CN103245536A - 植物叶片中挥发氨的收集装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物叶片中挥发氨的收集装置及其测定方法。收集装置包括充气泵、玻璃导管、除氨瓶、薄膜袋、吸收瓶和缓冲瓶，薄膜袋内密封有植物叶片，充气泵通过玻璃导管与除氨瓶连接，除氨瓶通过玻璃导管与薄膜袋连接，薄膜袋与吸收瓶通过玻璃导管连接，吸收瓶与缓冲瓶通过玻璃导管连接。将空气利用充气泵通过玻璃导管通入除氨瓶除去氨气；通过导管送入薄膜袋内，叶片挥发的氨气由送入的空气带出；通过导管进入吸收瓶氨气转化为NH₄ ⁺收集；最后测定NH₄ ⁺的浓度。本发明填补了单一叶片氨气挥发量不能测定的空白，排除了植物自身因素、自然因素对测定结果的影响；可有针对性的测定和分析植物单一叶片在不同生长时期的氮素转运状态。

Description

植物叶片中挥发氨的收集装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及植物叶片氨挥发技术领域，特别是涉及一种植物单一叶片中挥发氨的收集装置及其检测方法。 

背景技术

越来越多的研究者认识到，大气中的氨已经成为大气污染物的一个重要组成部分。随着大气氨浓度的提高，经由降雨等形式进入土壤和水体的氨量增加，也是造成土壤酸化和水体富营养化的因素之一。同时，氨气还对陆地生物多样性和稳定性具有破坏作用。一般认为农业生产是大气氨污染的主要来源，如畜禽养殖场和施用化学氮肥。近年来，有关植物也是潜在大气氨污染源的问题引起了人们的关注。许多研究发现，植物地上部分的氮素累积量并不是随着植物的持续生长而不断增加，而是在到达一定阶段后就开始减少。

作物叶片中的氮素除了可以进行循环再利用外，也可以通过氨气挥发的形式损失掉。因此，植物叶片氨挥发可能是其生长后期氮素积累量降低的原因之一，其数量大小将对植物氮肥利用率的高低产生直接影响。因此，植物叶片氨挥发量及其影响因素的研究对于合理施肥、提高氮肥利用效率、减少氮肥损失有实际应用价值。为了更好地研究植物叶片氨挥发量对其植物各方面的影响，需要开发研究一种合理、简单的氨挥发收集装置及其测定技术。

目前，测定植物氨挥发的方法主要有微气象法和密闭生长箱法。微气象法可直接对试验区域上方空气采样测定，但要求试验区域面积较大，一般在1hm²以上，且需要高精密仪器测定风速、温度和大气氨浓度的变化。因此，该方法主要用于田间大型生态区域的气体动态研究，但仪器的价格较昂贵，不适合大量的研究工作。密闭箱法则是将被测植物放置在一个密闭装置中，用置换气体的方法采集植物释放的氨，该法相对简便易行，是目前研究植物叶片氨挥发的常用方法。但具体操作中因实验需要考虑土壤、植物茎组织等对叶片氨气挥发量的影响。以上两种方法只能在多株或单株水平上进行测定，不能测定单一叶片的氨挥发量，其针对性不强。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前现有测定植物氨挥发技术中存在的不足之处，本发明提供一种植物单一叶片中挥发氨的收集装置及其检测方法。本发明技术方案采用了新型的叶片氨气挥发收集装置，填补了单一叶片氨气挥发量不能测定的空白，排除了植物（烟株）根部土壤和颈部等自身因素和风速、温度、大气氨浓度等自然因素对测定结果的影响；并且所用设备价格便宜，操作简单，可以有针对性的测定和分析单一叶片在不同生长时期的氮素转运状态。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种植物叶片中挥发氨的收集装置，所述收集装置包括充气泵，玻璃导管，除氨瓶，薄膜袋，吸收（氨气）瓶和缓冲瓶，薄膜袋内密封有待测植物叶片，充气泵通过玻璃导管与除氨瓶相连接，除氨瓶通过玻璃导管与薄膜袋相连接，薄膜袋与吸收瓶通过玻璃导管相连接，吸收瓶与缓冲瓶通过玻璃导管相连接。

根据上述的植物叶片中挥发氨的收集装置，所述吸收瓶为2～3个，吸收瓶之间串联连接。

根据上述的植物叶片中挥发氨的收集装置，所述充气泵为微型充气泵；所述除氨瓶或吸收瓶均为采用玻璃材质制成。

根据上述的植物叶片中挥发氨的收集装置，所述除氨瓶中装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1的硫酸溶液。

根据上述的植物叶片中挥发氨的收集装置，所述吸收瓶中装有浓度为0.003～0.005 mol·L^-1的硫酸溶液。

一种利用上述收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法包括以下步骤：

a、首先将待测植物的单一叶片采用薄膜袋进行密封；

b、然后利用充气泵将空气通过玻璃导管通入内部装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶中，经过除氨瓶，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管送入薄膜袋内，薄膜袋内植物叶片挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管进入吸收瓶中，通过吸收瓶内装有的浓度为0.003～0.005mol·L^-1硫酸溶液进行吸收，氨气转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管进入缓冲瓶，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

