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CN116879203A - 土壤分析组合物和方法 - Google Patents

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CN116879203A
CN116879203A CN202310929785.XA CN202310929785A CN116879203A CN 116879203 A CN116879203 A CN 116879203A CN 202310929785 A CN202310929785 A CN 202310929785A CN 116879203 A CN116879203 A CN 116879203A
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water
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R·彼得罗斯基
R·纳尔逊
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Precision Planting LLC
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Abstract

用于测试土壤以测量土壤的以下性质中的一种或多种的组合物：pH、缓冲剂pH、钾、磷、钙和/或镁。用于测试土壤以测量土壤的以下性质中的一种或多种的测试方法：pH、缓冲剂pH、钾、磷、钙和/或镁。在分开的室中含有两种或更多种组合物的多室筒。

Description

土壤分析组合物和方法
本申请是申请日为2020年1月14日、申请号为202080007288.9、发明名称为“土壤分析组合物和方法”的中国发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉参考
本申请是要求2019年1月15日提交的美国临时专利申请No.62/792542权益的PCT国际申请。上述申请的公开内容通过整体引用并入本文。
背景技术
农业领域的土壤分析使得种植者能够知道土壤中是否存在足够量的营养素用于种植。如果缺乏一种或多种营养素，那么可以将该营养素加入土壤中。
通常，通过袋子和标签系统获得土壤样品，其中土壤样品获自田地的多个位置，将其放入袋中，并打上标签，标签含有从田地的哪个位置获取土壤样品的信息，并随后将其运输至实验室进行测试。这耗费时间，并且种植者在能够进行处理前需要等待测试结果。
目前的土壤测试通常是费力的，因为首先将土壤样品干燥至目标含水量，并随后研磨，以提供均一颗粒大小的干燥土壤用于测试。这给测试程序增加了处理时间和成本。
目前存在许多可用的标准化土壤测试，如使用pH计测量pH以及通过原子光谱学的土壤营养素的测量。然而，这些测试是为实验室测试设计的，并且它们不适用于移动的(onthe go)土壤采样系统。
使用土壤测试法移动地(on the go)测试土壤样品，可以在田地中提供结果是理想的。
发明内容
在一个实施方案中，涉及一种包含溴甲酚绿和硝嗪黄的组合物，溴甲酚绿和硝嗪黄的重量比为0.2:1至2:1。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的pH的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将溴甲酚绿和硝嗪黄加入土壤提取物中，以形成混合物；和c)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种包含摩尔比为2.5:1至50:1的甲基红和溴百里酚蓝的组合物。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的缓冲剂pH的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将缓冲剂加入土壤提取物中；c)将甲基红和溴百里酚蓝加入缓冲剂和土壤提取物中，以形成混合物；和d)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种包含第一溶液和第二溶液的组合物，所述第一溶液包含四苯基硼酸钠，并且所述第二溶液包含四硼酸钠。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的钾含量的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将四苯基硼酸钠和四硼酸钠加入土壤提取物中，以形成混合物；和c)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种组合物，包含：包含在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂的第一溶液；和包含在5至7N酸中的钼酸盐的第二溶液。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的磷含量的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂、钼酸盐和酸加入土壤提取物中，以形成混合物；和c)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种组合物，包含：包含0.5至0.8mM偶氮氯膦III的第一溶液，以及包含0.04至0.06M邻苯二甲酸氢钾的第二溶液。