本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)信息化，具體涉及一種基于13c-nmr和ft-icr-ms分析土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變化、土地利用變化和環(huán)境污染問題的加劇，研究土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性變得尤為重要。土壤有機(jī)碳不僅影響土壤健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還在全球碳循環(huán)和溫室氣體排放中扮演關(guān)鍵角色。土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性一般指土壤有機(jī)質(zhì)中不同組分在土壤環(huán)境中的持久性和抵抗分解的能力，其中主要考慮芳香類有機(jī)碳(比如酚碳：酚-c和芳香碳：芳香族-c)組成和芳香度的變化。了解土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性對評估土壤碳的長期儲存能力和碳的釋放風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

2、現(xiàn)有技術(shù)一般單獨(dú)采用元素分析儀、傅里葉紅外光譜(ftir)或x射線光電子能譜(xps)來分析土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性。

3、但以上方法樣品制備復(fù)雜，還可能引入外部因素干擾，導(dǎo)致測定結(jié)果不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于13c-nmr和ft-icr-ms分析土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的方法。本發(fā)明將13c-nmr與ft-icr-ms相結(jié)合來測定有機(jī)碳的穩(wěn)定性，能夠得到更全面的分析結(jié)果，且能夠有效消除干擾，明確識別不同的有機(jī)組分，測量結(jié)果準(zhǔn)確，且樣品制備簡單。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下方案：

3、本發(fā)明提供了一種基于13c-nmr和ft-icr-ms分析土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的方法，包括13c-nmr分析方法和ft-icr-ms分析方法；

4、所述13c-nmr分析方法包括以下步驟：

5、制備待測土壤和空白土壤的核磁樣品；所述待測土壤包括添加有機(jī)肥的土壤；所述空白土壤包括未添加有機(jī)肥的土壤；

6、將所述待測土壤和空白土壤的核磁樣品分別進(jìn)行13c-nmr測定，分別得到待測土壤13c-nmr圖譜和空白土壤13c-nmr圖譜；

7、比較所述待測土壤13c-nmr圖譜和空白土壤13c-nmr圖譜，若待測土壤中酚類碳和芳香碳的含量相對于空白土壤下降，則待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性降低，反之待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性好；

8、所述ft-icr-ms分析方法包括以下步驟：

9、制備待測土壤和空白土壤的ft-icr-ms樣品；所述待測土壤包括添加有機(jī)肥的土壤；所述空白土壤包括未添加有機(jī)肥的土壤；

10、將所述待測土壤和空白土壤的ft-icr-ms樣品分別進(jìn)行ft-icr-ms測定，分別得到待測土壤ft-icr-ms圖譜和空白土土壤ft-icr-ms圖譜；

11、比較所述待測土壤ft-icr-ms圖譜和空白土土壤ft-icr-ms圖譜，若待測土壤中木質(zhì)素和單寧含量相對于空白土壤降低，則待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性降低，反之待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性好。

12、優(yōu)選的，所述13c-nmr測定的條件包括：原子核為13c，掃描次數(shù)為2400～8000，單次測試時(shí)間為0.02～1s，弛豫時(shí)間為1～5s，共振頻率為104.3～150mhz，脈沖寬度為3.13～5μs。

13、優(yōu)選的，所述13c-nmr測定的測試方式為交叉極化。

14、優(yōu)選的，所述ft-icr-ms測定的磁場強(qiáng)度為7.0～15.0t，離子源為電噴霧離子源，負(fù)離子模式。

15、優(yōu)選的，所述ft-icr-ms測定的進(jìn)樣方式為連續(xù)進(jìn)樣，進(jìn)樣速度為100～120μl/h，毛細(xì)管入口電壓為-3.8～-2kv，離子累積時(shí)間為0.06～2s。

16、優(yōu)選的，所述ft-icr-ms測定的采集質(zhì)量范圍為100～1600da，采樣點(diǎn)數(shù)為4m?32位數(shù)據(jù)，時(shí)域信號疊加次數(shù)為100～300次。

17、優(yōu)選的，所述制備待測土壤的核磁樣品包括以下步驟：

18、將待測土壤樣品風(fēng)干，研磨，過篩，取篩下物與氫氟酸混合消解，依次進(jìn)行震蕩和離心，得到沉淀物；

19、將所述沉淀物依次進(jìn)行洗滌、烘干、研磨和過篩，得到待測土壤的核磁樣品。

20、優(yōu)選的，所述震蕩和離心的重復(fù)次數(shù)為8次；所述離心的轉(zhuǎn)速為3000～3500rmin-1，時(shí)間為10～15min。

21、優(yōu)選的，所述制備待測土壤的ft-icr-ms樣品包括以下步驟：

22、將待測土壤樣品和水混合，依次進(jìn)行震蕩和離心，然后將所得上清液進(jìn)行過濾，得到土樣溶液；

23、將所述土樣溶液進(jìn)行spe固相萃取，得到待測土壤的ft-icr-ms樣品。

24、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述震蕩的時(shí)間為8h，所述離心的轉(zhuǎn)速為4000～4200rpm，時(shí)間為15～20min。

