專利名稱：一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于潮土粘土礦物晶格i位鉀素測定技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法。
背景技術(shù)：
土壤中的鉀素按化學(xué)形態(tài)及對植物的有效性可劃分為水溶性鉀、交換態(tài)鉀、非交換態(tài)鉀(又稱緩效鉀)和礦物態(tài)鉀。這些鉀素主要存在于土壤膠體和土壤礦物中。其中，水溶性鉀是以離子形態(tài)存在于土壤溶液中的鉀；交換態(tài)鉀存是土壤膠體負(fù)電荷位點(diǎn)上吸附的鉀離子和云母類礦物(2:1型礦物)風(fēng)化邊緣楔形帶內(nèi)可以被氫離子和銨離子交換但不能被鈣、鎂水化半徑大的離子所交換的特殊吸附的鉀。交換態(tài)鉀位于片狀硅酸鹽和云母等外表面上的為晶面位置，稱為P位鉀，易為其他陽離子交換，位于邊緣楔形位置稱為e位鉀，較易為其他陽離子交換；鉀素位于層間位置稱為i位鉀是緩效鉀部分，不易為其他陽離子交換，也是土壤所固定的鉀，在某些情況下可供植物利用。2: I型粘土礦物是硅和氧相互鍵合組成上下兩層，中間是水鋁層，即2個(gè)硅氧層，一個(gè)水鋁層構(gòu)成了此類礦物的結(jié)構(gòu)。此類粘土礦物晶格半徑2.86A。。鉀離子(K+)的半徑是2.66A。，除了 2: I型粘土礦物的P位和e位，它們進(jìn)入到粘土礦物層間的過程中，礦物層坍塌收縮成lnm，將鉀離子固定到層間，大部分i位鉀素不再參與陽離子交換，即被固定在粘土礦物中。而銨根離子(NH4+)的半徑是2.68A°，它在礦物中的固定機(jī)制和鉀離子相同。所以，我們可以利用NH4+來研究鉀素在礦物間的固定。P位點(diǎn)吸附的鉀素很容易被Ca2+交換下來；e位點(diǎn)吸附的鉀素難以被Ca2+交換下來但是很容易被NH4+交換下來；i位鉀素能被熱的lmol I^iHNO3-提出來，即各位點(diǎn)吸附的鉀素性質(zhì)是不一樣的。土壤干濕交替變化可引起粘土礦物的收縮或膨脹，因?yàn)殁浀墓潭ㄟ^程表現(xiàn)為鉀離子在不同吸附點(diǎn)位上的運(yùn)移過程，首先溶液中的鉀離子或土壤顆粒表面低能吸附點(diǎn)位上的鉀離子轉(zhuǎn)移到高能吸附點(diǎn)位或礦物晶層邊緣，最后通過擴(kuò)散進(jìn)入層間而固定。土壤水分狀況對這一運(yùn)移過程產(chǎn)生重要影響，土壤水分減少，水溶鉀和進(jìn)入顆粒表面的交換鉀濃度梯度增加，會(huì)加速K+離子進(jìn)入到固定點(diǎn)位，土壤在經(jīng)過由濕到干的過程中，固鉀率極高。因此，土壤水分情況是影響鉀素固定和釋放的重要因素。現(xiàn)有土壤i位鉀素的測定主要采用lmol L-1HNO3(加熱)消煮土壤樣品，然后用火焰光度計(jì)法測定鉀素含量，在用熱HN03消煮土壤樣品過程中存在消煮不完全的現(xiàn)象，在測定過程中火焰光度計(jì)測定結(jié)果的準(zhǔn)確性不高，測得結(jié)果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，旨在解決目前土壤i位鉀素的測定主要采用lmol L-1HNO3消煮土壤樣品，然后用火焰光度計(jì)法測定鉀素含量，在用熱HNO3消煮土壤樣品過程中存在消煮不完全的現(xiàn)象，在測定過程中火焰光度計(jì)測定結(jié)果的準(zhǔn)確性不高，測得結(jié)果并不理想的問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，該方法包括以下步驟:步驟一，取500g潮土樣品放入無蓋的塑料盤中，在28°C-30°C條件下用15N標(biāo)記的50mg Iig4NH4Cl溶液干濕交替處理4周；步驟二，用10% NaCl將土壤固定在p位、e位的15NH4+交換出土體，洗至潮土樣品無15NH4+為止，用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干土壤樣品；步驟三，取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2mol L^1HF與lmol L^1HCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,酸懸浮液用120mL5% KOH中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中；步驟四，測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量，將計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量。進(jìn)一步,在步驟一中，取500g潮土樣品放入20cmX IOcmX 5cm無蓋的塑料盤中，土壤樣品的厚度2cm。進(jìn)一步，在步驟二中，潮土樣品中的15NH4+用納氏試劑檢驗(yàn)。進(jìn)一步，在步驟三中，加入風(fēng)干土壤樣品中的混合物與風(fēng)干土壤樣品的比例為:I: 25。進(jìn)一步，在步驟四中，采用發(fā)射光譜儀或采用次溴酸氧化-同位素質(zhì)譜儀測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量。