CN106226331A - 一种测定非根际区土壤反硝化的方法 - Google Patents
一种测定非根际区土壤反硝化的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106226331A CN106226331A CN201610563650.6A CN201610563650A CN106226331A CN 106226331 A CN106226331 A CN 106226331A CN 201610563650 A CN201610563650 A CN 201610563650A CN 106226331 A CN106226331 A CN 106226331A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- sample
- denitrification
- bulk
- method measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
Abstract
本发明提供一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,在生态系统中选取20m×20m的样地,在样地内,按野外梅花形采样方法,选取10个小单元;其次,在小单元内选取具有植物的取样点,在水平距离植物的东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土样混合,每方位小心挖取带有根系的土体,用土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤,用已灭菌的土壤刀将土壤装入已灭菌自封袋(非根际土壤),将取得土样立即放于具有冰块的保温箱保存,运回实验室;最后,利用灵敏度高,不需扰动土壤的15N同位素直接测定法,测定非根际区土壤反硝化速率。本发明对于进一步了解整个土壤微生物区系参与地球生物化学氮循环具有重要的作用。
Description
技术领域
本发明涉及生物地球化学领域,具体地说,涉及一种测定非根际区土壤反硝化的方法。
背景技术
土壤硝化作用是生物地球化学氮素循环的重要环节,在土壤微生物的作用下,土壤中的氨态氮被氧化成亚硝酸,并进一步被氧化成硝酸盐的过程;在其生物化学过程中产生的各种氮氧化物如NO、N2O,不仅是氮的损失的一个主要途径,而且污染大气。另外,N2O 是一种温室气体,进入大气后,会使O3保护层受到破坏,并直接危及大气层和生物圈。同时,N2O还可以与大气中的有机化学成分产生二次化学反应成为雾霾的主要来源,污染大气,给人类生活带来危害。而据政府间气候变化专门委员会(IPCC)研究指出,自1970年至2004年期间温室气体排放增加了70%。N2O是一种相对稳定的温室气体,其全球增温潜能是CO2的296倍,自1970年至2004年间,其浓度从工业革命前的270ppm上升到2005年的319ppm。
土壤微生物作为反硝化作用(denitrification)的主要参与者(图1),在非根际区土壤微生物活性具有独特的特性,因而非根际区土壤反硝化作用的测定方法的确定,对于认识非根际区土壤生态系统在调节着碳氮平衡、减缓大气中的N2O等温室气体浓度上升以及维护全球气候变化具有不可替代的作用。
一般认为是距离根表面l-5mm的薄层土壤为根际土壤,因而非根际区土壤是指直接受到植物根系影响的相对薄弱那一部分土壤范围。受植物根系生命活动的影响,非根际区根系分泌物对土壤生态系统的物质、能量交换的影响较为活跃,因而非根际区环境具有独特的物理、化学、生物特征,该区域的土壤反硝化过程也存在非根际效应。因此,非根际区土壤反硝化作用的测定对进一步了解土壤生态系统尤其是非根际区土壤氮素生物地球化学循环过程具有重要作用。
在现有的技术中,仅测定土壤释放N2O温室气体来研究土壤生态系统在调节碳氮平衡,而非根际区土壤反硝化过程的测定方法的确定目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种测定非根际区土壤反硝化的方法。
为了实现本发明目的,本发明首次提出非根际区土壤反硝化过程测定方法的概念,旨在提供一种定量测定非根际区土壤反硝化作用方法。
本发明的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,首先,在生态系统中选取20m×20m的样地,在样地内,按野外梅花形采样方法,选取10个1m×1m的小单元;其次,在小单元内选取具有植物的取样点,在水平距离植物20、80cm处取土样混合,用已灭菌的土壤刀剔除附着在根系上的大颗粒土壤,用已灭菌的土壤刀将非根际土壤装入已灭菌自封袋,将取得土样立即放于具有冰块的保温箱保存,运回实验室;最后,利用灵敏度高,不需扰动土壤的15N同位素直接测定法,测定非根际区土壤反硝化速率。
前述的方法,取回非根际土样在24h内进行测定。
前述的方法,15N同位素直接测定法中使用气体流动培养技术。
