测定土壤质流和扩散特性的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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。 [0007]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。
[0008]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：
[0009] (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°C灭菌30min，取出后，搅拌，再于高压灭菌锅中 121°C灭菌30min，备用；
[0010] (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l〇〇g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0.0001-0.01臟〇11/ 1的高丰度的标记待测物质20-451111(如 99.9% 15N〇3-、99.8% 15順4+、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；
[0011] (3)恒温培养:将所述装置放置于温度为25°C的黑暗环境中培养4-24h;
[0012] (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。
[0013] 本实用新型通过无菌土壤制备、标记物添加、恒温培养、取样测定等步骤，确定土 壤质流与扩散特性。该方法操作简单，采用无菌土壤结合同位素标记技术，快速准确的分析 养分离子在土壤中的迀移规律，定位分析标记物质的动向，为准确评价土壤中质流与扩散 的相对大小，为深入了解并调控养分提供了方法基础。本实用新型装置设计合理，制作简单 成本低，本实用新型为准确评价土壤中质流与扩散的相对大小，提供了测定土壤质流和扩 散特性的装置与方法。
【附图说明】
[0014] 图1是本实用新型装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0015] 本实用新型结合实施例和附图作进一步的说明。
[0016] 实施例1
[0017] 参见图1，一种测定土壤质流和扩散特性的装置，由第一试剂瓶1、第一聚乙烯网2 第一土体箱3、第二聚乙烯网4、第二土体箱5、聚乙烯板6、第三土体箱7、第三聚乙烯网8、第 四土体箱9、第四聚乙烯网10、第二试剂瓶11、干燥剂12组成;第一土体箱3、第二土体箱5、第 三土体箱7、第四土体箱9的上部设计为密封盖结构（图中未示出）。
[0018] 第一试剂瓶1开口端与第一土体箱3连接，在近该连接口设置一层孔径为24微米的 第一聚乙烯网2,第一土体箱3的另一端口与第二土体箱5连接处设置一层孔径为24微米的 第二聚乙烯网4,第二土体箱5的另一端与第三土体箱7之间设置聚乙烯板6,第三土体箱7的 另一端与第四土体箱9之间设置一层孔径为24微米的第三聚乙烯网8,第四土体箱9的另一 端与第二试剂瓶11的开口连接，在靠近该连接口设置一层孔径为24微米的第四聚乙烯网 10，在第二试剂瓶11中放置干燥剂12。
[0019] 第一试剂瓶1和第二试剂瓶11的开口为圆形，第一土体箱3和第一土体箱9的其中 一端为圆形，直径与第一试剂瓶1和第二试剂瓶11开口直径相适。
[0020] 实施例2
[0021] (1)无菌土壤制备:采集仙居的表层粘壤土，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°C灭菌30min，取出后，搅拌，再于高压灭菌锅 中 121°C 灭菌 30min;
[0022] (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5、第三 土体箱7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3、第四土体箱9 中，向第二土体箱5、第三土体箱7中添加0.005mmol L-1的99.9% 15N〇3- 35ml，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3、第四土体箱9中添加70ml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密封，使得土壤与土 体箱上部无间隙，第二试剂瓶11中放置硅胶干燥剂20g;
[0023] (3)恒温培养:将装置放置于温度为25°C的黑暗环境中培养12h;
[0024] (4)取样测定：打开第二土体箱5、第三土体箱7上部，分别采集离第一土体箱3、第 四土体箱9的5-6cm的土壤样品10g，冷冻干燥后，采用同位素质谱仪测定土壤样品中标记