根据上述利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，步骤b中硫酸溶液的浓度为0.5 mol·L^-1；步骤d中硫酸溶液的浓度为0.005mol·L^-1。

根据上述利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，步骤d中所述吸收瓶为2～3个，吸收瓶之间串联连接。

根据上述利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述除氨瓶或吸收瓶均为采用玻璃材质制成。

根据上述利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，步骤a中所述充气泵为微型充气泵。

本发明的积极有益效果：

1、本发明技术方案采用了新型的叶片氨气挥发收集装置，填补了单一叶片氨气挥发量不能测定的空白，排除了植物（例如烟株）根部土壤和颈部等自身因素和风速、温度、大气氨浓度等自然因素对测定结果的影响；并且所用设备价格便宜，操作简单，可以有针对性的测定和分析植物单一叶片在不同生长时期的氮素转运状态。

2、本发明技术方案主要是针对烟叶氨气挥发进行收集、检测，特别是针对单一烟叶不同时期氨气挥发量的检测。

3、因为植物烟叶相关酶活性、营养物质含量、营养物质转移等营养代谢的研究均以叶片为研究对象，因此本发明针对测定单一叶片在对应时间的氨气挥发量，对于烟叶乃至植物叶片氮素营养的代谢和转移具有重要意义。所以，本发明对于不同叶龄或不同生长状态的烟叶都有很强的针对性，并且该装置的价格便宜，操作简单。

4、本发明技术方案克服了现有技术中的主要缺点有：1）填补了植物单一叶片氨气挥发量不能测定的空白；2）不用考虑风速、温度和大气氨浓度等因素对测定结果的影响；3）排除了植物（烟株）根部土壤和颈部氨气挥发等对测定结果的影响；4）所用设备价格便宜，操作简单；5）可以有针对性的测定和分析植物单一叶片在不同生长时期的氮素转运状态。

附图说明：

图1  本发明植物叶片中挥发氨收集装置的结构示意图。

图1中，1为充气泵，2为玻璃导管，3为除氨瓶，4为薄膜袋，5为吸收瓶，6为缓冲瓶，7为待测植物叶片。

具体实施方式：

以下结合实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明的内容。

实施例1：

参见附图1，本发明植物叶片中挥发氨的收集装置，包括微型充气泵1，玻璃导管2，除氨瓶3，薄膜袋4，吸收（氨气）瓶5和缓冲瓶6，薄膜袋4内密封有待测植物叶片7，微型充气泵1通过玻璃导管2与除氨瓶3相连接，除氨瓶3通过玻璃导管2与薄膜袋4相连接，薄膜袋4与吸收瓶5通过玻璃导管2相连接，吸收瓶5与缓冲瓶6通过玻璃导管2相连接；本实施例中设有两个吸收瓶5，两个吸收瓶5之间通过玻璃导管2串联连接。

利用本实施例收集装置进行收集植物叶片中挥发氨的操作流程为：首先将空气利用微型充气泵1通过玻璃导管2通入除氨瓶3中，经过除氨瓶3除去空气中的氨气；除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入内部密封有待测植物叶片7的薄膜袋4内，薄膜袋4内植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入吸收瓶5中，通过吸收瓶5吸收氨气转化为NH₄ ⁺进行收集；吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶5中收集NH₄ ⁺的浓度。

实施例2：与实施例1基本相同，不同之处在于：

采用的充气泵1为微型充气泵；所述薄膜袋4为聚乙烯薄膜袋；除氨瓶3或吸收瓶5均为采用玻璃材质制成；除氨瓶3中装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1的硫酸溶液；吸收瓶5中装有浓度为0.003～0.005 mol·L^-1的硫酸溶液。

实施例3：与实施例1基本相同，不同之处在于：

采用的充气泵1为微型充气泵；所述薄膜袋4为聚乙烯薄膜袋；除氨瓶3或吸收瓶5均为采用玻璃材质制成；吸收瓶5由三个组成，三个吸收瓶5之间通过玻璃导管2串联连接；除氨瓶3中装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1的硫酸溶液；吸收瓶5中装有浓度为0.003～0.005 mol·L^-1的硫酸溶液。

实施例4：

参见附图1，一种利用上述实施例2的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法的详细步骤如下：

a、首先将待测植物的单一叶片采用聚乙烯薄膜袋4进行密封；

b、然后利用微型充气泵1将空气通过玻璃导管2通入内部装有浓度为0.5 mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶3中，经过除氨瓶3，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入聚乙烯薄膜袋4内，聚乙烯薄膜袋4内待测植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入两个串联的吸收瓶5中，通过吸收瓶5内装有的浓度为0.005mol·L^-1硫酸溶液进行吸收氨气，转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