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的钙含量的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将偶氮氯膦III和邻苯二甲酸氢钾加入土壤提取物中，以形成混合物；和c)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种组合物，包含：包含0.15至0.3mM偶氮氯膦III的第一溶液，以及包含4至6.5mM四丁基氢氧化铵和0.25至0.4M硼酸的第二溶液。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆的钙和镁含量的方法，包括：a)获得土壤提取物；b)将偶氮氯膦III、四丁基氢氧化铵和硼酸加入土壤提取物中，以形成混合物；和c)测量混合物的吸光度。
在一个实施方案中，涉及一种包含至少两个室的筒，其中至少两个室选自：
第一室，含有包含溴甲酚绿和硝嗪黄的组合物；
第二室，含有包含甲基红和溴百里酚蓝的组合物；
第三室，含有包含四苯基硼酸钠的组合物；
第四室，含有包含四硼酸钠的组合物；
第五室，含有包含在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂的组合物；
第六室，含有在5至7N酸中包含钼酸盐的组合物；
第七室，含有包含偶氮氯膦III的组合物；
第八室，含有包含邻苯二甲酸氢钾的组合物；
第九室，含有包含四丁基氢氧化铵和硼酸的组合物。
在一个实施方案中，涉及一种测量土壤淤浆中的元素含量的方法，包括：获得土壤提取物；将土壤提取物与水混合形成土壤淤浆，将表面活性剂加入土壤淤浆中，并分析土壤淤浆的元素含量。
因此，本发明明确不限于与在任何特定位置的土壤取样一起使用，而是可以在任何位置使用。
详述
通过参考示例性(“实施例”)实施方案在本文说明和描述了本发明的特征和益处。因此，本公开明确不应限于这样的说明可以单独存在或在特征的其他组合中的特征的一些可能的非限制性组合的示例性实施方案。
如全文使用的，本文公开的任何范围用作描述该范围内的每个值的简写。该范围内的任何值可以被选为该范围的端点。此外，本文引用的所有参考文献以其全部按引用并入本文。在本公开中的定义与引用的参考文献冲突的情况中，以本公开为准。
以下描述的组合物和方法可以与移动的土壤取样系统一起使用，如美国专利公开No.US2018/0124992或2018年7月10日提交的美国申请No.62/696,271；2018年9月11日提交的62/729,623；和2018年10月15日提交的62/745,606中描述的那些。此外，所述测试和方法可以在实验室中使用。用于移动系统中时，理想的是在短时间内获得结果(短于传统实验室测试)，使得可以在穿过田地的同时测试多个样品。这使得种植者可以实时调节营养素的施用比率。
在一个实施方案中，以下组合物和方法可以用于比色分析系统中。这允许测试设备的最小化。
pH测试
可以使用溴甲酚绿(2,6-二溴-4-[7-(3,5-二溴-4-羟基-2-甲基-苯基)-9,9-二氧-8-氧杂-9λ6-硫代双环[4.3.0]壬-1,3,5-三烯-7-基]-3-甲基-苯酚，3,3’,5,5’-四溴-m-甲酚磺酞(cresolsulfonphthalein)溴甲酚绿，CAS 76-60-8)与硝嗪黄(2-(2,4-二硝基苯偶氮)-1-羟基萘-3,6-二磺酸二钠盐，2-(2,4-二硝基苯偶氮)萘酚-3,6-二磺酸二钠盐，硝嗪黄(Nitrazol Yellow)，CAS 5423-07-4)的组合来测试pH。在一个实施方案中，提供一种包括溴甲酚绿和硝嗪黄的组合物，溴甲酚绿与硝嗪黄的重量比为0.1:1至100:1。在其他实施方案中，重量比为0.2:1至20:1。在一个实施方案中，指示剂组合物具有0.01重量％至0.02重量％溴甲酚绿，0.0125重量％至0.025重量％硝嗪黄和液体。液体的非限制性实例为水，但也可以使用其他液体。
在另一个实施方案中，可以通过获得土壤提取物，将溴甲酚绿和硝嗪黄加入土壤提取物中以形成混合物，并随后测量混合物的吸光度来测量土壤提取物的pH。用于所述方法中时，溴甲酚绿和硝嗪黄的含量不限于以上组合物中的含量。在一个实施方案中，以每mL土壤提取物40至120μL的含量添加指示剂组合物。在这个含量下，615nm处的吸光度增加或最大化。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary 100UV-Vis分光光度计。在一个实施方案中，在混合后约10秒内，颜色将在混合后显现。