25、本發(fā)明提供了一種基于13c-nmr和ft-icr-ms分析土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性的方法，包括13c-nmr分析方法和ft-icr-ms分析方法；所述13c-nmr分析方法包括以下步驟：制備待測土壤和空白土壤的核磁樣品；所述待測土壤包括添加有機(jī)肥的土壤；所述空白土壤包括未添加有機(jī)肥的土壤；將所述待測土壤和空白土壤的核磁樣品分別進(jìn)行13c-nmr測定，分別得到待測土壤13c-nmr圖譜和空白土壤13c-nmr圖譜；比較所述待測土壤13c-nmr圖譜和空白土壤13c-nmr圖譜，若待測土壤中酚類碳和芳香碳的含量相對于空白土壤下降，則待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性降低，反之待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性好；所述ft-icr-ms分析方法包括以下步驟：制備待測土壤和空白土壤的ft-icr-ms樣品；所述待測土壤包括添加有機(jī)肥的土壤；所述空白土壤包括未添加有機(jī)肥的土壤；將所述待測土壤和空白土壤的ft-icr-ms樣品分別進(jìn)行ft-icr-ms測定，分別得到待測土壤ft-icr-ms圖譜和空白土土壤ft-icr-ms圖譜；比較所述待測土壤ft-icr-ms圖譜和空白土土壤ft-icr-ms圖譜，若待測土壤中木質(zhì)素和單寧含量相對于空白土壤降低，則待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性降低，反之待測土壤的有機(jī)碳穩(wěn)定性好。

26、核磁共振碳譜(nmr)結(jié)構(gòu)信息豐富：nmr可以提供分子結(jié)構(gòu)的信息，包括不同類型碳原子的化學(xué)環(huán)境(如烷基碳、芳香碳、羧基碳等)，能夠識別和定量土壤有機(jī)碳中不同化合物的相對豐度。非破壞性：nmr是一種非破壞性的方法，可以對樣品進(jìn)行多次測量而不會造成損失。這在研究土壤有機(jī)碳的變化和動態(tài)過程中非常重要。定量分析：通過不同化學(xué)環(huán)境中的峰面積，nmr可以實(shí)現(xiàn)定量分析，幫助評估不同類型碳的相對穩(wěn)定性及其隨時(shí)間的變化。水相和非水相的適用性：nmr可以在水相或非水相中進(jìn)行分析，增加了其應(yīng)用的靈活性，適合研究不同條件下的土壤有機(jī)碳。

27、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(ft-icr-ms)具有高分辨率和高靈敏度：ft-icr-ms具有極高的質(zhì)量分辨率，能夠分離和識別分子量非常接近的化合物，因此可以獲得復(fù)雜土壤有機(jī)質(zhì)中多種有機(jī)碳分子的詳盡信息。多級質(zhì)譜分析：該技術(shù)支持多級質(zhì)譜分析(msn)，可以對目標(biāo)化合物進(jìn)行更深入的結(jié)構(gòu)解析，揭示其碎片模式，從而推測其化學(xué)結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。直接分析復(fù)雜混合物：ft-icr-ms能夠分析復(fù)雜的有機(jī)物混合物，適合于土壤中多樣化的有機(jī)碳組分，同時(shí)較少需對樣品進(jìn)行前處理。化學(xué)成分的定性分析：通過信號強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)對不同有機(jī)碳組分的定性，從而可以深入探討不同組分的相對穩(wěn)定性。分子成分的精確鑒定：ft-icr-ms能夠?qū)ν寥烙袡C(jī)碳中的極性分子(如有機(jī)酸、氨基酸等)進(jìn)行有效分析，以評估其在土壤中的穩(wěn)定性。

28、在土壤有機(jī)碳穩(wěn)定性研究中，結(jié)合以上兩種技術(shù)，可以從微觀水平全面了解土壤有機(jī)碳的組成、結(jié)構(gòu)和變化。nmr提供了關(guān)于化學(xué)環(huán)境的詳細(xì)信息，而ft-icr-ms則提供了高分辨率的分子成分分析。以上兩種技術(shù)的互補(bǔ)性使得研究人員能夠更加深入且準(zhǔn)確地探討土壤有機(jī)碳的動態(tài)穩(wěn)定性。這兩種技術(shù)的結(jié)合有助于更好地理解土壤有機(jī)碳在土壤生態(tài)系統(tǒng)中的作用，進(jìn)而為土壤管理和環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

29、土壤是一個(gè)高度復(fù)雜的體系，由多種來源的有機(jī)物組成，本發(fā)明采用13c-nmr和ft-icr-ms來分析土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定性，能夠有效消除干擾，明確識別不同的有機(jī)組分，測量結(jié)果準(zhǔn)確，且樣品制備簡單。