本發(fā)明提供的測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，取500g潮土樣品放入20cmX 10cmX5cm無蓋的塑 料盤中，土壤樣品的厚度2cm,在28°C _30°C條件下用15N標(biāo)記的50mgkg^NH4Cl溶液干濕交替處理4周；用10% NaCl將土壤固定在p位、e位的15NH4+交換出土體，洗至潮土樣品無15NH4+為止，用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干土壤樣品；取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2moir1HF與lmol T1HCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,酸懸浮液用120mL5% KOH中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中；測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量，將計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量；該方法利用15N穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)，同晶替代潮土粘土礦物i位固定位點(diǎn)固定的鉀素，利用土壤干濕交替過程，將與鉀素固定機(jī)制相同的15NH4+固定到粘土礦物i吸附位點(diǎn)，i吸附位點(diǎn)用同位素質(zhì)譜儀測定標(biāo)記15NH4+的含量，計(jì)算得出等同于i位鉀素固定量，達(dá)到了更科學(xué)準(zhǔn)確測定潮土粘土礦物i位固定鉀素含量的目的，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法的實(shí)現(xiàn)流程圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法的實(shí)現(xiàn)流程。該方法包括以下步驟:步驟S101，取500g潮土樣品放入20cmX IOcmX 5cm無蓋的塑料盤中，土壤樣品的厚度2cm，在28°C _30°C條件下用15N標(biāo)記的50mg I^1NH4Cl溶液干濕交替處理4周；步驟S102，用10% NaCl將土壤固定在P位、e位的15NH4+交換出土體，洗至潮土樣品無15NH4+為止，用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干土壤樣品；步驟S103，取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2mol L4HF與lmol T1HCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,酸懸浮液用120mL5% KOH中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中；步驟S104，測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量，將計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量。在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟S102中，潮土樣品中的15NH4用納氏試劑檢驗(yàn)。在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟S103中，加入風(fēng)干土壤樣品中的混合物與風(fēng)干土壤樣品的比例為:1: 25。 在本發(fā)明實(shí)施例中，在步驟S104中，采用發(fā)射光譜儀或采用次溴酸氧化-同位素質(zhì)譜儀測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量。下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。本發(fā)明是基于15N穩(wěn)定性同位素示蹤法對i位固定鉀素進(jìn)行測定，操作過程方便，測定結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確。本發(fā)明采用15N穩(wěn)定性同位素示蹤法，以求準(zhǔn)確測得潮土粘土礦物i位鉀素的固定量，利用土壤干濕交替過程，將與鉀素固定機(jī)制相同的15NH4+固定到粘土礦物i吸附位點(diǎn)，i吸附位點(diǎn)用同位素質(zhì)譜儀測定標(biāo)記15NH4+的含量，計(jì)算得出等同于i位鉀素固定量。技術(shù)方案:1、取500g潮土樣品放入20cmX IOcmX5cm無蓋的塑料盤中，土壤樣品的厚度2cm,在28°C_30°C條件下用15N標(biāo)記的50mg Iig-1NH4Cl溶液干濕交替處理4周，之后用10% NaCl將土壤固定在P位、e位的15NH4+交換出土體，洗至樣品無15NH4+為止(用納氏試劑檢驗(yàn))，然后用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干；2、取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2mol L4HF和lmol I^1HCl混合物(土壤:混合物，I: 25)，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,其酸懸浮液用約120mL5%K0H中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中。