一种土壤团聚体的分析方法技术

本发明专利技术公开了一种土壤团聚体的分析方法，属于农田土壤肥力提升和土壤有机碳循环领域。该方法首先采集土壤样本；之后将土壤样本进行土壤团聚体筛分预处理，将筛分预处理好的土壤团聚体用水包埋方法进行低温冷冻切片；然后将切片好的样品放在低辐射玻璃(LOW‑E)镜片上；最后采用同步辐射红外显微成像技术对步骤的冷冻切片样品进行分析。本发明专利技术方法可以准确、高效地探究土壤团聚体稳定机制。同时，该方法探究土壤团聚体稳定机制时，具有扫描速度快(<3h)、重现性好及其可原位探索土壤矿物和有机物等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及土壤肥力提升和土壤有机质累积领域，具体涉及一种土壤团聚体的分析方法。
技术介绍
团聚体作为土壤结构的基本组成单元，它的大小、数量、组成和稳定性对土壤结构的形成和保持有重要影响。土壤团粒结构是土壤肥力的物质基础，团聚体多是土壤肥沃的标志之一，团聚体多的土壤结构，土壤有机质含量和土壤各项理化指标也比较高，土壤团聚体稳定性是评价土壤结构和土壤物理形状的重要指标。因此，保持土壤团聚体的稳定性就尤为重要，而土壤团聚体稳定机制探究又是研究团聚体稳定必不可少的步骤。常规的研究土壤团聚体稳定机制的方法采用物理分组的方法，耗时较长，重现性差，准确性差，缺少从矿物稳定角度对土壤团聚体稳定性进行分析的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种土壤团聚体的分析方法，该方法具有扫描速度快(<3h)、重现性好及其可原位探索土壤矿物和有机物等多个优点。用于土壤团聚体稳定机制的探究，解决了现有研究土壤团聚体的物理分组方法的耗时较长，重现性差，准确性差，缺少从矿物稳定角度对土壤团聚体稳定性进行分析等问题。本专利技术的目的可以通过以下技术措施实现：1.一种土壤团聚体的分析方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：(1)采集土壤样本；(2)将步骤(1)的土壤样本进行土壤团聚体筛分预处理，将筛分预处理好的土壤团聚体用水包埋方法进行低温冷冻切片；(3)切片好的样品放在低辐射玻璃(LOW-E)镜片上；(4)采用同步辐射红外显微成像技术对步骤(3)的冷冻切片样品进行分析。本专利技术技术方案中：步骤(1)土壤样本的量为80～120g。本专利技术技术方案中：步骤(2)的低温为-30～-10℃。本专利技术技术方案中：：步骤(2)土壤团聚体颗粒的粒径为150～450目。本专利技术技术方案中：步骤(4)同步辐射红外显微成像光谱波长范围为650-4000cm-1，狭缝大小为20μm，步长为10×10μm，分辨率为2cm-1，扫描次数为64。本专利技术技术方案中：步骤(2)切片的厚度为1～10μm。本专利技术技术方案中：采用OMNIC9.0和ORIGIN9.0软件进行同步辐射红外显微成像数据处理与分析。本专利技术的有益效果1.采用本专利技术方法探究土壤团聚体稳定机制具有扫描速度快(<3h)、重现性好及其可原位探索土壤矿物和有机物等优点。2.采用本专利技术方法探究土壤团聚体所需的待测样品的量少(100g)。3.采用本专利技术方法探究土壤团聚体稳定性机制为原位分析，可靠性高。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2为本专利技术的2个土壤团聚体的同步辐射显微红外光谱图，图2(a)和图2(f)为上述两个土壤样品，图2(b)图、2(c)、图2(d)和图2(e)依次为图2(a)土壤样品中粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的分布情况，图2(g)图、2(h)、图2(i)和图2(j)依次为图2(f)土壤样品中粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的分布情况。图3为本专利技术的2个土壤团聚体的粘土矿物和有机官能团的相关性图，图3(a)和图3(d)为上述两个土壤样品中粘土矿物和亲水性碳的相关性图，图3(b)和图3(e)为上述两个土壤样品中粘土矿物和芳香碳的相关性图，图3(c)和图3(f)为两个土壤样品中粘土矿物和多糖的相关性图。图4为本专利技术的2个土壤团聚体颗粒上不同位置的显微红外图谱，图4(a)和图4(c)为两个土壤样品的光学照片，图4(b)和图4(d)分别为图4(a)和图4(c)的土壤样品中由土壤团聚体外部到团聚体核心的红外谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此：仪器及测试方法：将两个100g的土样样本分别研磨，分别过300目筛，尽量保持土壤团聚体的稳定性。