可以如下制备土壤提取物。可以使用从田地直接获取的土壤，无需首先干燥和研磨。可以将土壤样品以1:2的重量/重量比与液体(如水)混合，以形成淤浆。在其他实施方案中，土壤与液体的重量比为1:1至1:5。然后将淤浆与絮凝剂混合。絮凝剂的实例包括但不限于氯化钙、聚丙烯酰胺、阳离子聚丙烯酰胺、阴离子聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵(polydiallyldimethyl ammonium chloride，PDADMAC)、环氧氯丁/二甲胺共聚物(ECH/DMA)、壳聚糖和聚氯化铝。在一个实施方案中，絮凝剂是氯化钙。在另一个实施方案中，絮凝剂是聚丙烯酰胺和氯化钙的组合。在另一个实施方案中，絮凝剂是聚丙烯酰胺。絮凝剂的量随选择的絮凝剂的类型而变化。可以选择絮凝剂的量以除去有机材料和/或减少或消除混浊。在一个实施方案中，使用0.017M CaCl2·2H2O溶液。替换地，可以使用氯化钙的酸酐或其他水合物。在一个实施方案中，氯化钙的摩尔浓度为0.005M至0.1M。将土壤淤浆与絮凝剂以4:1的土壤淤浆:絮凝剂的体积比混合。在其他实施方案中，淤浆与絮凝剂的体积比为1:1至10:1。在另一个实施方案中，可以用0.025重量％的聚丙烯酰胺溶液代替氯化钙溶液。在一个实施方案中，聚丙烯酰胺的重均分子量可以为5,000,000至6,000,000(CAS 9003-05-8)。其他絮凝剂可以以提供与以上氯化钙或聚丙烯酰胺溶液相同絮凝量的量来使用。将土壤淤浆和絮凝剂离心以形成土壤提取物。
为了将吸光度读数转换为pH，可以如下获得经验相关性。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。将土壤与水以1:1的重量比混合5分钟，并通过pH探头(OrionTM8103BNUWP Ross UltraTMpH电极)测量pH。然后，用以上与絮凝剂混合、离心、添加指示剂组合物并随后测量吸光度的方法对这些土壤样品中的每一个进行处理。将结果记录到(logged into)相关图表中，并获得相关图。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的絮凝剂溶液的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。这将提供絮凝剂(如氯化钙)的pH。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。
缓冲剂pH测试
可以使用甲基红(2-{[4-(二甲基氨基)苯基]重氮基}苯甲酸)与溴百里酚蓝(4,4'-(1,1-Dioxido-3H-2)-1-苯并木硫醇(benzoxathiole)-3,3-二基)双(2-溴-6-异丙基-3-甲基苯酚)，CAS 76-59-5)的组合来测试缓冲剂的pH。在一个实施方案中，存在一种组合物，其包括摩尔比为2.5:1至50:1的甲基红和溴百里酚蓝。在其他实施方案中，摩尔比为20:1至30:1或约25:1。通过采用在水中的1％甲基红指示剂并将其与在90/10水/乙醇混合物中的0.04％溴百里酚蓝1:1混合，使得在按重量计的95/5水/乙醇溶液中的终浓度为0.5％甲基红，0.02％溴百里酚蓝，从而制得混合指示剂溶液
在另一个实施方案中，可以通过获得土壤提取物、与缓冲剂组合、将甲基红和溴百里酚蓝加入土壤提取物中形成混合物，并随后测量混合物的吸光度来测量土壤提取物的缓冲剂pH。在一些实施方案中，在添加甲基红和溴百里酚蓝前，将缓冲剂加入土壤提取物中。可以按照以上针对土壤淤浆所述的方式来制备土壤提取物。可以将土壤淤浆与缓冲剂以4:1的淤浆与缓冲剂的体积比混合。在一个实施方案中，体积比为1:1至10:1。在一个实施方案中，缓冲液是Sikora缓冲剂。Sikora缓冲剂可从GFS Chemicals of Powell，Ohio获得，并且它是约85.6％的水，13.7％的氯化钾，0.278％的三乙醇胺和微量的平衡剂。任选，可以添加絮凝剂(如上所述，例如使用如上所述的聚丙烯酰胺)并离心以形成滤液。
在该方法中使用时，甲基红和溴百里酚蓝的量不限于以上组合物中的量。在一个实施方案中，以每mL滤液60至120μL的量添加指示剂组合物。以这个含量，在617nm处的吸光度增加或最大化。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary 100UV-Vis分光光度计。在一个实施方案中，在混合后约10秒内，颜色将在混合后显现。
为了将吸光度读数转换为缓冲剂pH，可以如下获得经验相关性。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。将土壤与水以1:1的重量比混合5分钟，并使用针对SMP缓冲剂pH的标准实验室程序，通过pH探头(OrionTM8103BNUWP RossUltraTMpH电极)测量SMP(Shoemaker，McLean和Pratt)缓冲剂pH。然后用以上与缓冲剂(例如，Sikora缓冲剂)混合、离心、添加指示剂组合物并随后测量吸光度的方法对这些土壤样品中的每一个进行处理。将结果记录到相关图表中，并获得相关图。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的土壤淤浆的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。这将提供缓冲剂(例如，Sikora缓冲剂)的pH。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。
钾分析
可以使用包括四苯基硼酸钠、四硼酸钠和多元醇(如甘油)的试剂组合测试钾。在一个实施方案中，第一溶液在溶液中含有60mM至100mM(或2重量％至3.5重量％)的四苯基硼酸钠，或约87.7mM(或3重量％)的四苯基硼酸钠。第二溶液含有0.85mM至1mM(或约0.938mM)的四硼酸钠十水合物和0.25M至0.4M(或约0.327M)的甘油。在一个实施方案中，组合物含有约87.7mM(约3重量％)的四苯基硼酸钠、约0.938mM的四硼酸钠十水合物和0.327M(约2.4或2.38重量％)的甘油。任选，可以将第一溶液和第二溶液制备为单一溶液。
