Soil Biogenic Element¶
Basic¶
Cation Exchange Capacity¶
Tip
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Soil quality — Determination of effective cation exchange capacity (CEC) and exchangeable cations using a hexamminecobalt(III)chloride solution
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土壤 阳离子交换量的测定 三氯化六氨合钴浸提-分光光度法
| CAS | Name | Price | Web |
|---|---|---|---|
| 10534-89-1 | Hexaamminecobalt Chloride | 319RMB/25g | Link(Aladdin) |
浸提：采用三氯化六氨合钴浸提-分光光度法测定。称取2g经2mm过筛风干土壤置于50mL离心管中，加入25mL 1/60 mol/L三氯化六氨合钴溶液，200rpm振荡60min，之后4000rpm离心10min，取上清液并于475nm处测定吸光度。
Abstract
- 土壤阳离子交换容量（CEC）是指土壤吸附和交换阳离子的能力；CEC与土壤胶体的比表面积及表面电荷密切相关。通过用已知浓度的阳离子完全置换土壤中吸附的全部阳离子，再测定这些已知阳离子的吸附量来获得土壤的CEC。
- 阳离子交换量及可交换性盐基阳离子的测定方法步骤如下：（1）称取2.5g风干土壤放入100mL圆底离心管中；（2）每支试管中放入8*20mm A型磁力搅拌子；（3）向每支试管中加入50mL 0.0166mol/L [Co(NH3)6]Cl3提取液；（4）将装有样品的离心管放入100mL高型烧杯中，固定试管；（5）将固定试管置于磁力搅拌器上；（6）搅拌过程中保持混合物中存在涡旋；（7）将溶液在4000r/min下离心20min，使用中速滤纸过滤；（8）测定滤液中Ca、Mg、Na和K含量；测定CEC含量
Carbon¶
Total Carbon¶
上机：粉碎过筛至0.15mm，使用总有机碳分析仪进行测定，其中土壤样品测定时称重100mg，植物样品测定时称重50mg。
Microbial Biomass Carbon¶
Abstract
- 土壤微生物生物量碳原始文献
- 熏蒸-提取法：在聚乙烯瓶中，加入鲜土和0.5M K2SO4，其中土壤和溶液的质量体积比为1:4；振荡30min，过滤；微生物量碳计算采用熏蒸前后的差值除以kEC=0.45计算。
Particulate Organic Carbon¶
| Name | Price | Web |
|---|---|---|
| 6cmΦ 0.053mm aperture sieve | 30RMB | Link(Taobao) |
| 15cmΦ 0.053mm sieve | 30RMB | Link(Taobao) |
筛分：取10g风干土壤放入100mL聚乙烯瓶中，加入50mL 5g/L六偏磷酸钠作为分散剂；在180r/min振荡18h。去除漂浮物质并通过0.053mm筛网进行过滤，使用15cm*12cm锡纸盒承接土壤溶液，筛上>0.053mm组分为 POM，筛下<0.053mm组分为 MAOM；使用电热板或烘箱于105°C烘干。
上机：粉碎过筛至0.15mm，使用总有机碳分析仪进行测定。
Abstract
- 土壤 POM、MAOM 分离方法：取10g土壤样品，将其分散于40mL含5g/L SHMP溶液中，在水平振荡器上以180rpm的转速振荡17h；将土壤过0.05mm筛网进行筛分，总计使用500+200mL去离子水冲洗土壤；将 MAOM 和POM于105°C干燥48h
- 土壤有机碳和金属（氢）氧化物会阻碍六偏磷酸钠对土壤的分散作用
- 酸性土壤中，团聚体的稳定性通常主要受黏土矿物以及金属（氢）氧化物反应活性的驱动，这些物质可与有机质共沉淀，形成牢固的有机—矿物复合体
Abstract
- MAOM 主要由相对简单的生物分子组成，这些生物分子通过两种主要途径与土壤矿物相互作用而形成 MAOM：（1）植物输入被微生物同化并转化为微生物细胞组分，随着微生物细胞的死亡与周转，其残留物与土壤矿物发生相互作用，形成“微生物来源”的 MAOM；（2）植物输入不经过微生物细胞直接与土壤矿物发生相互作用（即“植物来源的 MAOM”），既可以是以完整形式进行（例如，根系分泌物中的简单糖类和氨基酸的直接吸附）， 也可以是在胞外酶将较复杂的植物化合物（如木质素）部分降解为更简单的化合物之后再与土壤矿物发生相互作用。
