CN113624755A - 一种快速测定退化土壤恢复效果的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤恢复效果测定技术领域。本发明提供了一种快速测定退化土壤恢复效果的方法，包括如下步骤：将土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂混合，得到预处理液；将预处理液和硫酸铵进行培养后与KCl溶液混合，得到待测液；将待测液的上清液与显色剂混合，根据混合液颜色的深浅判断退化土壤恢复的程度和效果。本发明的测定方法能够快速、精确地获得不同退化土壤恢复的效果和程度，操作简单，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及土壤恢复效果测定技术领域，尤其涉及一种快速测定退化土壤恢复效果的方法。
背景技术
土壤是陆地表面具有肥力、能够促进生长植物并具有复杂结构的疏松表层，其不但能为植物生长提供机械支撑能力，而且能为植物生长发育提供所需要的养分和水分等。土壤作为人类环境中极为重要的一部分，是人类赖以生存的重要自然资源，其安全关系着粮食、水和生态环境安全，维系着社会经济的可持续发展。近年来，由于气候变异、大量化肥农药的使用和人类不合理经营开发利用等原因，导致部分地区土壤退化、污染较为严重。土壤退化也已成全世界面临的重要生态环境问题之一，其不仅降低土壤生产能力和环境调控潜力，甚至完全丧失其物理的、化学的和生物学特征，影响农林业可持续经营和生产发展，同时破坏生态系统平衡、加剧环境恶化，危害人类健康。
面对土壤退化问题，世界各国都积极探寻多种恢复方法，但哪种方法恢复效果好，恢复的程度如何，却没有操作简便、经济实惠的方法或技术进行检测或评价。只有连续、准确、全面地长期动态监测，才能掌握退化土壤恢复的程度和效果，才能为土壤退化的预防保护、退化土壤的恢复治理、水土保持生态建设进展的动态变化监测和国家宏观决策、政策的制定提供科学依据。可见，提供一种快速测定退化土壤恢复效果和恢复程度的方法就具有重要的理论和现实意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速测定退化土壤恢复效果的方法，本发明的测定方法能够快速、精确地得到不同退化土壤恢复的效果和程度，操作简单，成本低。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种快速测定退化土壤恢复效果的方法，包括如下步骤：
1)将土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂混合，得到预处理液；
2)将预处理液和硫酸铵进行培养后与KCl溶液混合，得到待测液；
3)将待测液的上清液与显色剂混合，根据混合液颜色的深浅判断退化土壤恢复的程度和效果。
作为优选，步骤1)所述亚硝酸盐氧化抑制剂包括氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液；所述氯酸盐溶液为氯酸钠溶液或氯酸钾溶液；所述磷酸盐缓冲液包括摩尔比为1～10:1的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐。
作为优选，步骤1)所述氯酸盐溶液的浓度为5～15mmol/L；所述磷酸盐缓冲液中磷酸根的浓度为5～20mmol/L；所述氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液的体积比为1:15～30。
作为优选，步骤1)所述土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂的质量体积比为25～40g：100mL。
作为优选，步骤2)所述培养的温度为15～35℃，培养的时间为6～72h。
作为优选，步骤2)所述预处理液和硫酸铵的质量体积比为100mL：0.5～1.5g。
作为优选，步骤2)所述KCl溶液的浓度为1～5mol/L，所述KCl溶液和步骤1)所述预处理液的体积比为0.1～1：1。
作为优选，步骤3)所述显色剂包含体积比为1～2:1～2:1～2的磺胺溶液、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液和浓磷酸；所述磺胺溶液中，磺胺的质量分数为6～10％；所述盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液中，盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数为0.2～0.6％。
作为优选，步骤3)所述混合液颜色越深，退化土壤恢复的程度和效果越好。
本发明的有益效果包括以下几点：
1)本发明的测定方法能够快速、精确地获得不同退化土壤恢复的效果和程度，操作简单，不需要昂贵的仪器，成本低。
2)本发明的测定方法适用范围广，可以用于退化的人工林地、农业用地以及草原和湿地等不同类型退化土壤恢复效果和恢复程度的快速测定，为退化土壤恢复效果和程度的快速检测提供了经济、低廉、方便、有效的检测方法，而且也可以在野外直接进行操作，操作简便、快捷。
具体实施方式
本发明提供了一种快速测定退化土壤恢复效果的方法，包括如下步骤：
1)将土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂混合，得到预处理液；
2)将预处理液和硫酸铵进行培养后与KCl溶液混合，得到待测液；