可以如下制备土壤提取物。可以使用从田地直接获取的土壤，无需首先干燥和研磨。可以将土壤样品以1:2的重量/重量比与液体(如水)混合，以形成淤浆。在其他实施方案中，土壤与液体的重量比为1:1至1:5。随后可以用提取剂(如硝酸)提取淤浆。在一个实施方案中，硝酸浓度为0.005至0.2M。在一个实施方案中，提取剂与土壤淤浆的体积比为4:1。在其他实施方案中，体积比为1:1至10:1。使用这些提取剂中的任一种的益处为可以获得更短的提取时间，如20秒或更短，或10秒或更短。这使得在进行移动测试的同时可以更快地处理。
任选，可以添加絮凝剂(如上所述的，例如，使用如上所述的聚丙烯酰胺，如0.01重量％)并离心来形成滤液。
任选，可以在离心以除去干扰物质之前或之后添加碱，如氢氧化锂。在其他实施方案中，可以使用氢氧化钠。在一个实施方案中，氢氧化锂或氢氧化钠的浓度为0.05至0.2M。
随后将提取物离心。加入足量的碱，以除去干扰物质。
在一个实施方案中，提取后加碱。在一个实施方案中，在碱之前添加提取物并通过添加碱、第一溶液、第二溶液和任选的水将钾浓度稀释25至35倍。
随后将提取物与四苯基硼酸钠、四硼酸钠十水合物和甘油试剂混合。在一个实施方案中，将第一溶液与提取物以2:1至1:1、任选1.5:1的提取物与四苯基硼酸盐的重量比混合。在一个实施方案中，将第二溶液与提取物以3:1至6:1、任选5.4:1的四硼酸钠与提取物的重量比混合。以这个量，420nm处的吸光度增加或最大化。在一个实施方案中，在混合后约10秒内，颜色将在混合后显现。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary 100UV-Vis分光光度计。这个测试的非限制性实例描述于附录A中。
为了将吸光度读数转换为钾水平，可以如下获得经验相关性。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。使用醋酸铵提取来进行土壤中的钾的传统测试，使用1g土壤和10份pH7的1M醋酸铵溶液，混合，并用滤纸过滤，并随后通过ICP-OES测量。测试可以参考Recommended Chemical Soil Test Procedures for theNorth Central Region,North Central Regional Research Publication No.221，Missouri Agricultural Experiment Station SB 1001，2015年8月(http://extension.missouri.edu/explorepdf/specialb/sb1001.pdf)。或者，可以使用Mehlich-3提取剂，替代pH7的1M醋酸铵。还使用以上的钾测试测量了样品，且结果与相关曲线相关。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的土壤淤浆的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。
磷测试
可以使用在酸溶液中包括表面活性剂(如Triton X-100表面活性剂(聚乙二醇p-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯醚，CAS 9002-93-1)和钼酸盐(如四水合钼酸铵))的试剂组合来测试磷。可以使用的酸包括但不限于硫酸、硝酸和盐酸。在一个实施方案中，Trixon X-100的含量为组合物的0.5至2重量％。在一个实施方案中，酸具有5至7N的浓度、任选6N。在一个实施方案中，组合物包括在5至7N、任选6N硫酸溶液中范围为15至25mM、任选20.2mM的钼酸铵四水合物。在其他实施方案中，可以使用钼酸钠，替代相同摩尔量的钼酸铵。表面活性剂是在钼酸盐和磷的存在下形成混浊组合物的表面活性剂。
可选地，可以添加絮凝剂(如上所述，例如使用聚丙烯酰胺，如0.01重量％)。
可以以1:26:3的土壤:Triton X-100:钼酸铵四水合物的重量比，将试剂加入土壤溶液中。混合后，溶液将变得混浊。在一个实施方案中，混合10秒后，可以读取吸光度。可以通过分光光度计在510nm下读取吸光度。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary100UV-Vis分光光度计。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。使用Bray-1或Bray-2提取剂进行土壤中的磷的传统测试，并随后通过ICP-OES测量。测试可以参考Recommended ChemicalSoil Test Procedures for the North Central Region,North Central RegionalResearch Publication No.221，Missouri Agricultural Experiment Station SB 1001，2015年8月(http://extension.missouri.edu/explorepdf/specialb/sb1001.pdf)。还使用以上的磷测试测量了样品，且结果与相关曲线相关。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的土壤淤浆的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。这个测试的非限制性实例在附录B中。