- 植物残体主要通过颗粒态有机质（POM）库进入 MAOM，而 POM 主要由部分分解的植物化合物组成；POM 的碳氮比可用于估计植物残体对 MAOM 的输入。
- MAOM 的 C/N 值会高于微生物生物量，而低于 POM；因为 MAOM 通常包含植物残体和微生物残体的混合物。
Note
微生物残体在 MAOM 中所占的比例 (f) 可估算为：
- f表示 MAOM 中来源于微生物残体的比例，因此1−f即为MAOM中来源于植物残体的部分;[N/(C + N)]Microbe代表微生物生物量中氮的摩尔分数
Abstract
- https://orcid.org/0000-0002-0443-0628
- MAOM的分解潜力及其调控MAOM降解的内在特性
- MAOM的分解速率与含氮化合物（包括氨基酸）的丰度呈正相关；富含氮的微生物残体更倾向于通过有机-有机相互作用吸附到被有机质覆盖的矿物表面，结合方式的稳定性低于直接矿物吸附（即单层吸附），因此可能促进了有机质的多层累积，从而导致有机碳负载量更高，同时增强了富含氮的MAOM的分解潜力
- ==有机-有机相互作用==保留的有机碳具有较高的可分解性，这可能为 MAOM 上的碳留存设定了一个上限；解释碳饱和现象不仅依赖于矿物表面的可利用性
- MAOC的循环过程在根系分泌物、氧化还原状态波动或养分限制等因素的影响下存在动态特征
- MAOM的形成是由有机物质与矿物通过吸附、共沉淀、包裹于细小微团聚体中或有机—无机相互作用等机制相结合而驱动的：在酸性至中性条件下主要带正电的金属氧化物（如针铁矿）具有高密度的活性羟基（•OH）基团，通过配体交换与有机碳结合；有机质的分子组成，羧基、酚羟基、芳香族基团以及氮（N）功能基团的丰度，进一步决定其结合强度。
- MAOM氨基酸测定需冻干处理，采用高效液相色谱（HPLC）测定
- MAOM的分子组成采用热解-气相色谱/质谱联用技术（py-GC/MS）测定，脂肪族化合物、多糖、芳香族化合物、酚类、含氮化合物和烷基化合物
Abstract
- Xiaojuan Feng: microbial Carbon use efficiency did not consistently differ between particulate and mineral-associated organic matter – Functional Ecologists
- 实验图片可参考
- MAOM 提取方法：将2mm 风干土壤以土壤与水质量体积比1:5混合，在180r/min振荡30min。去除漂浮物质并通过0.053mm筛网进行过滤，筛上>0.053mm组分为 POM，筛下<0.053mm组分为 MAOM。冻干后称重，并计算其质量占比。
Nitrogen¶
Tip
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植物中氮、磷、钾的测定
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森林土壤氮的测定
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Soil quality — Determination of total nitrogen — Modified Kjeldahl method
Warning
- 在气泡不均匀时，1&2号管使用1mL/L Brij溶液清洗
- 水杨酸钠作为显色反应物质，在酸性条件下产生沉淀（测定磷酸盐前需仔细清洗）
- 透析器（dialyzer）作用：除去干扰的高分子量有机物（消除有色物质和悬浮颗粒的干扰）；仅高浓度进样管使用透析器，低浓度进样管在透析器之后参与反应
Total Nitrogen¶
消解（土壤样品）：称取1g 0.15mm分筛风干土壤送至消化管底部，加入2g消解加速剂（硫酸钾m：五水硫酸铜m：硒m=100:10:1），加入5mL 1.84g/mL浓硫酸。消化管插入弯颈漏斗并放入玻璃珠，置于消化炉上，以180°C 30min、280°C 30min、380°C逐级增温，待消化液呈绿色、土壤呈灰白色时，继续消煮60min后停止（总计约4h），并于100mL容量瓶定容；以0.45μm 25mmΦ MCE滤头过滤至10mL离心管中，-20°C保存备用。
消解（凋落物、植物样品）：称取0.2g 0.15mm分筛烘干样品送至消化管底部，加入5mL 1.84g/mL浓硫酸，摇匀并放置过夜。消化管插入弯颈漏斗并放入玻璃珠，置于消化炉上，以180°C 30min，尔后增温至400°C 30min（最高温度高于硫酸沸点339°C以达到微沸条件）。当溶液为棕黑色时，取下冷却10min，使用塑料滴管缓慢加入300g/L H2O2 10滴，摇动消化管。再次加热30min，稍冷10min后加入300g/L H2O2 10滴，反复进行直至消煮液无色；再加热10min以除尽H2O2，并于100mL容量瓶定容；以0.45μm 25mmΦ MCE滤头过滤至10mL离心管中，-20°C保存备用。