用發(fā)射光譜儀或采用次溴酸氧化-同位素質(zhì)譜儀測定15NH4+含量，計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:1、避免用熱HNO3消煮，不會(huì)由于樣品消煮不完全和火焰光度計(jì)的飄移而導(dǎo)致測定結(jié)果的可信度；2、因?yàn)镹H4+的直徑與K+非常接近，在2: I型粘土礦物中的固定機(jī)制相同，所以通過測定固定在i位的含有15N穩(wěn)定性同位素的NH4+,進(jìn)而更加準(zhǔn)確得出i位固定的鉀素含量。本發(fā)明實(shí)施例提供的測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，取500g潮土樣品放A 20cmX IOcmX 5cm無蓋的塑料盤中，土壤樣品的厚度2cm,在28°C _30°C條件下用15N標(biāo)記的50mg Iig4NH4Cl溶液干濕交替處理4周；用10% NaCl將土壤固定在p位、e位的15NH4+交換出土體，洗至潮土樣品無15NH4+為止，用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干土壤樣品；取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2mol L4HF與lmol PHCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,酸懸浮液用120mL5% KOH中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中；測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量，將計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量；該方法利用15N穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)，同晶替代潮土粘土礦物i位固定位點(diǎn)固定的鉀素，利用土壤干濕交替過程，將與鉀素固定機(jī)制相同的15NH4+固定到粘土礦物i吸附位點(diǎn)，i吸附位點(diǎn)用同位素質(zhì)譜儀測定標(biāo)記15NH4+的含量，計(jì)算得出等同于i位鉀素固定量，達(dá)到了更科學(xué)準(zhǔn)確測定潮土粘土礦物i位固定鉀素含量的目的，實(shí)用性強(qiáng)，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一，取500g潮土樣品放入無蓋的塑料盤中，在28°C -30°c條件下用15N標(biāo)記的50mgIig4NH4Cl溶液干濕交替處理4周； 步驟二，用10% NaCl將土壤固定在P位、e位的15NH4+交換出土體，洗至潮土樣品無15NH4+為止，用IOOOmL去離子水沖洗一次，風(fēng)干土壤樣品； 步驟三，取5g處理過的風(fēng)干土壤樣品，加入2mol L^1HF與lmol T1HCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩2小時(shí)，再靜置22小時(shí)，以提取15NH4+,酸懸浮液用120mL5% KOH中和，并用一層濾紙濾入聚乙烯杯中； 步驟四，測定聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量，將計(jì)算測得15NH4+的量乘以1.417即等同于i位鉀素的固定量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟一中，取500g潮土樣品放入20cmX IOcmX 5cm無蓋的塑料盤中，土壤樣品的厚度2cm。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟二中，潮土樣品中的15NH4+用納氏試劑檢驗(yàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟三中，加入風(fēng)干土壤樣品中的混合物與風(fēng)干土壤樣品的比例為:I: 25。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟四中，采用發(fā)射光譜儀或采用次溴酸氧化-同位素質(zhì)譜儀測定 聚乙烯杯中濾液的15NH4+含量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種測定潮土粘土礦物晶格i位鉀素的方法，取500g潮土樣品放入無蓋的塑料盤中，用15N標(biāo)記的NH4Cl溶液干濕交替處理4周；用10％NaCl將土壤固定在p位、e位的15NH4+交換出土體，洗至無15NH4+為止，用去離子水沖洗一次；取5g風(fēng)干土壤樣品，加入HF與HCl組成的混合物，放入聚乙烯杯中振蕩、靜置，提取15NH4+，酸懸浮液用5％KOH中和，濾入聚乙烯杯中；測定濾液的15NH4+含量，將15NH4+含量乘1.417即等同于i位鉀素的固定量；該方法利用15N穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù)，同晶替代潮土粘土礦物i位固定位點(diǎn)固定的鉀素，更科學(xué)準(zhǔn)確測定了潮土粘土礦物i位固定鉀素含量。
文檔編號G01N27/62GK103207164SQ20131012016
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者劉樹堂, 金圣愛, 宋祥云, 孟祥霞 申請人:青島農(nóng)業(yè)大學(xué)