钙测试
可以使用偶氮氯膦Ⅲ(双(4-氯-2-膦酰基苯并偶氮)铬变酸(chromotropicacid)，CAS1914-99-4)和邻苯二甲酸氢钾(CAS 877-24-7)的组合来测试钙。在一个实施方案中，组合物具有3.5至4.5的pH，并且在一个实施方案中，pH为约4。样品颜色变化与样品中的钙浓度成比例。在一个实施方案中，第一溶液是0.04至0.06M的邻苯二甲酸氢钾，任选0.05M，且第二溶液是0.5至0.8mM、任选为0.66mM的偶氮氯膦III。任选，可以将第一溶液和第二溶液制备为单一溶液。
可以如下制备土壤提取物。可以使用从田地直接获取的土壤，无需首先干燥和研磨。可以将土壤样品以1:2的重量/重量比与液体(如水)混合，以形成淤浆。在其他实施方案中，土壤与液体的重量比为1:1至1:5。以约1:4的淤浆:提取剂体积比，使用约pH7的1M醋酸铵提取土壤。在其他实施方案中，体积比为1:1至1:10。以这个组合，提取时间为约10秒。在其他实施方案中，可使用硝酸。将混合物离心，并获取等份试样。根据预期的钙含量，可以用水稀释混合物，水的含量使得钙浓度在传感方法的范围中。例如，这个范围可以为200-5,000ppm钙。
将等份试样与偶氮氯膦III和磷酸氢钾的组合在约pH4下混合。随后读取665nm处的吸光度。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary 100UV-Vis分光光度计。这个测试的非限制性实例描述于附录C中。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。通过用1M醋酸铵提取样品来进行用于土壤中的钙的传统测试，并随后通过ICP-OES测量。测试可以参考RecommendedChemical Soil Test Procedures for the North Central Region,North CentralRegional Research Publication No.221，Missouri Agricultural Experiment StationSB 1001，2015年8月(http://extension.missouri.edu/explorepdf/specialb/sb1001.pdf)。还使用以上的钙测试测量了样品，且结果与相关曲线相关。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的土壤淤浆的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。
镁测试
可以通过测试镁和钙的组合含量并随后减去钙来测试镁。可以使用四丁基氢氧化铵(CAS2052-49-5)、硼酸和偶氮氯膦III的组合来测试组合含量。在一个实施方案中，第一溶液含有0.15至0.3mM、任选0.219mM偶氮氯膦III，而第二溶液含有4至6.5mM、任选5.4mM四丁基氢氧化铵，以及0.25至0.4M、任选0.323M硼酸。在一个实施方案中，第二溶液具有6.5至7.5的pH，并且在一个实施方案中，pH为约7，其按照需要用硼酸或四丁基氢氧化铵来调节。任选，可以将第一溶液和第二溶液制备为单一溶液。样品颜色变化与样品中的镁和钙浓度成比例。
可以如下制备土壤提取物。可以使用从田地直接获取的土壤，无需首先干燥和研磨。可以将土壤样品以1:2的重量/重量比与液体(如水)混合，以形成淤浆。在其他实施方案中，土壤与液体的重量比为1:1至1:5。以约1:4的淤浆:提取剂体积比，使用约pH7的1M醋酸铵提取土壤。在其他实施方案中，体积比为1:1至1:10。以这个组合，提取时间为约10秒。在其他实施方案中，使用硝酸。将混合物离心，并获取等份试样。根据预期的镁含量，可以用水稀释混合物，水的含量使得钙浓度在传感方法的范围中。例如，这个范围可以为50-500ppm镁。
将等份试样与四丁基氢氧化铵(CAS2052-49-5)、硼酸和偶氮氯膦III的组合在约pH7下混合。随后读取669nm处的吸光度。在一个实施方案中，吸光度仪是Agilent Cary100UV-Vis分光光度计。这个测试的非限制性实例描述于附录D1和附录D2中。
按照用于典型的实验室测试的方式，通过干燥、粉碎和过滤至小于2mm粒径来制备土壤样品。制备多个样品以提供足够数量来生成校准曲线。通过用1M醋酸铵提取样品来进行用于土壤中的镁的传统测试，并随后通过ICP-OES测量。测试可以参考RecommendedChemical Soil Test Procedures for the North Central Region,North CentralRegional Research Publication No.221，Missouri Agricultural Experiment StationSB 1001，2015年8月(http://extension.missouri.edu/explorepdf/specialb/sb1001.pdf)。还使用以上的镁测试测量了样品，且结果与相关曲线相关。
可以获得校准曲线，并与相关图表一起使用。测量添加指示剂组合物前的土壤淤浆的吸光度，以建立空白读数。然后将指示剂组合物(如上所述的)加入该样品中并再次测量吸光度。将吸光度读数的差异用于校准曲线。该校准可以按需进行，如每天一次。将校准曲线用于调整相关图表。
筒
