本技术提出的是一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离方法,该方法包括粒径分离和密度分离,通过粒径分离和密度分离相结合实现土壤中颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离;一种土壤颗粒态有机质和矿物结合态有机质的分离装置,其结构包括土‑水混合模块、筛网、湿筛监测模块、细团聚体收集盒、密度分级预处理模块;所述土‑水混合模块位于筛网和湿筛监测模块的上方,所述筛网布置在土‑水混合模块和湿筛监测模块之间实现土壤颗粒的粒径分级;所述细团聚体收集盒位于湿筛监测模块的下方,并且细团聚体收集盒安装在密度分级预处理模块的顶部;本发明有效避免了仅采用单一粒径分级方法或单一密度分级方法造成的实验误差。
背景技术
近年来,为了深入理解土壤有机碳的组成及其循环机制,科研人员的大量工作专注于将土壤有机质细分成具有特定意义的组分;其中,根据形态和功能上的差异,将土壤有机质划分为颗粒有机质(Particulate organic matter, POM)和矿物结合态有机质(Mineral-associated organic matter, MAOM)被认为是理解和预测土壤有机碳动态的最佳途径之一;因而,高效准确地划分土壤POM和MAOM是开展土壤有机质及土壤碳循环研究的前提和必要条件。
在常规实验操作中,土壤POM和MAOM的分离通常采用粒径分级和密度分级两种方法;粒径分级利用简单的湿筛法将土壤中粒径大于53μm的部分收集为POM,小于53μm的收集为MAOM;密度分级则通过离心将土壤中密度小于1.65g/cm3
的部分收集为POM,大于1.65g/cm3
的收集为MAOM;Lavallee等人指出依赖单一的物理分级方法会导致实验结果存在一定的偏差,如使用粒径分级所分离出的MAOM含有部分细颗粒态有机质(Fine ParticulateOrganic Matter, FPOM);同样地,用密度分级所分离出的MAOM会含有部分重质颗粒态有机质(Heavy Particulate Organic Matter, HPOM);因此,综合运用粒径分级和密度分级的方法,并探究其最佳结合方式以分离土壤POM与MAOM,对于确保土壤组分的准确分离和降低测试误差具有重要的意义。
在进行土壤中POM与MAOM分离的实验时,研究人员可综合运用粒径分级和密度分级的方法;具体而言,实验中可采用两种不同的操作流程:先密度分级后粒径分级以及先粒径分级后密度分级;尽管这两种操作流程在实现POM与MAOM分离效率方面无显著差异,但不同操作顺序对实验步骤的安排和设备集成的可行性会产生不同的影响;其中专利公开号为CN116060432A的发明专利申请公开了一种物理分离土壤不同有机质组成的方法,该发明专利申请采用的实验顺序是先密度分级后粒径分级,其发明的优点在于在粒径筛分POM和MAOM之前通过密度分离法区分出轻质有机碳,准确性高,尽管如此,该方法在筛分土壤中的POM和MAOM时,采用先密度分级后粒径分级的步骤也存在一些局限性:(1)涉及多次的抽滤、冲洗、干燥等步骤,当需要处理多个土壤样本的情况下,该方法存在操作繁琐且耗时长等问题;(2)采用先进行密度分级后粒径分级的流程,导致了离心步骤需置于湿筛作业之前,这使得在单一装置上实现工作流程的集成化变得较为困难;且鉴于目前缺乏专门用于分离土壤POM和MAOM的实验装置,普遍采用标准实验筛网、振荡摇床、锥形瓶等多种常规设备进行人工操作,迫切需要开发一种基于先进行粒径分级后密度分级以分离POM和MAOM的专用实验装置。
但现实土壤中POM与MAOM通常是团聚在一起,如果先进行粒径分级后密度分级,如果在粒径分级的过程中POM与MAOM没有得到很好的分散,就会导致有部分MAOM因团聚成大颗粒被筛分到POM中,导致最终的分级结果不准;因此,通常在进行粒径分级时需要先利用分散剂对土壤进行分散处理,但现有技术中常用的分散剂为土壤分散剂在分散土壤的过程往往会产生毒性位置,不利于对所分离后土壤的后续研究与分析,比如:传统的土壤分散剂六偏磷酸钠((NaPO3
)6
)容易与土壤中金属离子形成络合物而导致的生物毒性,不利于后续微生物群落测定等实验的进行。
实现思路