CN103278372B - 一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法 - Google Patents
一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法。本发明涉及盐碱化草地土壤种子库快速鉴定方法。本发明是为了解决传统的鉴定土壤种子库的方法耗时长、分离困难的问题。本发明的方法通过取土、过筛、向土壤样品水溶液内加酸、搅拌、过滤、静置，得到土壤中的种子，用水冲洗后干燥，最后记录和鉴定物种种类和数量。与传统直接手工挑选方法相比，该方法简单易行，时间缩短了15倍左右提高了效率，保证了分离的精确度通过往土壤溶液中加酸，中和了土壤中的碱性盐，同时改变了土壤化学性质和物理特性，解决了由于松嫩苏打盐碱土含盐量高、pH高、物理性质恶化等特点，可用于中重度苏打盐碱化草地土壤种子库的快速鉴定。
Description
技术领域
本发明涉及盐碱化草地土壤种子库快速鉴定方法。
背景技术
松嫩平原苏打盐碱化土地面积233.3万公顷，占土地总面积的15.2％，是世界三大苏打盐碱地分布区之一。盐碱土的盐分组成中苏打(NaHCO3与Na2CO3)占90％以上，碱性强，pH多在8.5以上，中重度盐碱地(pH9-10.5)占多数。土壤高度分散，湿时膨胀，干时板结，通透性极差。0～20cm土壤表层，粘粒(粒径＜0.002mm)和粉粒(0.002～0.02mm)57～70％，土壤中水稳性大团聚体含量为0％。该类型的土壤中主要生长角碱蓬(Suaedacorniculata)、星星草(Puccinellia tenuiflora)、碱地肤(Kochia sieversiana)等植被。东北松嫩草地在欧亚草原区和我国温带草原区中都占有重要地位，但由于自然和人为活动的干扰，致使该地区养草草地出现严重的盐碱化，盐碱化面积占现有草地的2/3以上，生物量下降，严重影响牧区畜牧业的发展。
土壤种子库是指存在于土壤上层凋落物和土壤中全部活的种子，是植物对胁迫环境适应机制和植被恢复演替研究的关键内容，利用土壤种子库恢复植被、治理退化的生态系统，已成为研究热点。一般研究方法为萌发法。萌发法存在以下两方面缺点：1)由于松嫩苏打盐碱土含盐量高、pH高、物理性质恶化等特点，土壤种子库中的某些种子耐盐性差的物种在该条件下不能够萌发，因此低估了种子库物种数量和多样性；2)幼苗期是种子耐盐碱性最差的时期，有些能够在盐碱条件下萌发的种子，由于苗期耐盐碱性差而死亡，而有很多物种需要等开花后才能鉴定，影响了物种的鉴定。
发明内容
本发明目的是为了解决传统的鉴定土壤种子库的方法耗时长、分离困难的问题，而提供一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法。
本发明的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法按以下步骤实现：
一、于中重度盐碱化草地取深度为由土壤表层至地下5cm～10cm，面积为10cm2～50cm2的土壤为一个小组，每3～8个小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除种子外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，保留未过筛的盐碱土壤；
三、将步骤二得到的未过筛的盐碱土壤放入玻璃容器内，加水至水面高于土壤表面0.5cm～1cm，以搅拌速度为60/min～120r/min，搅拌3s～5s，然后加入酸，以搅拌速度为15r/min～30r/min搅拌至无气泡产生，进行第二次加水，然后静置15min～30min后，以搅拌速度为60/min～120r/min搅拌至玻璃容器内土壤样品成为悬浊液时倒入孔直径为0.15mm的尼龙网袋，得到土壤中的种子；其中所述的酸为浓盐酸、浓磷酸或摩尔浓度为5mol/L～10mol/L的稀酸，其中所述的第二次加水的水体积与土壤的质量比为(3L～5L)∶1kg；
四、将步骤三得到的土壤中的种子用水冲洗3～5次，然后室温下干燥，得到待测土壤种子库；
五、选择萌发法或镜拣法，记录和鉴定步骤四得到的待测土壤种子库中物种种类和数量，完成中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的鉴定。
本发明的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法具有以下优点：
