原狀土壤的滅活處理方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種原狀土壤的滅活處理方法，包括原狀土壤的取樣，原狀土壤的包裹處理和高壓蒸汽滅活處理的步驟。本發(fā)明采用TPU防水透氣膜與紗布相結(jié)合的包裹方式，減少外界水分進入土壤，在對原狀土壤滅活處理的同時，可最大程度上克服由于過多水蒸氣進入土壤導(dǎo)致的土壤含水量增加的難題，是對現(xiàn)有方法的改進與創(chuàng)新，在土壤直接吸收大氣CO2的碳通量觀測研究中，能夠最大限度降低原狀、滅活的土壤的含水量的改變，為準(zhǔn)確判定土壤直接吸收CO2的能力及解釋其吸收過程有著十分重要的意義。
【專利說明】
原狀土壤的滅活處理方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及土壤環(huán)境檢測領(lǐng)域，具體地說，涉及一種原狀土壤的滅活處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來的研究表明，土壤具有直接吸收大氣⑶2的現(xiàn)象(Ball et al.，2009;Xieet al.，2009;Ma et al.，2014;Liu et al.，2015a)。在對這種現(xiàn)象進行土壤碳通量的研究中，為避免土壤微生物的影響，多采用對原狀土壤進行滅活處理(Xie et al.,2009；Ma etal.，2013;Liu et al.，2015b;馬杰等，2014)，由于其滅活方法的緣故，對原狀土壤的含水量影響很大。含水量的改變會影響土壤直接吸收CO2的能力及對吸收過程的解釋(Fa etal.，2016)。因此，為了更準(zhǔn)確、深入的監(jiān)測土壤吸收大氣⑶2的現(xiàn)象，有必要對現(xiàn)有的研究方法進行改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有高溫高壓滅活處理土壤方法中存在的由于過多水蒸氣進入土壤導(dǎo)致的土壤含水量增加的問題，提供一種原狀土壤的滅活處理新方法，
[0004]為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提供的原狀土壤的滅活處理方法，包括原狀土壤的取樣，原狀土壤的包裹處理和高壓蒸汽滅活處理的步驟;其中，采用TPU防水透氣膜與紗布相結(jié)合的包裹方式。
[0005]原狀土壤的取樣操作如下:將鋼制土壤環(huán)刀垂直地插入地下，進行封底處理，并蓋頂蓋，獲取待滅活的原狀土壤。
[0006]原狀土壤的包裹處理操作如下:先采用紗布對土壤環(huán)刀進行包裹，再用TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用紗布包裹，形成紗布一 THJ防水透氣膜一紗布包裹處理的方式。
[0007]優(yōu)選地，原狀土壤的包裹處理操作如下:先采用雙層紗布對土壤環(huán)刀進行包裹，再用雙層TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用雙層紗布包裹。
[0008]本發(fā)明中所用土壤環(huán)刀的規(guī)格為內(nèi)徑20cm，高20cm，壁厚0.2cm(其內(nèi)徑大小便于采用碳通量測量系統(tǒng)進行碳通量觀測)，鋼制土壤環(huán)刀所用底蓋和頂蓋規(guī)格為內(nèi)徑20.5cm，壁厚0.2cm。所述底蓋設(shè)有鐵絲制作的拉手，便于移動、搬運土壤樣品。為使所述土壤環(huán)刀便于插入土中，插入地下的所述土壤環(huán)刀一端打磨為環(huán)刀狀尖端。
[0009]取樣時，在插入地下的土壤環(huán)刀一側(cè)開挖30cmX 30cm的土坑，將底蓋平放于坑中，然后平移土壤環(huán)刀至底蓋上，實現(xiàn)土壤環(huán)刀底部密封。