将预先分级好的土壤团聚体放置在不同的离心管中，标记好样品处理及序号，然后进行-20℃低温冷冻切片，每个粒径的土壤颗粒切成厚度为2～5μm薄片，将切好的样品放在LOW-E镜片上，采用同步辐射红外显微成像技术对冷冻切片样品进行分析。冷冻切片：LeicaCM1950全封闭式快速冷冻切片机LOW-E镜片：Low-eMicroscopesliders，ProductCode:CFR光谱数据的采集在上海同步辐射光源BL01B线站，用同步辐射显微红外光谱仪进行原位观测。实施例11)土样的筛选，样品制备及同步辐射显微红外光谱原位测定。土样取自中国农科院湖南省祁阳红壤长期定位试验站。首先，将2个100g的土壤样品过300目筛，将筛选好的团聚体放在离心管中，尽量保存土壤颗粒的完整。其次，用蒸馏水将土壤颗粒在低温(-20度)进行包埋。然后，用冷冻切片机进行低温冷冻切片，切成2-5μm大小，并将切好的样品放置在LOW-E镜片上。最后，把LOW-E镜片带到上海同步辐射光源进行同步辐射显微红外光谱测定。光谱采集过程中通过仪器自带的OMNIC软件设定参数，并对光谱数据进行获取和保存。仪器参数设置如下：波长范围：650-4000cm-1；狭缝大小：20μm；步长：10×10μm；分辨率：2cm-1；扫描次数：64。根据每个样品所选图谱范围大小确定样品扫描时间，一般时间可控制在30min-3h之间。2)图谱处理及数据分析。利用OMNIC9.0软件获得所测样品的光谱数据和图谱(图2)，并参考相关文献对图谱进行分析(表1)。最后，采用Origin9.0软件进行相关性分析(图3)，采用ImageJ软件进行灰度值分析。表1.土壤中粘土矿物和主要有机物的指定3)土壤团聚体官能团分布的规律及其稳定机制分析图2(a)和图2(f)为上述两个土壤样品，图2(b)图、2(c)、图2(d)和图2(e)依次为图2(a)土壤样品中粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的分布情况，图2(g)图、2(h)、图2(i)和图2(j)依次为图2(f)土壤样品中粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的分布情况，由图2可知，土壤样品中粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的呈现高度的异质性分布。图3(a)和图3(d)为上述两个土壤样品中粘土矿物和亲水性碳的相关性图，图3(b)和图3(e)为上述两个土壤样品中粘土矿物和芳香碳的相关性图，图3(c)和图3(f)为两个土壤样品中粘土矿物和多糖的相关性图，由图3可知，粘土矿物形成了土壤团聚体的“核”，而亲水性碳和粘土矿物有相似的分布模式；虽然部分芳香性碳和粘土矿物有相似的分布模式，而其余部分芳香性碳和粘土矿物有不同的分布模式。与芳香性碳相比，亲水性碳和多糖类物质和粘土矿物有更好的相关性(图3，R2>0.83)。图4(a)和图4(c)为两个土壤样品的光学照片，图4(b)和图4(d)分别为图4(a)和图4(c)的土壤样品中由土壤团聚体外部到团聚体核心的红外谱图，由图4可知，由土壤团聚体边缘向内，粘土矿物、亲水性碳、芳香性碳和多糖的官能团强度逐渐增加。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种土壤团聚体的分析方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：(1)采集土壤样本；(2)将步骤(1)的土壤样本进行土壤团聚体筛分预处理，将筛分预处理好的土壤团聚体用水包埋方法进行低温冷冻切片；(3)将步骤(2)切片好的样品放在低辐射玻璃镜片上；(4)采用同步辐射红外显微成像技术对步骤(3)的冷冻切片样品进行分析。

【技术特征摘要】
1.一种土壤团聚体的分析方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：(1)采集土壤样本；(2)将步骤(1)的土壤样本进行土壤团聚体筛分预处理，将筛分预处理好的土壤团聚体用水包埋方法进行低温冷冻切片；(3)将步骤(2)切片好的样品放在低辐射玻璃镜片上；(4)采用同步辐射红外显微成像技术对步骤(3)的冷冻切片样品进行分析。2.根据权利要求1所述的土壤团聚体的分析方法，其特征在于：步骤(2)的低温为-30～-10℃。3.根据权利要求1所述的土壤团聚体的分析方法，其特征在于：所述的步骤(1)土壤样本的量为80～120g。4.根据权利要求1所述的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：余光辉，褚冰杰，沈其荣，冉炜，孙富生，刘飞飞，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32