一、本发明针对中重度苏打盐碱土呈强碱性(NaHCO3和Na2CO3占90％以上，pH高达9以上)、土壤机械组成中粘粒(粒径＜0.002mm)和粉粒(0.002～0.02mm)含量大(57～70％)、高度分散等特点，通过第一次过孔0.15mm的土筛，减少了大约42.2±10.5％的无效土样(不含种子)；加入酸后，土壤结构发生了改变，质地松软，土壤颗粒更加分散，经过尼龙网袋之后，土壤中的种子等职务样品与土壤完全分离，过滤之后仅剩下种子和植物残体。
二、与传统的萌发法相比，本发明的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，直接将种子筛选出来在适宜的土壤生境下播种，避免了由于苏打盐碱土含盐量高、pH高、物理性质恶化等特点，而导致的土壤种子库中的某些种子耐盐性差的物种在该条件下不能够萌发，从而低估了种子库物种数量和多样性的问题，也避免了由于幼苗期耐盐碱性差而死亡，而导致很多物种需要等开花后才能鉴定，影响了物种的鉴定的问题。
三、与传统手拣法相比，本发明的方法分离每个土壤种子库试样的时间不超过20min，而普通手拣法每个样品分离时间至少需要4h～5h，且本发明的方法分离出的物种种类和数量上均超过了传统手拣法，表明精度和效率远高于传统手拣法。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法按以下步骤实现：
一、于中重度盐碱化草地取深度为由土壤表层至地下5cm～10cm，面积为10cm2～50cm2的土壤为一个小组，每3～8个小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除种子外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，保留未过筛的盐碱土壤；
三、将步骤二得到的未过筛的盐碱土壤放入玻璃容器内，加水至水面高于土壤表面0.5cm～1cm，以搅拌速度为60/min～120r/min，搅拌3s～5s，然后加入酸，以搅拌速度为15r/min～30r/min搅拌至无气泡产生，进行第二次加水，然后静置15min～30min后，以搅拌速度为60/min～120r/min搅拌至玻璃容器内土壤样品成为悬浊液时倒入孔直径为0.15mm的尼龙网袋，得到土壤中的种子；其中所述的酸为浓盐酸、浓磷酸或摩尔浓度为5mol/L～10mol/L的稀酸，其中所述的第二次加水的水体积与土壤的质量比为(3L～5L)∶1kg；
四、将步骤三得到的土壤中的种子用水冲洗3～5次，然后室温下干燥，得到待测土壤种子库；
五、选择萌发法或镜拣法，记录和鉴定步骤四得到的待测土壤种子库中物种种类和数量，完成中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的鉴定。
步骤一中采用5cm直径的根钻取土。
步骤二中挑拣出除种子外的大的植物根茎、大的落叶以及石头等杂物。
步骤三中将土壤样品过0.15mm筛子，过筛的土壤为粒径小于0.15mm的土壤，此部分土壤约占42.2±10.5％，不含有种子。
步骤四中所述的步骤三中得到的土壤中的种子里含有微量的植物碎小的残体。
步骤四中加入盐酸时，不可用玻璃棒剧烈搅拌，防止化学反应(HCO3 -/CO3 2-+H+→H2O+CO2↑)剧烈而集中产生的大量气泡(表面附有一定的种子)溢出容器。
本实施方式的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法具有以下优点：
一、本实施方式针对中重度苏打盐碱土呈强碱性(NaHCO3和Na2CO3占90％以上，pH高达9以上)、土壤机械组成中粘粒(粒径＜0.002mm)和粉粒(0.002～0.02mm)含量大(57～70％)、高度分散等特点，通过第一次过孔径0.15mm的土筛，减少了大约42.2±10.5％的无效土样(不含种子)；加入酸后，土壤结构发生了改变，质地松软，土壤颗粒更加分散，经过尼龙网袋之后，土壤中的种子等职务样品与土壤完全分离，过滤之后仅剩下种子和植物残体。
二、与传统的萌发法相比，本实施方式的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，直接将种子筛选出来在适宜的土壤生境下播种，避免了由于苏打盐碱土含盐量高、pH高、物理性质恶化等特点，而导致的土壤种子库中的某些种子耐盐性差的物种在该条件下不能够萌发，从而低估了种子库物种数量和多样性的问题，也避免了由于幼苗期耐盐碱性差而死亡，而导致很多物种需要等开花后才能鉴定，影响了物种的鉴定的问题。