[0010]本發(fā)明采用低透性TPU防水透氣膜，所述低透性TPU防水透氣膜的厚度為0.5-lmm，透濕度多8000g Hf2CT1，耐水壓多1000mmH2O(毫米水柱)，伸長率多600%。
[0011]所述TPU防水透氣膜表面透氣微孔孔徑遠(yuǎn)小于紗布的孔徑，隨著滅菌器內(nèi)溫度的增加，水蒸汽的擴散，所述THJ防水透氣膜能夠減少進入原狀土壤的水蒸汽。
[0012]本發(fā)明中所用紗布和TPU防水透氣膜尺寸均為10cmX 100cm，末端采用交叉的方式鋪平，以增加密封性。
[0013]前述的方法，將經(jīng)過包裹處理的原狀土壤放入高壓蒸汽滅菌器中，于120_130°C，
0.15-0.20MPa條件下滅活處理8-12h。優(yōu)選于130°C，0.15MPa條件下滅活處理12h。
[0014]本發(fā)明采用防水透氣膜與紗布相結(jié)合的包裹方式，減少外界水分進入土壤，在對原狀土壤滅活處理的同時，降低外界水分對土壤含水量的影響。通過紗布一ITU防水透氣膜一紗布包裹處理的方式，其優(yōu)點在于，在高溫下(> 120 °C )，所述TPU防水透氣膜具有熱貼合的效果，將所述TPU防水透氣膜內(nèi)外側(cè)紗布緊密貼合，形成致密層，同時高溫條件下，所述原狀土壤包裹層外水蒸汽含量遠(yuǎn)高于原狀土壤中，致密包裹層減少了進入土壤的水蒸汽的量。隨著土壤環(huán)刀中溫度的升高，土壤水分迅速汽化，進一步降低了滅菌器內(nèi)水蒸汽進入土壤中。
[0015]本發(fā)明提供的原狀土壤的滅活處理方法，可最大程度上克服由于過多水蒸氣進入土壤導(dǎo)致的土壤含水量增加的難題，是對現(xiàn)有方法的改進與創(chuàng)新，在土壤直接吸收大氣CO2的碳通量觀測研究中，能夠最大限度降低原狀、滅活的土壤的含水量的改變，為準(zhǔn)確判定土壤直接吸收CO2的能力及解釋其吸收過程有著十分重要的意義。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例2的試驗流程圖。
[0017]圖2為本發(fā)明實施例2中經(jīng)過不同原狀土壤的滅活方式處理后的土壤含水量箱式圖，不同英文字母表示P值為0.01水平下顯著性差異分析結(jié)果。
【具體實施方式】
[0018]以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所用原料均為市售商品。
[0019]本發(fā)明中使用的TPU防水透氣膜購自北京源拓偉業(yè)高分子材料科技有限公司，商品編號 3920999090。
[0020]實施例1原狀土壤的滅活處理方法
[0021]包括以下步驟:
[0022]1、原狀土壤的取樣:采用土壤環(huán)刀垂直地表砸入地下，進行封底處理獲取原狀土壤，并蓋上所述土壤環(huán)刀的頂蓋，獲取待滅活的原狀土壤。
[0023]2、原狀土壤的包裹處理:先采用雙層紗布對所述土壤環(huán)刀進行包裹，再用雙層TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用雙層紗布包裹，形成紗布一 TPU防水透氣膜一紗布包裹處理的方式。末端采用交叉的方式鋪平，以增加密封性。所述紗布和所述TPU防水透氣膜尺寸均為10cmX 100cm。
[0024]3、高壓蒸汽滅活處理:將經(jīng)過包裹處理的所述原狀土壤放入高壓蒸汽滅菌器中在高壓蒸汽環(huán)境中進行滅活處理。溫度設(shè)置為130°C，壓力為0.15MPa，時間為12h。
[0025]所用的鋼制土壤環(huán)刀，規(guī)格為內(nèi)徑20cm，高20cm，壁厚0.2cm，其內(nèi)徑大小便于采用碳通量觀測系統(tǒng)進行碳通量觀測。所述土壤環(huán)刀的底蓋和頂蓋，規(guī)格為內(nèi)徑20.5cm，壁厚
0.2cm。所述底蓋設(shè)有鐵絲制作的拉手，便于移動、搬運土壤樣品。為使所述土壤環(huán)刀便于插入土中，插入地下的所述土壤環(huán)刀一端打磨為環(huán)刀狀尖端。
