一种土壤养分速测用离子膜插片及其测试方法
【专利摘要】本发明涉及一种土壤养分速测用离子膜插片，包括端部呈尖端的长方形不锈钢插片，在不锈钢插片上间隔平行设置有离子交换膜模块，每个离子交换膜模块包括离子膜载片和离子膜盖片，离子膜盖片的面积小于离子膜载片的面积，在离子膜载片和离子膜盖片之间设置有离子交换树脂膜，离子交换树脂膜的形状、大小与离子膜盖片的相匹配，离子膜载片与离子膜盖片粘合呈T型结构；本发明结构简单、使用方便，拆卸方便，可以对不同层位的土壤养分进行提取测试，且不扰动土层，不错层，测试效率高。
【专利说明】一种土壤养分速测用离子膜插片及其测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种土壤养分速测用离子膜插片及其测试方法，属土壤养分测试【技术领域】。
【背景技术】
[0002]国际上针对作物生产系统开展相应的施肥技术研究与应用已经有100多年的历史，从早期的经验施肥发展到了应用测土配方施肥技术定量指导施肥。其中土壤养分测试是推荐施肥的基础，目前土壤养分的测定通常采用实验室常规测定方法，其过程主要包括二个方面，一个是土壤养分的提取，另一个是提取后养分的测定分析。常规测定方法虽然结果较为准确，但需要较为专业的分析仪器(火焰光度计、分光光度计等)，测定时间长(土样性质不同、测定项目不同，从风干至测定结束需要3-5天的时间)，测定费用相对较高，并且需要专业人员进行操作和维护实验室的运行，从而制约了测土配方施肥工作的推广。
[0003]一直以来，人们力求探寻更为准确、方便、快速的土壤养分测试方法。对于土壤中养分的浸提，已有大量的研究，大多是关于浸提剂的选择和改进上。自上个世纪50年代，离子交换树脂开始应用于评估土壤中植物营养元素的有效性，近年来，用离子交换树脂来测定土壤中养分的释放及对植物的有效供应的研究逐渐增多，已有较多应用离子树脂膜测定土壤有效养分的报道。其原理是应用离子树脂膜的离子交换功能，通过离子交换反应将土壤溶液及土壤表面的养分离子吸附于其表面，然后通过分析离子树脂膜上交换出来的养分量来确定土壤的养分高低。其中提取土壤养分过程中有以下问题需要解决:1树脂离子膜能够在不破坏土壤结构的情况下埋置到一定深度位置，2树脂离子膜在土壤中交换土壤养分后需要完整的取出来，3树脂离子膜易于实验室分析操作。所以在应用该方法中一般是制作成离子膜插片，将离子交换膜剪成适宜的长方形块，夹在事先准备好的塑料框中，制成根系模拟器，经预处理后，埋在土壤中，一段时间后取出树脂膜，再用解吸液将树脂吸附的离子解吸下来，测定解吸液中离子的含量。离子膜插片如何制作非常重要，如果制作材质厚度太大，影响离子交换树脂膜同土壤的接触，如果材质厚度太薄则达不到插入土壤所需要的强度，另外离子交换树脂膜固定在塑料插片上则由于整体体积太大不利于实验室内分析操作。
[0004]如中国专利文献CN202676524U(专利号:201220301740)公开了一种土壤养分原位提取仪，包括离子交换树脂模块及用于装载该离子交换树脂模块的测试仪，所述测试仪的一端开有卡槽，所述离子交换树脂模块通过与所述卡槽相匹配的固定件紧固于卡槽内。该测试仪虽然离子交换树脂膜可以拆卸，方便对离子膜进行前处理和解析。但仍存在如下不足:1、离子交换树脂膜模块是通过卡槽装到插片上，因为有卡槽结构必需要增加插片的厚度才能实现，影响离子交换树脂膜与土壤溶液接触，进而影响到测试效果。2、离子交换树脂膜模块通过固定件紧固到卡槽上，实际使用时需要装卸都较为繁琐。4、由于使用固定件可能会导致插片平面的不平整加大向土壤中下插的难度，同时也会影响离子交换树脂膜与土壤溶液接触。5、因前端有开孔使用塑料材质更难以实现承受插片下插时的强度。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种土壤养分速测用离子膜插片，以实现其在田间和实验室内方便使用并能多次重复使用，本发明还提供一种利用土壤养分速测用离子膜插片进行测试的方法。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]—种土壤养分速测用离子膜插片，包括端部呈尖端的长方形不锈钢插片，在不锈钢插片上间隔平行设置有离子交换膜模块，每个离子交换膜模块包括离子膜载片和离子膜盖片，离子膜盖片的面积小于离子膜载片的面积，在离子膜载片和离子膜盖片之间设置有离子交换树脂膜，离子交换树脂膜的形状、大小与离子膜盖片的相匹配，离子膜载片与离子膜盖片粘合呈T型结构；在不锈钢插片上设置有镂空安装槽，镂空安装槽贯穿不锈钢钢片，在镂空安装槽内设置有离子膜载片安装托，离子膜载片安装托的外周边与镂空安装槽的内侧壁固定连接，离子膜载片安装托内部设置有通孔；所述的离子膜载片安装设置在离子膜载片安装托上。
[0008]本发明优选的，离子膜盖片的上表面低于不锈钢插片的表面或与不锈钢插片表面平齐。
[0009]本发明优选的，不锈钢插片上的离子交换膜模块为2-6块，进一步优选的，离子交换膜模块为3块。
[0010]本发明优选的，离子膜载片安装托的底部与离子膜盖片相对的不锈钢插片的表面平齐。
[0011]本发明优选的，所述的镂空安装槽为圆形、椭圆形或方形，所述离子膜载片安装托为不锈钢离子膜载片安装托，离子膜载片安装托的形状与镂空安装槽一致，离子膜载片、离子膜盖片的形状与离子膜载片安装托的形状配合。