三、与传统手拣法相比，本实施方式的方法分离每个土壤种子库试样的时间不超过20min，而普通手拣法每个样品分离时间至少需要4h～5h，且本实施方式的方法分离出的物种种类和数量上均超过了传统手拣法，表明精度和效率远高于传统手拣法。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中于中重度盐碱化地由土壤表层至深度为8cm取土。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤三中加水至水面高于土壤表面0.5cm～0.8cm。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述的摩尔浓度为5mol/L～10mol/L的稀酸为稀盐酸、稀磷酸或稀硫酸。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中以搅拌速度为100r/min，搅拌4s。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中然后加入酸，以搅拌速度为20r/min搅拌至无气泡产生。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中所述的第二次加水的水体积与土壤的质量比为(3L～5L)∶1kg。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中将步骤三得到的土壤中的种子和植物残体用水冲洗4次。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一、采用本发明的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法对碱化草地土壤种子库快速分离，其过程按以下步骤实现：
一、用5cm直径的根钻在松嫩平原采集碱蓬群落(pH9.5)的土壤种子库取深度为由土壤表层至地下5cm，面积为19.625cm2的土壤为一个小组，3个小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除种子外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，得到未过筛的盐碱土壤；
三、将步骤二得到的未过筛的盐碱土壤放入烧杯中，加水至水面高于土壤表面1cm，以搅拌速度为100r/min，搅拌5s，然后加入浓盐酸，以搅拌速度为20r/min搅拌至无气泡产生，继续加体积为土壤质量的5倍的水，然后静置15min后，以搅拌速度为120r/min搅拌至玻璃容器内土壤样品成为悬浊液时倒入孔直径为0.15mm的尼龙网袋，得到土壤中的种子；
四、将步骤三得到的土壤中的种子用水冲洗5次，然后室温下干燥，得到待测土壤种子库；
五、选择镜拣法，在显微镜下鉴定。
步骤二中挑拣出除种子外的大的植物根茎、大的落叶以及石头等杂物。
步骤二中过筛的土壤约占40.8％，不含有种子。
步骤四中所述的步骤三中得到的土壤中的种子里含有微量的植物碎小的残体。
步骤四得到无泥土的待测土壤种子库。
步骤五中显微镜的型号为PXS-2040VIZX21。
采用本发明的分离方法，鉴定时间为15min，鉴定物种为3种，其中碱蓬78个、虎尾草22个、藨草12个。
试验二、采用常规水洗过滤法对碱化草地土壤种子库快速分离，其过程按以下步骤实现：
一、用5cm直径的根钻在松嫩平原采集碱蓬群落(pH9.5)的土壤种子库取深度为由土壤表层至地下5cm，面积为19.625cm2的土壤为一个小组，3个土壤小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除土壤外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，得到未过筛的盐碱土壤；
三、将步骤二得到的未过筛的盐碱土壤放入烧杯中，加水至水面高于土壤表面1cm，以搅拌速度为100r/min，搅拌5s，然后继续加体积为土壤质量的5倍的水，然后静置15min后，以搅拌速度为120r/min搅拌的同时倒入孔直径为0.15mm的尼龙网袋，得到土壤中的种子和植物残体；
四、将步骤三得到的土壤中的种子和植物残体用水冲洗5次，然后室温下干燥，得到待测土壤种子库；