[0026]所述封底處理是指在砸入地下的所述土壤環(huán)刀一側(cè)開挖30cm X 30cm的土坑，將所述底蓋平放于坑中，然后平移所述土壤環(huán)刀至底蓋上，實現(xiàn)所述土壤環(huán)刀底部密封。
[0027]由于TPU防水透氣膜表面透氣微孔孔徑遠(yuǎn)小于紗布的孔徑，隨著滅菌器內(nèi)溫度的增加，水蒸汽的擴散，所述THJ防水透氣膜能夠減少進入原狀土壤的水蒸汽。
[0028]采用紗布一 TPU防水透氣膜一紗布包裹處理的方式，其優(yōu)點在于，在高溫下(>120°C)，所述TPU防水透氣膜具有熱貼合的效果，將所述TPU防水透氣膜內(nèi)外側(cè)紗布緊密貼合，形成致密層，同時高溫條件下，所述原狀土壤包裹層外水蒸汽含量遠(yuǎn)高于原狀土壤中，致密包裹層減少了進入土壤的水蒸汽的量。隨著土壤環(huán)刀中溫度的升高，土壤水分迅速汽化，進一步降低了滅菌器內(nèi)水蒸汽進入土壤中。
[0029]為減少進入土壤環(huán)刀內(nèi)的水蒸汽的量，所用TPU防水透氣膜為厚度0.5mm的低透性防水透氣膜，透濕度彡8000g Hf2CT1，耐水壓彡1000mmH2O，伸長率彡600%。
[0030]實施例2烘干法驗證該原狀土壤滅活方法的效果
[0031]利用高溫高壓滅活處理進行原狀土壤滅活的方法，包括以下步驟(試驗流程見圖1):
[0032]1、原狀土壤的取樣:采用12個土壤環(huán)刀垂直地表砸入地下，進行封底處理獲取原狀土壤，并蓋頂蓋，獲取待滅活的原狀土壤樣品。
[0033]2、原狀土壤的包裹處理，隨機選取6個待滅活原狀土壤樣品，先采用雙層紗布對土壤環(huán)刀進行包裹，再用雙層TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用雙層紗布包裹，形成紗布一TPU防水透氣膜一紗布包裹處理的方式。另外6個待滅活原狀土壤樣品，采用六層紗布直接包裹。末端采用交叉的方式鋪平，以增加密封性。
[0034]3、高壓蒸汽滅活處理，將經(jīng)過包裹處理的所述原狀土壤放入高壓蒸汽滅菌器中在高壓蒸汽環(huán)境中進行滅活處理。溫度設(shè)置為130°C，壓力為0.15MPa，時間為12h。
[0035]4、采用烘干法分別測定未滅活原狀土壤(SI)、紗布一 TPU防水透氣膜一紗布包裹處理土壤(S2)和六層紗布包裹處理土壤(S3)的土壤含水量，比較不同處理含水量的變化，從而確定原狀土壤滅活方法的可行性。
[0036]結(jié)果見圖2，圖1為上述未滅活原狀土壤(SI)、紗布一TPU防水透氣膜一紗布包裹處理土壤(S2)和六層紗布包裹處理土壤(S3)的土壤含水量箱式圖，不同英文字母表示P值為
0.01水平下顯著性差異分析結(jié)果。滅活處理共進行9次，每個處理各獲取9組數(shù)據(jù)。
[0037]從圖2可以看出，未滅活原狀土壤含水量為3.53%，紗布一TPU防水透氣膜一紗布包裹處理土壤含水量為4.02% ,紗布一 TPU防水透氣膜一紗布包裹處理土壤含水量為16.20% <^1與S2無顯著性差異，而S3與SI，S2均具有極顯著性差異。
[0038]可見，本發(fā)明采用的滅活土壤包裹處理方式優(yōu)于采用單純紗布包裹的處理方式，因此采用本發(fā)明所提出的原狀土壤滅活處理的方法可有效減少進入原狀土壤的水蒸汽，在土壤直接吸收大氣CO2的碳通量觀測研究中，能夠最大限度降低原狀、滅活的土壤的含水量的改變，為準(zhǔn)確判定土壤直接吸收CO2的能力及解釋其吸收過程具有重要的意義。
[0039]雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
[0040]參考文獻(xiàn)
[0041]KBalI B A, Virginia R A ,Barrett J E , et al.1nteract1ns betweenphysical and b1tic factors influence C02flux in Antarctic dry valley soils[J].Soil B1logy and B1chemistry,2009,41(7):1510-1517.