[0012]进一步优选的，所述的镂空安装槽为方形，离子膜载片安装拖、离子膜载片、离子膜盖片为方形，离子膜载片安装托上的通孔为方形通孔。
[0013]本发明优选的，离子膜载片的面积略小于镂空安装槽的平面面积。
[0014]本发明一个优选的技术方案，在每个镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖通过竖直转轴或水平转轴连接在长方形不锈钢插片上并且位于镂空安装槽的边缘，离子交换膜模块保护盖为薄片状，其形状、尺寸与镂空安装槽相配合，并且盖住镂空安装槽，离子交换膜模块保护盖的上表面与长方形不锈钢插片的表面平齐。
[0015]进一步优选的，在长方形不锈钢插片上，镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖槽。
[0016]进一步优选的，离子交换膜模块保护盖通过水平转轴连接在长方形不锈钢插片。
[0017]本发明另一个优选的技术方案，在长方形不锈钢插片的两侧边设置有向上凸起的滑道，在滑道内设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖的长度大于等于长方形不锈钢插片的长度。使用时，将长方形不锈钢插片插入土壤中，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，即可进行不同层位的土壤养分进行提取，且不扰动土层，不错层。
[0018]本发明优选的，在长方形不锈钢插片的顶端设置有把手，所述长方形不锈钢插片的长度为10?60cm，在离子膜载片和离子膜盖片之间，离子交换树脂膜的上下两端设置有密封胶。
[0019]本发明优选的，所述的离子膜载片为不锈钢离子膜载片，所述的离子膜盖片为不锈钢离子膜盖片。
[0020]本发明优选的，所述的离子交换树脂膜为聚乙烯异相离子交换膜。
[0021]进一步优选的，所述的离子交换树脂膜为聚乙烯阳离子交换膜和/或聚乙烯阴离子交换膜。
[0022]所述的离子交换树脂膜为聚乙烯阳离子交换膜和聚乙烯阴离子交换膜，聚乙烯阳离子交换膜与聚乙烯阴离子交换膜间隔排列设置。
[0023]一种利用上述土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下:
[0024](I)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构；
[0025](2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中；
[0026](3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层；
[0027](4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样；
[0028](5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
[0029]本发明优选的，利用上述土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下:
[0030](I)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构，离子交换膜模块保护盖将离子交换膜模块覆盖；
[0031](2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中；
[0032](3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层；
[0033](4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样，对不同层位的土壤养分进行提取；
[0034](5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
[0035]本发明使用时，将离子交换膜模块与镂空安装槽对接，可以形成一体结构，拆卸方便。
[0036]本发明的有益效果是:
[0037]1、本发明结构简单、使用方便，拆卸方便，可以对不同层位的土壤养分进行提取测试，且不扰动土层，不错层，测试效率高。
[0038]2、本发明的离子膜载片与离子膜盖片粘合呈T型结构，保证了离子交换树脂膜与土壤溶液充分接触，使测试效果更加准确，对土壤中养分评估带来了便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是本发明的主视结构示意图；
[0040]图2是本发明后视结构示意图；
[0041]图3是本发明离子交换膜模块正视结构示意图。
[0042]图4是本发明中离子交换膜模块侧视结构示意图。
[0043]图5是本发明中离子交换膜模块后视结构示意图。
[0044]图6是本发明未装载离子交换膜模块的插片正视结构示意图。
[0045]图7是本发明未装载离子交换膜模块的插片后视结构示意图
[0046]其中:1、离子交换膜模块，2、不锈钢插片，3、离子膜载片，4、离子交换树脂膜，5、离子膜盖片，6、密封胶，7、镂空安装槽，8、离子膜载片安装托，9、通孔。
【具体实施方式】