在一个实施方案中，可以提供一种多室筒，其中每个室含有以上组合物中的一种，所述组合物以组合的形式用于测试至少两种上面列出的测试(例如，pH测试、缓冲剂pH测试、钾测试、磷测试、钙测试和/或镁测试中的两种或更多种)。在一个实施方案中，该筒具有用于pH测试组合物的室、用于缓冲剂pH测试组合物的室、用于钾测试组合物的室、用于磷测试组合物的室、用于钙测试组合物的室和用于镁测试组合物的室。在一个实施方案中，任何筒可以含有另外的室，该另外的室不含任何用于上述测试的组合物。
具体实施方案
实施例1-钾分析
进行第一个实验来测试土壤的钾分析。试剂制备或分析中使用的水是1型水。这个实例的实验使用以下组分：
溶液A：四苯基硼酸盐3％；每100mL 0.08N NaOH 3g。
溶液B：组合试剂。
四硼酸钠十水合物FW＝381.4称重300.4mg，并将粉末转移至含有500mL水的1升塑料瓶中。
加入在40mL水中的商业50％(v/v)甘油(Ricca Chemical)：甘油非常粘。使用玻璃量筒测量甘油。用水冲洗量筒几次(总的另外的水为300毫升)，并将这加入以上的溶液中。该溶液的总体积为840mL。
标准品的制备使用试管，并且大多数土壤落入每克土壤50至300μg K中；即50至300ppm。对于总钾水平为每ml 2、3.5和5μg(2、3.5和5ppm)的标准品，标准品的制备使用对应于40.0μL、70.0μL和100μL的50ppm K的标准溶液。标准品的制备用水将标准溶液加至100μL，并加入100μL的0.03N硝酸。所有标准品的总体积应为200μL。
实验包括以下方法：以1:10的土壤与提取剂的比例用0.03MHNO3提取土壤2分钟，然后离心，然后取100μL的等份样品，并将100μL水加入试管中的每个样品中。每个样品的体积应为200μL，这与标准品的相同。
在每个含有标准品或样品的试管中加入100μL 0.10M LiOH，并混合。将LiOH溶液储存在氩气氛下。加入200μL试剂A并混合。出现混浊。加入2.70mL试剂B并混合。最终体积为约3.20mL。转移到塑料比色杯中，并在420nm处读取。浊度持续发展直至10-15分钟，与如果在相同时间框内全部读取相比，则可以更早地读取标准品和样品。在Cary 100UV-Vis仪器中相对水空白在420nm处读取标准品和样品。从该校准曲线，样品结果应乘以100，以获得土壤的ppm K。
实施例2-磷分析
进行了第二个实验来测试土壤的磷分析。分析中使用的水是1型水。这个实施例的实验使用以下组分：
溶液A1％重量/体积Triton X-100；每100mL水1克
溶液B钼酸铵；将2.5克钼酸铵四水合物溶解于100mL的6N硫酸(将60mL 10N硫酸加入40mL水中)中。
标准品的制备使用了土壤测试结果，以获得土壤中磷的含量。这个范围对于Bray1提取物(弱Bray)为1至50μg/克土壤，对于Bray2(强Bray)为10至150。使用100mg的土壤，磷的含量是以上土壤样品中的值的十分之一。例如，50μg/克土壤中的P给出了在100mg土壤样品中为5μg。使用1mL Bray1用于常规分析，以测量植物可用的P含量，并使用1mL Bray2，以估算储存的P(通过土壤中的微生物使其可利用时，在用于植物的“库”中)。200μg的土壤提取物等分试样将具有总提取磷的1/5。
标准品制备进一步使用了6μg/mL的备用储液来制备标准品。对于0、0.3、0.6和1.2μg的磷，等份试样为0、50、100和200。用水将a/l标准品体积加到200μL总量。
标准品制备进一步使用了200μL土壤提取物用于Bray 1分析，和100μL土壤提取物用于Bray 2分析。Bray 1分析的稀释系数为50-1，而Bray 2分析的稀释系数为100-1。
标准品制备进一步使用了样品、空白，并且样品应当具有相同含量的Bray 1或Bray 2提取剂(对于Bray1为200μL，而对于Bray 2为100μL)，随后加水，使总体积为2.7mL。
实验包括以下方法：将30μL试剂A、1％ Triton X-100加入样品空白和标准品中，并随后混合并等待2分钟。随后，加入300μL试剂B，6N硫酸中的2.5％钼酸铵。混合且为了产生混浊等待长达20min。随后使用Cary 100仪器的CONCENTRATION特征读取510nm处的吸光度。土壤中的总磷含量为浓度乘以所用的稀释系数。
实施例3-钙分析
进行了第三个实验来测试土壤的钙分析。对于这个测试，在接近pH4测定了钙，使用偶氮氯膦III作为比色试剂。使用的所有水为1型。这个实施例的实验使用以下组分：
0.05M邻苯二甲酸氢钾(KHP)。这接近pH 4。
10.21g KHP/升水
2.041g KHP/200mL水
偶氮氯膦III(CPA)
水中0.5mg/mL
例如，20mL水中10mg CPA
钙标准储液，100μg/mL水
Agilent ICP标准溶液的稀释(1000μg/mL＝1000ppm)1至10稀释
就在分析前，将Ca标准储液稀释1至10。所得到的溶液为10μg/mL。
为了形成Ca标准图，使用了0、40μL、80μL和120μL稀释的Ca标准溶液，其在标准品中含有0、0.4μg、0.8μg和1.2μg Ca。用水使所有标准品达到120μL，用于分析。所得到的图接近线性；只在1.2μg数据点观察到轻微偏离线性。
用十倍体积的0.01N硝酸提取土壤样品(10mL/克土壤)。用水将提取物稀释1至10。对于未知的土壤，进行了两个分析；一个使用40μL稀释的提取物，而另一个使用80μL稀释的提取物。用水使样品体积达到120μL。
进行了比色分析-由此可以将CPA溶液加入缓冲剂中并用作单一试剂。为此，使用了以下的：