上机：使用连续流动分析仪进行测定。
NH4+-N & NO3--N¶
浸提：1mol/L KCl溶液作为浸提剂，在100mL聚乙烯瓶中以土水质量体积比1:10放入4g鲜土和40mL浸提剂；在平板摇床以200rpm振荡30min；以0.45μm 25mmΦ MCE滤头过滤至10mL离心管中，-20°C保存备用。
上机：使用连续流动分析仪进行测定。
Phosphorus¶
Total Phosphorus¶
| Name | Price | Web |
|---|---|---|
| JOANLAB Pipette Pump 10mL | 12RMB | Link(Taobao) |
| JOANLAB Pipette Pump 25mL | 15RMB | Link(Taobao) |
| Biofil Serological Pipette 25mL | 12RMB/5PCS | Link(Tmall) |
酸溶法中以硫酸-高氯酸法较好，此法对钙质土壤分解率较高，但对酸性土壤分解不易完全，结果往往偏低。（LY/T 1232-2015）
消解：称取0.25g 0.15mm分筛风干土壤送至消化管底部，加入去离子水使样品湿润，加入3mL 1.84g/mL硫酸及10滴高氯酸，摇匀。消化管插入弯颈漏斗并放入玻璃珠，置于消化炉上，以180°C 30min、280°C 30min、400°C逐级增温；至消化管内溶液颜色转白，再继续煮沸30min后停止（总计3.5h），并于100mL容量瓶定容；以0.45μm 25mmΦ MCE滤头过滤至10mL离心管中，-20°C保存备用。
消解（凋落物、植物样品）：同全氮。
以下参考自 土壤·水·植物理化分析教程（2011）、土壤农化分析（3rd, 2000）
比色：钼锑抗分光光度法。吸取滤液5mL，注入50mL容量瓶中，加入去离子水20mL，加入2,4-二硝基酚指示剂（0.2g 2,4-二硝基酚溶于100mL无水乙醇，经验方法）1滴，滴加4mol/L NaOH溶液（16g NaOH溶于100mL水）至变为黄色，再加入1mol/L H2SO4（6mL 1.84g/mL H2SO4溶于100mL水）至溶液淡黄色；而后加入钼锑抗试剂5mL（见下），定容至50mL，摇匀。30min后于~880nm或~700nm波长比色。
钼锑抗试剂：A. 5g/L 酒石酸锑钾溶液（0.5g 酒石酸锑钾溶于100mL水）；B. 钼酸铵-硫酸溶液（10g钼酸铵溶于450mL水中，并加入153mL 1.84g/mL H2SO4）；A溶液加入B溶液中，定容至1L，棕色瓶贮存，称为钼锑贮存液；临用前1d，称取1.5g 抗坏血酸，溶于100mL钼锑贮存液，即为钼锑抗试剂。
标曲：准确吸取5μg/mL磷标准溶液（105°C烘箱干燥0.4390g KH2PO4溶解于400mL水中，加入5mL 浓硫酸并定容至1L容量瓶，此时为100μg/mL磷标准溶液；吸取上述溶液5mL并定容至100mL即为5μg/mL磷标准溶液）0、1、2、4、6、8、10mL，至50mL容量瓶，加水20mL，并加入样品空白消煮液5mL，调节pH，而后加入钼锑抗试剂5mL，定容至50mL，摇匀。30min后于{880nm或}700nm波长比色。比色液磷浓度为0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0μg/mL P。
Organic Phosphorus¶
Abstract
- 有机磷（OP）占土壤总磷库的90%，由正磷酸酯、膦酸盐和有机磷酸酐组成；有机磷的分解为植物提供可吸收利用的无机磷（IP）
- 通过测定土壤有机磷库的碳同位素组成可探究有机磷动态变化
- 待测土壤在40°C下烘干，过筛至2mm；0.5M H2SO4提取剂以质量体积比1:40比例，在室温下以180rpm水平振荡16h，以2800G/15min离心处理，使用2.7μm孔径纤维素滤纸过滤，提取的滤液为可溶性磷（无机磷，IP），使用钼蓝比色法测定；有机磷（OP）含量为总磷（TP）与无机磷（IP）的差值。
- 添加金属氧化物并未进一步提高对有机磷的去除率（无用）
Microbial Biomass Phosphorus¶
Abstract
- https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2019.107521
- 土壤微生物生物量磷浸提液采用0.5M NaHCO3溶液