[0047]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述，但本发明保护范围不限于此。
[0048]实施例1
[0049]本发明实施例如图1 一 7所示，一种土壤养分速测用离子膜插片，包括端部呈尖端的长方形不锈钢插片2，在不锈钢插片上间隔平行设置有离子交换膜模块1，不锈钢插片上的离子交换膜模块为3块。每个离子交换膜模块I包括离子膜载片3和离子膜盖片5，离子膜盖片5的面积小于离子膜载片3的面积，在离子膜载片3和离子膜盖片5之间设置有离子交换树脂膜，离子交换树脂膜4的形状、大小与离子膜盖片5的相匹配，离子膜载片3与离子膜盖片5粘合呈T型结构；离子交换树脂膜为聚乙烯阳离子交换膜和聚乙烯阴离子交换膜，聚乙烯阳离子交换膜与聚乙烯阴离子交换膜间隔设置，在不锈钢插片2上设置有镂空安装槽7，镂空安装槽7贯穿不锈钢钢片2，在镂空安装槽7内设置有离子膜载片安装托8，离子膜载片安装拖8的外周边与镂空安装槽7的内侧壁固定连接，离子膜载片安装托8内部设置有通孔9 ;所述的离子膜载片3安装设置在离子膜载片安装托8上，离子膜盖片5的上表面低于不锈钢插片5的表面或与不锈钢插片表面平齐。离子膜载片安装托8的底部与离子膜盖片5相对的不锈钢插片的表面平齐。
[0050]所述的镂空安装槽7为方形，离子膜载片安装拖8为不锈钢离子膜载片安装托，离子膜载片安装托8、离子膜载片3、离子膜盖片5为方形，离子膜载片安装托上的通孔为方形通孔。离子膜载片3的面积略小于镂空安装槽的平面面积。所述长方形不锈钢插片的长度为35cm，在离子膜载片和离子膜盖片之间，离子交换树脂膜的上下两端设置有密封胶。
[0051]离子膜载片为不锈钢离子膜载片，所述的离子膜盖片为不锈钢离子膜盖片，在长方形不锈钢插片的顶端设置有把手。
[0052]实施例2
[0053]如实施例1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，不同之处在于，
[0054]在每个镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖通过水平转轴连接在长方形不锈钢插片上并且位于镂空安装槽的边缘，离子交换膜模块保护盖为薄片状，其形状、尺寸与镂空安装槽相配合，并且盖住镂空安装槽，离子交换膜模块保护盖的上表面与长方形不锈钢插片的表面平齐。在长方形不锈钢插片上，镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖槽。
[0055]实施例3
[0056]如实施例1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，不同之处在于，
[0057]在长方形不锈钢插片的两侧边设置有向上凸起的滑道，在滑道内设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖的长度大于等于长方形不锈钢插片的长度。使用时，将长方形不锈钢插片插入土壤中，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，即可进行不同层位的土壤养分进行提取，且不扰动土层，不错层。
[0058]实施例4
[0059]利用实施例1所述的土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下:
[0060](I)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构；
[0061](2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中；
[0062](3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层；
[0063](4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样；
[0064](5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
[0065]实施例5
[0066]利用实施例3所述的土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下:
[0067](I)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构，离子交换膜模块保护盖将离子交换膜模块覆盖；
[0068](2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中；
[0069](3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层；
[0070](4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样，对不同层位的土壤养分进行提取；
[0071](5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
【权利要求】