样品或标准品120μL
0.05M KHP溶液2750μL
CPA溶液250μL
总体积3.12mL。这个体积有利于将溶液转移至比色皿中。
在665nm处读取标准品和样品。标准品提供了作为Ca浓度函数的吸光度的线形图。
随后，从0.8μg数据点吸光度减去空白吸光度值。将这个值除以0.8，以获得对于土壤样品的每1μg钙的吸光度，吸光度对应于样品中0 1μg钙或更少。
从1.2μg数据点吸光度减去空白吸光度值。将这个值除以1.2，以获得对于土壤的每μg钙的吸光度，吸光度对应于样品中高于1μg Ca至高达土壤样品中约1.3μg Ca的吸光度。Ca值超出线性范围时，应当使用40μL样品，替代80μL样品大小。
将这些钙测定值用作随后分析中实际Ca含量的参照，随后的分析在pH7.0下一起测量钙和镁的含量。从总量(Ca加Mg)减去样品中Ca的含量来计算镁的值(在pH7.0下测量的吸光度，使用镁测定CPA方法)。
实施例4-镁+钙分析
进行了第四个实验来测试土壤的镁和钙分析。对于这个测试，在pH7下测定了镁，使用偶氮氯膦III作为比色试剂。使用的所有水为1型。这个实施例的实验使用以下组分：
四丁基氢氧化铵(TBAH)溶液(水中40％)0.72mL大约0.72g。
硼酸4.0g。加入200mL水中。用硼酸或TBAH将pH调节至7。
偶氮氯膦III 16.6mg/100mL水。
用于这个分析的提取剂为1M醋酸铵(AA)。每个标准品需要具有相同含量的AA。
这个实验使用了以下标准品：
工作水溶液：将100μL AA加入900μL水中
工作镁标准品：100μL 200ppm Mg标准储液，100μL的AA和800μL的水。这产生了最终20ppm的Mg标准品。
工作钙标准品：100μL 500ppm Ca标准储液，100μL的AA和800μL的水。这产生了最终50ppm的Ca标准品。
对于校准曲线，使用了以下方法：使用0、10μL、20μL和30μL工作Mg标准溶液生成了Mg标准图。用工作水溶液使所有标准品达到150μL，用于分析。所得到的图为线性的。
对于校准曲线，使用了以下方法：使用0、20μL、40μL和80μL工作Ca标准溶液生成了Ca标准图。用工作水溶液使所有标准品达到150μL，用于分析。所得到的图为线性的。
对于比色分析，使用了以下方法：用1M醋酸铵提取样品2分钟。用水将每个样品稀释1:10，并随后将50μL等份试样用于比色测定。每个样品具有50μL 1:10样品，使用100μL工作水溶液，以产生150μL的最终体积。所获得的吸光度为Mg+Ca吸光度。
比色分析包括了以下特征：
总体积为3.15mL。这个体积有利于将溶液转移至比色皿中。
在Cary 100UV-Vis仪器上在669nm下读取标准品和样品，并且对于Mg和Ca，所得到的校准曲线是线性的。Mg+Ca分析的稀释为6300。通过从pH4的Ca测定减去来测定Mg。使用pH7的Ca，校准曲线获得了样品中的Ca的吸光度，并随后从pH7的样品吸光度减去该吸光度。通过将空白校准曲线吸光度减去所有Mg校准曲线值形成了“零校准曲线”。从“零校准曲线”减去已减去的pH7下的样品吸光度来获得样品中存在的Mg含量。通过曲线获得的值应当乘以6300，以获得土壤中ppm Mg。
实施例5-镁测定
进行了第五个实验来测试镁测定，用于参照Mg标准品和土壤中的Mg的测定。对于这个测试，在pH7测定镁，使用偶氮氯膦III作为比色试剂。使用的所有水为1型。这个实施例的实验使用以下组分：
四丁基氢氧化铵(TBAH)溶液(水中的40％)0.72mL大约0.72g硼酸4.0g。加入200mL水中。用硼酸或TBAH将pH调节至7。
偶氮氯膦III(CPA)每100mL水中16.6mg
镁标准储液，40μg/mL水
Agilent ICP标准溶液的稀释(1000μg/mL＝1000ppm)1至25稀释。
就在分析前，将Mg标准储液稀释1至20。所得到的溶液为2μg/mL。
为了生成Mg标准图，使用0、50μL、100μL和150μL稀释的Mg标准溶液，其在标准品中含有0、0.10μg、0.20μg和0.30μg Mg。用水使所有标准品达到150μL，用于分析。所得到的图为线性的。
比色分析包括以下特征：
总体积为3.15mL。这个体积有利于将溶液转移至比色皿中。
在669nm处读取标准品。标准品提供了作为Mg浓度函数的吸光度的线形图。从0.10μg数据点吸光度减去空白吸光度值。这个值产生了土壤样品中发现的每0.1μg镁的吸光度。或者，从0.20μg数据点的吸光度减去0.10μg数据点的吸光度。
将这些镁测定值用作随后分析中实际Mg含量的参照(在用于这个分析的相同条件下)，随后的分析一起测量了土壤样品中的钙和镁的含量。
方法进一步包括重新取回在pH4下测定的土壤样品中实际的Ca含量。将这个含量的钙加入试管中。将这个Ca用作在pH7分析的标准品，所述分析使用以上程序。
如上所述分析了土壤样品在pH7的钙加镁总量。从土壤样品中的总量(Ca加Mg)减去仅有Ca的含量计算了镁值。从pH7的土壤样品中发现的Ca加Mg含量的吸光度减去pH7的仅有钙的吸光度。
本发明的实施方案还包括：
实施方案1.一种组合物,包含重量比为0.1:1至100:1的溴甲酚绿和硝嗪黄。
实施方案2.一种测量土壤淤浆的pH的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将溴甲酚绿和硝嗪黄加入土壤提取物中，以形成混合物；和
c.测量混合物的吸光度。
实施方案3.实施方案2的方法，其中溴甲酚绿和硝嗪黄的重量比为0.1:1至20:1。