五、选择镜拣法，在显微镜下鉴定。
步骤四得到的待测土壤种子库为含有大量粘土、种子和植物残体混合样品，因为含有大量难以冲洗掉的粘土，其重量是试验一中步骤四得到的待测土壤种子库质量的3倍。
步骤五中显微镜的型号为PXS-2040VIZX21。
采用试验二的分离方法，鉴定用时间约1h，鉴定物种3种，其中碱蓬73个、虎尾草18个、藨草9个。
试验三、采用常规镜拣法对碱化草地土壤种子库快速分离，其过程按以下步骤实现：
一、用5cm直径的根钻在松嫩平原采集碱蓬群落(pH9.5)的土壤种子库取深度为由土壤表层至地下5cm，面积为19.625cm2的土壤为一个小组，3个土壤小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除土壤外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，得到未过筛的盐碱土壤；
三、选择镜拣法，在显微镜下鉴定。
步骤三中显微镜的型号为PXS-2040VIZX21。
采用试验二的分离方法，鉴定用时间约4h，鉴定物种3种，其中碱蓬62个、虎尾草19个、藨草5个。
综上所述采用本发明的分离方法，鉴定时间最短为15min，相比于常规水洗过滤法的1h和常规镜拣法的4h，节约了时间，此外采用本发明的分离方法，鉴定鉴定物种为3种，其中碱蓬78个、虎尾草22个、藨草12个。相比于常规水洗过滤法的鉴定物种为3种，其中碱蓬73个、虎尾草18个、藨草9个和常规镜拣法的鉴定物种3种，其中碱蓬62个、虎尾草19个、藨草5个。本发明的分离方法精确度更高，可用于分离和鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库。
Claims (6)
1.一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法按以下步骤实现：
一、于中重度盐碱化草地取深度为由土壤表层至地下5cm～10cm，面积为10cm2～50cm2的土壤为一个小组，每3～8个小组混合后，得到土壤种子库试样；
二、将步骤一得到的土壤种子库试样中大的土块捏碎，挑拣出除种子外的杂物后，置于室内自然风干，然后过筛孔直径为0.15mm的筛子，舍弃过筛的土壤，保留未过筛的盐碱土壤；
三、将步骤二得到的未过筛的盐碱土壤放入玻璃容器内，加水至水面高于土壤表面0.5cm～1cm，以搅拌速度为60r/min～120r/min，搅拌3s～5s，然后加入酸，以搅拌速度为15r/min～30r/min搅拌至无气泡产生，进行第二次加水，然后静置15min～30min后，以搅拌速度为60r/min～120r/min搅拌至玻璃容器内土壤样品成为悬浊液时倒入孔直径为0.15mm的尼龙网袋，得到土壤中的种子；其中所述的酸为浓盐酸、浓磷酸或摩尔浓度为5mol/L～10mol/L的稀酸，其中所述的第二次加水的水体积与土壤的质量比为3L～5L:1kg；
四、将步骤三得到的土壤中的种子用水冲洗3～5次，然后室温下干燥，得到待测土壤种子库；
五、选择萌发法或镜拣法，记录和鉴定步骤四得到的待测土壤种子库中物种种类和数量，完成中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的鉴定。
2.根据权利要求1所述的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于步骤一中中重度盐碱化地由土壤表层至地下深度为8cm取土。
3.根据权利要求1或2所述的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于步骤三中加水至水面高于土壤表面0.5cm～0.8cm。
4.根据权利要求3所述的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于步骤三中所述的摩尔浓度为5mol/L～10mol/L的稀酸为稀盐酸、稀磷酸或稀硫酸。
5.根据权利要求3所述的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于步骤三中然后加入酸，以搅拌速度为20r/min搅拌至无气泡产生。
6.根据权利要求3所述的一种快速鉴定中重度苏打盐碱化草地土壤种子库物种种类和数量的方法，其特征在于步骤四中将步骤三得到的土壤中的种子用水冲洗4次。
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