实施例5：

参见附图1，一种利用上述实施例2的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法的详细步骤如下：

a、首先将待测植物的单一叶片采用聚乙烯薄膜袋4进行密封；

b、然后利用微型充气泵1将空气通过玻璃导管2通入内部装有浓度为0.4 mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶3中，经过除氨瓶3，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入聚乙烯薄膜袋4内，聚乙烯薄膜袋4内待测植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入两个串联的吸收瓶5中，通过吸收瓶5内装有的浓度为0.004mol·L^-1硫酸溶液进行吸收氨气，转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

实施例6：

参见附图1，一种利用上述实施例2的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法的详细步骤如下：

a、首先将待测植物的单一叶片采用聚乙烯薄膜袋4进行密封；

b、然后利用微型充气泵1将空气通过玻璃导管2通入内部装有浓度为0.3 mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶3中，经过除氨瓶3，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入聚乙烯薄膜袋4内，聚乙烯薄膜袋4内待测植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入两个串联的吸收瓶5中，通过吸收瓶5内装有的浓度为0.003mol·L^-1硫酸溶液进行吸收氨气，转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

实施例7：

参见附图1，一种利用上述实施例3的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法的详细步骤如下：

a、首先将待测植物的单一叶片采用聚乙烯薄膜袋4进行密封；

b、然后利用微型充气泵1将空气通过玻璃导管2通入内部装有浓度为0.4mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶3中，经过除氨瓶3，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入聚乙烯薄膜袋4内，聚乙烯薄膜袋4内待测植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入三个串联的吸收瓶5中，通过吸收瓶5内装有的浓度为0.005mol·L^-1硫酸溶液进行吸收氨气，转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

实施例8：

参见附图1，一种利用上述实施例3的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，所述检测方法的详细步骤如下：

a、首先将待测植物的单一叶片采用聚乙烯薄膜袋4进行密封；

b、然后利用微型充气泵1将空气通过玻璃导管2通入内部装有浓度为0.5mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶3中，经过除氨瓶3，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管2送入聚乙烯薄膜袋4内，聚乙烯薄膜袋4内待测植物叶片7挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管2依次进入三个串联的吸收瓶5中，通过吸收瓶5内装有的浓度为0.004mol·L^-1硫酸溶液进行吸收氨气，转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管2进入缓冲瓶6，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

Claims (10)

1.一种植物叶片中挥发氨的收集装置，其特征在于：所述收集装置包括充气泵，玻璃导管，除氨瓶，薄膜袋，吸收瓶和缓冲瓶，薄膜袋内密封有待测植物叶片，充气泵通过玻璃导管与除氨瓶相连接，除氨瓶通过玻璃导管与薄膜袋相连接，薄膜袋与吸收瓶通过玻璃导管相连接，吸收瓶与缓冲瓶通过玻璃导管相连接。

2.根据权利要求1所述的植物叶片中挥发氨的收集装置，其特征在于：所述吸收瓶为2～3个，吸收瓶之间串联连接。

3.根据权利要求1所述的植物叶片中挥发氨的收集装置，其特征在于：所述充气泵为微型充气泵；所述除氨瓶或吸收瓶均为采用玻璃材质制成。

4.根据权利要求1所述的植物叶片中挥发氨的收集装置，其特征在于：所述除氨瓶中装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1的硫酸溶液。

5.根据权利要求1所述的植物叶片中挥发氨的收集装置，其特征在于：所述吸收瓶中装有浓度为0.003～0.005 mol·L^-1的硫酸溶液。

6.一种利用权利要求1所述的收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

a、首先将待测植物的单一叶片采用薄膜袋进行密封；

b、然后利用充气泵将空气通过玻璃导管通入内部装有浓度为0.3～0.5 mol·L^-1硫酸溶液的除氨瓶中，经过除氨瓶，除去空气中的氨气；

c、将步骤b除去氨气后的空气通过玻璃导管送入薄膜袋内，薄膜袋内植物叶片挥发的氨气通过送入的空气带出；

d、步骤c中带出的含有氨气的空气通过玻璃导管进入吸收瓶中，通过吸收瓶内装有的浓度为0.003～0.005mol·L^-1硫酸溶液进行吸收，氨气转化为NH₄ ⁺进行收集；

e、吸收氨气后的空气通过玻璃导管进入缓冲瓶，处理后排空；

f、最后利用连续流动分析仪测定吸收瓶中收集NH₄ ⁺的浓度。

7.根据权利要求6所述的利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，其特征在于：步骤b中硫酸溶液的浓度为0.5 mol·L^-1；步骤d中硫酸溶液的浓度为0.005mol·L^-1。

8.根据权利要求6所述的利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，其特征在于：步骤d中所述吸收瓶为2～3个，吸收瓶之间串联连接。

9.根据权利要求6所述的利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，其特征在于：所述除氨瓶或吸收瓶均为采用玻璃材质制成。

10.根据权利要求6所述的利用收集装置检测植物叶片中挥发氨的方法，其特征在于：步骤a中所述充气泵为微型充气泵。

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