3)将待测液的上清液与显色剂混合，根据混合液颜色的深浅判断退化土壤恢复的程度和效果。
本发明步骤1)所述亚硝酸盐氧化抑制剂优选包括氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液；所述磷酸盐缓冲液优选包括摩尔比为1～10:1的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐，进一步优选为3～8:1，更优选为5～6:1。
本发明步骤1)所述氯酸盐溶液优选为氯酸钠溶液或氯酸钾溶液；所述氯酸盐溶液的浓度优选为5～15mmol/L，进一步优选为8～10mmol/L；所述磷酸盐缓冲液中磷酸根的浓度优选为5～20mmol/L，进一步优选为10～15mmol/L；所述氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液的体积比优选为1:15～30，进一步优选为1:20～25；所述磷酸一氢盐和磷酸二氢盐分别优选为磷酸一氢钠和磷酸二氢钾；所述磷酸盐缓冲液中磷酸一氢钠和磷酸二氢钾的摩尔浓度分别独立的优选为5～20mmol/L和1～4mmol/L，进一步分别独立的优选为10～12mmol/L和2～3mmol/L。
本发明步骤1)所述土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂的质量体积比优选为25～40g：100mL，进一步优选为28～35g：100mL。
本发明步骤1)所述土壤优选为人工林地、农业用地、草原和湿地等不同类型退化土壤。
本发明步骤2)所述培养的温度优选为15～35℃，进一步优选为20～30℃，更优选为25～28℃；所述培养的时间优选为6～72h，进一步优选为15～50h，更优选为24～40h。
本发明步骤2)所述预处理液和硫酸铵的质量体积比优选为100mL：0.5～1.5g，进一步优选为100mL：0.6～0.8g。
本发明步骤2)所述KCl溶液的浓度为1～5mol/L，进一步优选为2～3mol/L；所述KCl溶液和步骤1)所述预处理液的体积比优选为0.1～1：1，进一步优选为0.2～0.8：1，更优选为0.4～0.6:1。
本发明步骤2)所述氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液用于抑制亚硝酸盐的氧化。
本发明步骤3)所述显色剂优选包含磺胺溶液、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液和浓磷酸，所述磺胺溶液、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液和浓磷酸的体积比优选为1～2:1～2:1～2，进一步优选为1:1:1。
本发明所述磺胺溶液中，磺胺的质量分数优选为6～10％，进一步优选为7～8％；所述磺胺溶液优选包含磺胺、浓磷酸和水，所述磺胺、浓磷酸和水的质量体积比优选为75～85g：180～220mL：560～630mL；所述浓磷酸的密度为1.65～1.8g/mL，进一步优选为1.71g/mL；所述盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液中，盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数优选为0.2～0.6％，进一步优选为0.3～0.5％，更优选为0.4％，所述盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液优选为盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的水溶液；所述浓磷酸的密度为1.65～1.8g/mL，进一步优选为1.71g/mL。
本发明所述磺胺溶液和盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液在4℃以下保存。
本发明步骤3)优选将混合液滴在白瓷板上，根据白瓷板上混合液颜色的深浅判断退化土壤恢复的效果和程度；混合液的颜色越深，表明退化土壤恢复的程度和效果越好。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将3份质量分别为30g的不同退化程度的湿地土壤(编号为1号、2号、3号)分别加入到100mL氯酸钠溶液和磷酸盐缓冲液的混合液中混合均匀，得到预处理液。其中，混合液中氯酸钠的浓度为10mmol/L，磷酸盐缓冲液由10mmol/L的Na2HPO4和2mmol/L的KH2PO4组成。在预处理液中加入0.6g硫酸铵，并在27℃下培养24h后取样，每份不同退化程度的湿地土壤取样3份，每份5mL，每份样品用1mL浓度为3mol/L的KCl溶液浸提，得到培养的9份待测液。将9份待测液的上清液分别与1mL显色剂混合，并滴在白瓷板上，显色剂由体积比为1:1:1的磺胺溶液(磺胺的质量分数为8％)、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液(盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数为0.3％)和浓磷酸(密度为1.71g/mL)组成。
不同恢复程度的退化湿地土壤中3号土壤混合液颜色最深，其次是2号，最后是1号，说明3号土壤恢复的程度和效果最好，其次是2号，最后是1号。这与这些土壤的理化性质和土壤结构，土壤微生物的生物量和微生物群落的检测结果以及丰度的检测结果相吻合，说明本方法能快速测定退化湿地土壤恢复的效果和程度。