1.一种土壤养分速测用离子膜插片，包括端部呈尖端的长方形不锈钢插片，在不锈钢插片上间隔平行设置有离子交换膜模块，每个离子交换膜模块包括离子膜载片和离子膜盖片，离子膜盖片的面积小于离子膜载片的面积，在离子膜载片和离子膜盖片之间设置有离子交换树脂膜，离子交换树脂膜的形状、大小与离子膜盖片的相匹配，离子膜载片与离子膜盖片粘合呈T型结构；在不锈钢插片上设置有镂空安装槽，镂空安装槽贯穿不锈钢钢片，在镂空安装槽内设置有离子膜载片安装托，离子膜载片安装托的外周边与镂空安装槽的内侧壁固定连接，离子膜载片安装托内部设置有通孔；所述的离子膜载片安装设置在离子膜载片安装托上。
2.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，离子膜盖片的上表面低于不锈钢插片的表面或与不锈钢插片表面平齐，不锈钢插片上的离子交换膜模块为2-6块，进一步优选的，离子交换膜模块为3块，离子膜载片安装托的底部与离子膜盖片相对的不锈钢插片的表面平齐。
3.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，所述的镂空安装槽为圆形、椭圆形或方形，所述离子膜载片安装托为不锈钢离子膜载片安装托，离子膜载片安装托的形状与镂空安装槽一致，离子膜载片、离子膜盖片的形状与离子膜载片安装托的形状配合。
4.根据权利要求3所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，所述的镂空安装槽为方形，离子膜载片安装托、离子膜载片、离子膜盖片为方形，离子膜载片安装托上的通孔为方形通孔，离子膜载片的面积略小于镂空安装槽的平面面积。
5.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，在每个镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖通过竖直转轴或水平转轴连接在长方形不锈钢插片上并且位于镂空安装槽的边缘，离子交换膜模块保护盖为薄片状，其形状、尺寸与镂空安装槽相配合，并且盖住镂空安装槽，离子交换膜模块保护盖的上表面与长方形不锈钢插片的表面平齐，在长方形不锈钢插片上，镂空安装槽的上方设置有离子交换膜模块保护盖槽。
6.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，在长方形不锈钢插片的两侧边设置有向上凸起的滑道，在滑道内设置有离子交换膜模块保护盖，离子交换膜模块保护盖的长度大于等于长方形不锈钢插片的长度。使用时，将长方形不锈钢插片插入土壤中，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，即可进行不同层位的土壤养分进行提取，且不扰动土层，不错层。
7.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，在长方形不锈钢插片的顶端设置有把手，所述长方形不锈钢插片的长度为10?60cm，在离子膜载片和离子膜盖片之间，离子交换树脂膜的上下两端设置有密封胶。
8.根据权利要求1所述的一种土壤养分速测用离子膜插片，其特征在于，所述的离子膜载片为不锈钢离子膜载片，所述的离子膜盖片为不锈钢离子膜盖片，所述的离子交换树脂膜为聚乙烯异相离子交换膜。
9.一种利用权利要求1所述的土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下: (I)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构； (2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中；(3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层； (4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样； (5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
10.一种利用权利要求6所述的土壤养分速测用离子膜插片进行土壤测试的方法，包括步骤如下: (1)将离子交换膜模块的离子膜载片嵌入固定在离子膜载片安装托上，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间形成容纳待测土壤的空腔，与不锈钢插片形成一体结构，离子交换膜模块保护盖将离子交换膜模块覆盖； (2)将不锈钢插片的尖端部垂直插入待测土壤层中； (3)对把手施加压力，随着尖端部不断进入土层中不锈钢插片逐渐进入土壤层； (4)当离子膜模块进入特定深度土层中，停止施加压力，然后从上方抽拉离子交换膜模块保护盖，此时，离子交换膜模块的两侧与镂空安装槽之间容纳待测土壤的空腔里充满待测土样，对不同层位的土壤养分进行提取； (5)取出不锈钢插片，从不锈钢插片背面的通孔推出离子膜模块，进行养分测试。
【文档编号】G01N1/08GK104390812SQ201410706003
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】魏建林, 江丽华, 谭德水, 崔荣宗, 徐钰, 石璟, 王梅, 李国生 申请人:山东省农业科学院农业资源与环境研究所