓶的开 口连接，在靠近该连接口设置第四聚乙烯网。

第一试剂瓶和第二试剂瓶的开口为圆形，第一土体箱和第一土体箱的其中一端为 圆形，直径与第一试剂瓶和第二试剂瓶开口直径相适。

第一聚乙烯网、第二聚乙烯网、第三聚乙烯网和第四聚乙烯网的孔径为24微米。

第二试剂瓶中放置干燥剂，可以模拟根系吸收水分所带来的水势差，使得第三土 体箱中标记物质可以通过质流与扩散向第四土体箱中转移，而第一试剂瓶中不放干燥剂， 第二土体箱中标记物质只能通过扩散向第一土体箱中转移，24微米聚乙烯网可以允许养分 离子自由穿过，而土壤颗粒难以穿过。

利用本实用新型装置可以测定土壤质流和扩散特性，通过以下步骤实现：

（1）无菌土壤制备：采集试验点表层土壤，取回后过4mm筛，阴凉通风处自然风干后 过2mm筛，将土壤放置于高压灭菌锅中于121℃灭菌30min，取出后，搅拌，再于高压灭菌锅中 121℃灭菌30min，备用；

（2）标记物添加：取50g上述制备好的土壤样品2份，分别添加到第二土体箱、第三 土体箱中，再取100g上述制备好的土壤样品2份，分别添加到第一土体箱、第四土体箱中，向 第二土体箱、第三土体箱中添加0.0001-0.01mmolL^-1的高丰度的标记待测物质20-45ml（如 99.9%¹⁵NO₃^-、99.8%¹⁵NH₄⁺、99.8%¹⁵N-甘氨酸），使其达到最大持水量的80%，在添加标记物 质的同时，迅速向第一土体箱、第四土体箱中添加40-90ml超纯水，使得四个土体箱中土壤 含水量一致，迅速将四个土体箱上部密封盖盖紧，使得土壤与土体箱上部无间隙，第二试剂 瓶中放置硅胶干燥剂；

（3）恒温培养：将所述装置放置于温度为25℃的黑暗环境中培养4-24h；

（4）取样测定：打开第二土体箱、第三土体箱上部密封盖，分别采集离第一土体箱、 第四土体箱相同距离的土壤样品，冷冻干燥后，采用同位素质谱仪测定土壤样品中标记物 质的含量，从第四土体箱中测得的标记物质为质流和扩散的总和，而在第一土体箱中测得 的则为扩散的量，两者之差即为质流的量。