实施例2
将3份质量分别为28g的不同退化程度的人工林地土壤(编号为1号、2号、3号)分别加入到100mL氯酸钾溶液和磷酸盐缓冲液的混合液中混合均匀，得到预处理液。其中，混合液中氯酸钾的浓度为8mmol/L，磷酸盐缓冲液由12mmol/L的Na2HPO4和3mmol/L的KH2PO4组成。在预处理液中加入0.8g硫酸铵，并在25℃下培养72h后取样，每份不同退化程度的人工林地土壤取样3份，每份5mL，每份样品用1.5mL浓度为2mol/L的KCl溶液浸提，得到9份待测液。将9份待测液的上清液分别与1mL显色剂混合，并滴在白瓷板上，显色剂由体积比为1:1:1的磺胺溶液(磺胺的质量分数为7％)、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液(盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数为0.6％)和浓磷酸(密度为1.71g/mL)组成。
不同恢复程度的退化人工林地土壤中1号土壤混合液颜色最深，其次是2号，最后是3号，说明1号土壤恢复的程度和效果最好，其次是2号，最后是3号。这与这些土壤的理化性质和土壤结构，土壤微生物的生物量和微生物群落的检测结果以及丰度的检测结果相吻合，说明本方法能快速测定退化人工林地土壤恢复的效果和程度。
实施例3
将3份质量分别为25g的不同退化程度的农田土壤(编号为1号、2号、3号)分别加入到100mL氯酸钠溶液和磷酸盐缓冲液的混合液中混合均匀，得到预处理液。其中，混合液中氯酸钠的浓度为9mmol/L，磷酸盐缓冲液由8mmol/L的Na2HPO4和4mmol/L的KH2PO4组成。在处理液中加入0.7g硫酸铵，并在30℃下培养48h后取样，每份不同退化程度的农田土壤取样3份，每份5mL，每份样品用2mL浓度为1.3mol/L的KCl溶液浸提，得到9份待测液。将9份待测液的上清液分别与1mL显色剂混合，并滴在白瓷板上，显色剂由体积比为1:1:1的磺胺溶液(磺胺的质量分数为9％)、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液(盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数为0.5％)和浓磷酸(密度为1.71g/mL)组成。
不同恢复程度的退化农田土壤中1号土壤混合液颜色最深，其次是2号，最后是3号，说明1号土壤恢复的程度和效果最好，其次是2号，最后是3号。这与这些土壤的理化性质和土壤结构，土壤微生物的生物量和微生物群落的检测结果以及丰度的检测结果相吻合，说明本方法能快速测定退化农田土壤恢复的效果和程度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种快速测定退化土壤恢复效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂混合，得到预处理液；
2)将预处理液和硫酸铵进行培养后与KCl溶液混合，得到待测液；
3)将待测液的上清液与显色剂混合，根据混合液颜色的深浅判断退化土壤恢复的程度和效果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)所述亚硝酸盐氧化抑制剂包括氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液；所述氯酸盐溶液为氯酸钠溶液或氯酸钾溶液；所述磷酸盐缓冲液包括摩尔比为1～10:1的磷酸一氢盐和磷酸二氢盐。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1)所述氯酸盐溶液的浓度为5～15mmol/L；所述磷酸盐缓冲液中磷酸根的浓度为5～20mmol/L；所述氯酸盐溶液和磷酸盐缓冲液的体积比为1:15～30。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1)所述土壤与亚硝酸盐氧化抑制剂的质量体积比为25～40g：100mL。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤2)所述培养的温度为15～35℃，培养的时间为6～72h。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，步骤2)所述预处理液和硫酸铵的质量体积比为100mL：0.5～1.5g。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2)所述KCl溶液的浓度为1～5mol/L，所述KCl溶液和步骤1)所述预处理液的体积比为0.1～1：1。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3)所述显色剂包含体积比为1～2:1～2:1～2的磺胺溶液、盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液和浓磷酸；所述磺胺溶液中，磺胺的质量分数为6～10％；所述盐酸N-(1-萘基)-乙二胺溶液中，盐酸N-(1-萘基)-乙二胺的质量分数为0.2～0.6％。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤3)所述混合液颜色越深，退化土壤恢复的程度和效果越好。
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