[0042]2、Fa K YjZhang Y QjWu Bj et al.Patterns and possible mechanisms ofsoil C〇2uptake in sandy soil[J].Science of The Total Environment，2016，544:587-594.
[0043]3、Liu JjFa KjZhang Yjet al.Ab1tic C〇2uptake from the atmosphere bysemiarid desert soil and its partit1ning into soil phases[J].GeophysicalResearch Letters，2015b，42(14):5779-5785.
[0044]4、Liu J,Feng WjZhang Y,et al.Ab1tic C〇2exchange between soil andatmosphere and its response to temperature[J].Environmental Earth Sciences,2015a，73(5):2463-2471.
[0045]5、Ma J,Wang Z Yj Stevenson B A，et al.An inorganic C02diffus1n anddissolut1n process explains negative C02fluxes in saline/alkaline soils[J].Scientific Reports，2013，DO1:10.1038/srep02025.
[0046]6、Ma JjLiu RjTang L S,et al.A downward C02flux seems to have nowhereto go[J].B1geosciences，2014，11:6251-6262.
[0047]7、Xie JjLi YjZhai C,et a1.C02absorpt1n by alkaline soils and itsimplicat1n to the global carbon cycle[J].Environmental Geology，2009，56(5):953-961.
[0048]8、馬杰，王忠媛，唐立松，等.非生物過程對鹽堿土土壤CO2通量的影響[J].干旱區(qū)地理，2014(3):555-560.
【主權(quán)項】
1.原狀土壤的滅活處理方法，其特征在于，包括原狀土壤的取樣，原狀土壤的包裹處理和高壓蒸汽滅活處理的步驟； 其中，采用ITU防水透氣膜與紗布相結(jié)合的包裹方式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，原狀土壤的取樣操作如下:將鋼制土壤環(huán)刀垂直地插入地下，進行封底處理，并蓋頂蓋，獲取待滅活的原狀土壤； 原狀土壤的包裹處理操作如下:先采用紗布對土壤環(huán)刀進行包裹，再用TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用紗布包裹，形成紗布一 THJ防水透氣膜一紗布包裹處理的方式。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，原狀土壤的包裹處理操作如下:先采用雙層紗布對土壤環(huán)刀進行包裹，再用雙層TPU防水透氣膜進行包裹，最后采用雙層紗布包裹。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，所述土壤環(huán)刀的規(guī)格為內(nèi)徑20cm，高20cm，壁厚0.2 cm，鋼制土壤環(huán)刀所用底蓋和頂蓋規(guī)格為內(nèi)徑20.5 cm，壁厚0.2cm。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，取樣時，在插入地下的土壤環(huán)刀一側(cè)開挖30cm X 30cm的土坑，將底蓋平放于坑中，然后平移土壤環(huán)刀至底蓋上，實現(xiàn)土壤環(huán)刀底部密封。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的方法，其特征在于，采用低透性TPU防水透氣膜，所述低透性TPU防水透氣膜的厚度為0.5-lmm，透濕度彡8000g m—2Cf1,耐水壓彡1000mmH2O,伸長率彡600% ο7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的方法，其特征在于，紗布和TPU防水透氣膜尺寸均為10cmX 100cm，末端采用交叉的方式鋪平，以增加密封性。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，其特征在于，將經(jīng)過包裹處理的原狀土壤放入高壓蒸汽滅菌器中，于120-130°C，0.15-0.20MPa條件下滅活處理8-12h。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的方法，其特征在于，將經(jīng)過包裹處理的原狀土壤放入高壓蒸汽滅菌器中，于130°C，0.15MPa條件下滅活處理12h。
【文檔編號】A01G11/00GK105900746SQ201610225131
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】秦樹高, 劉振, 張宇清, 法科宇
【申請人】北京林業(yè)大學(xué)