实施方案4.根据实施方案2至3任一项的方法，其中通过以下步骤制备土壤提取物：
a.获得土壤样品；
b.将液体加入土壤样品中，使土壤膨胀；
c.将液体和土壤混合，以形成土壤淤浆；
d.将土壤淤浆过滤；
e.将絮凝剂加入土壤淤浆中；和
f.将土壤淤浆离心，以形成土壤提取物。
实施方案5.实施方案4的方法，其中液体是水，以及土壤和水的重量比为1:1至1:5。
实施方案6.一种组合物，包含摩尔比为2.5:1至50:1的甲基红和溴百里酚蓝。
实施方案7.一种测量土壤淤浆的缓冲剂pH的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将缓冲剂加入土壤提取物中，
c.将甲基红和溴百里酚蓝加入缓冲剂和土壤提取物中，以形成混合物；和
d.测量混合物的吸光度。
实施方案8.一种包含第一溶液和第二溶液的组合物，其中第一溶液包含四苯基硼酸钠，并且第二溶液包含四硼酸钠。
实施方案9.实施方案8的组合物，其中第二溶液进一步包含多元醇。
实施方案10.实施方案9的组合物，其中多元醇是甘油。
实施方案11.一种测量土壤淤浆的钾含量的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将四苯基硼酸钠和四硼酸钠加入土壤提取物中，以形成混合物；和
c.测量混合物的吸光度。
实施方案12.实施方案11的方法，其中加入步骤进一步包括加入多元醇。
实施方案13.实施方案12的方法，其中多元醇是甘油。
实施方案14.一种组合物，包含：
a.第一溶液，包含在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂；和
b.第二溶液，包含在5至7N酸中的钼酸盐。
实施方案15.实施方案14的组合物，其中钼酸盐是钼酸铵四水合物，并且酸是硫酸。
实施方案16.根据实施方案14至15任一项的组合物，其中表面活性剂是聚乙二醇p-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯醚。
实施方案17.一种测量土壤淤浆的磷含量的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂、钼酸盐和酸加入土壤提取物中，以形成混合物；和
c.测量混合物的吸光度。
实施方案18.实施方案17的方法，其中钼酸盐是钼酸铵四水合物，以及酸是硫酸。
实施方案19.根据实施方案17至18任一项的方法，其中表面活性剂是聚乙二醇p-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯醚。
实施方案20.一种组合物，包含：
a.第一溶液，包含0.5至0.8mM偶氮氯膦III，和
b.第二溶液，包含0.04至0.06M邻苯二甲酸氢钾。
实施方案21.一种测量土壤淤浆的钙含量的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将偶氮氯膦III和邻苯二甲酸氢钾加入土壤提取物中，以形成混合物；和
c.测量混合物的吸光度。
实施方案22.一种组合物，包含：
a.第一溶液，包含0.15至0.3mM偶氮氯膦III，和
b.第二溶液，包含4至6.5mM四丁基氢氧化铵和0.25至0.4M硼酸。
实施方案23.一种测量土壤淤浆的钙和镁含量的方法，包括：
a.获得土壤提取物；
b.将偶氮氯膦III、四丁基氢氧化铵和硼酸加入土壤提取物中，以形成混合物；和
c.测量混合物的吸光度。
实施方案24.一种包括至少两个室的筒，其中至少两个室选自：
a.第一室，含有包含溴甲酚绿和硝嗪黄的组合物；
b.第二室，含有包含甲基红和溴百里酚蓝的组合物；
c.第三室，含有包含四苯基硼酸钠的组合物；
d.第四室，含有包含四硼酸钠的组合物；
e.第五室，含有包含在钼酸盐和磷的存在下形成混浊液的表面活性剂的组合物；
f.第六室，含有包含在5至7N酸中的钼酸盐的组合物；
g.第七室，含有包含偶氮氯膦III的组合物；
h.第八室，含有包含邻苯二甲酸氢钾的组合物；
i.第九室，含有包含四丁基氢氧化铵和硼酸的组合物。
实施方案25.一种测量土壤淤浆中元素含量的方法，包含：
a.获得土壤提取物；
b.将土壤提取物与水混合，以形成土壤淤浆；
c.将表面活性剂加入土壤淤浆中；和
d.分析土壤淤浆的元素含量。
实施方案26.根据实施方案25的方法，其中表面活性剂是非离子型的。
实施方案27.根据实施方案25至26任一项的方法，其中元素是磷。
实施方案28.根据实施方案25至27任一项的方法，其中在步骤c)之前，将絮凝剂加入淤浆中。
实施方案29.根据实施方案25至28任一项的方法，其中在步骤c)之前，将淤浆接受离心步骤。

Claims (5)

1.一种测量土壤淤浆中元素含量的方法，包含：
a.获得土壤提取物；
b.将土壤提取物与水混合，以形成土壤淤浆；
c.将表面活性剂加入土壤淤浆中；和
d.分析土壤淤浆的元素含量。
2.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂是非离子型的。
3.根据权利要求1至2中任一项的方法，其中元素是磷。
4.根据权利要求1至3中任一项的方法，其中在步骤c)之前，将絮凝剂加入淤浆中。
5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其中在步骤c)之前，将淤浆接受离心步骤。
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