前述的方法,所述水平距离植物20、80cm处取土壤是指在东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土壤样品。
前述的方法,所述自封袋尺寸为:宽17cm ×长24cm。
前述的方法,所述挖取土壤样品体积为:长20cm ×宽20cm ×深50cm 带有根系的土体。
所述的生态系统包括森林、草地或农田。
本发明的优点效果如下:
土壤反硝化过程是生物地球化学氮循环以及N2O等温室气体释放的主要过程,在现有的技术中,仅测定整个土壤包括根系-微生物-凋落物复合系统释放N2O等温室气体来研究土壤生态系统在调节着生态系统碳、氮平衡,而对于非根际区土壤反硝化作用的确定目前尚无法直观的测定。因而,本发明通过剔除非非根际区土壤,提取非根际区土壤测定非根际区土壤反硝化作用,对于了解整个物质、能量交换的活跃的非根际区参与地球生物化学氮循环具有重要的作用,可以为政府间气候变化专门委员会(IPCC)对研究土壤微生物在应对全球温室气体排放的影响提供基础数据支撑;另外,对于认识非根际区生物环境在碳、氮平衡中起到的关键作用重要的指导意义。
附图说明
图1 土壤微生物参与土壤硝化作用的示意图。
图2 为小麦非根际区土壤反硝化作用的示意图。
图3 为玉米非根际区土壤反硝化作用的示意图。
图4 为本发明实施例中使用的梅花形取点方法。
图5 为本发明实施例中使用的8个方位取土样品的方法。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。若未特别指明,实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所用原料均为市售商品。
以下实施例中涉及的15N同位素直接测定土壤反硝化,使用气体流动培养技术。
实施例 测定农田非根际区土壤总硝作用的方法
首先,在小麦、玉米地中选取20m×20m的样地,在样地内,按野外梅花形采样方法(图3),选取10个1m×1m的小单元;其次,在小单元内选取具有植物的取样点,在水平距离植物20、80cm处的东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土样混合,每方位小心挖取长20cm ×宽20cm ×深50cm 带有根系的土体,用已灭菌的土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤,用已灭菌的土壤刀将非根际土壤装入宽17cm ×长24cm的已灭菌自封袋,将取得土样立即放于具有冰块的保温箱保存;最后,利用灵敏度高,不需扰动土壤的15N同位素直接测定法,测定非根际区土壤反硝化速率。
前述的方法,取回非根际土样在24h内进行测定。
前述的方法,15N同位素直接测定法中使用气体流动培养技术。
测定步骤如下:
1)在密闭系统中,使用连续流动的He或Ar来清除N2背景含量,
2)在不添加抑制剂的情况下,培养原位土柱来测定反硝化产生的N2和N2O;
3)气袋方法获取的N2和N2O样品,在同位素仪器上测定N2和N2O的15N同位素丰度值,计算得出土壤反硝化速率。
通过计算,小麦非根际区土壤反硝化作用分别为:3月份:10.58±3.27 μgN/kgSDW h;4月份:19.02±3.58.43 μgN/kg SDW h;5月份:32.02±4.38 μgN/kg SDW h;6月份:44.96±5.40 μgN/kg SDW h;7月份:55.85±8.38 μgN/kg SDW h;8月份:51.81±7.24 μgN/kg SDW h;9月份:32.74±4.27 μgN/kg SDW h;10月份:15.46±2.38 μgN/kg SDW h;11月份:5.94±2.34 μgN/kg SDW h;小麦地年平均非根际区土壤反硝化作用为29.82±18.25μgN/kg SDW h。
玉米地非根际区壤反硝化作用分别为:3月份:3.32±2.04 μgN/kg SDW h;4月份:10.32±3.35 μgN/kg SDW h;5月份:29.22±4.15 μgN/kg SDW h;6月份:37.95±5.174 μgN/kg SDW h;7月份:49.22±8.15 μgN/kg SDW h;8月份:45.96±7.01 μgN/kg SDW h;9月份:20.93±4.04 μgN/kg SDW h;10月份:11.07±2.15 μgN/kg SDW h;11月份:3.74±2.11μgN/kg SDW h; 玉米地年平均非根际区土壤反硝化作用为23.53±17.81 μgN/kg SDW h。
本发明也适用于草地或林地,虽然,上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进,这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于首先,在生态系统中选取20m×20m的样地,在样地内,按野外梅花形采样方法,选取10个1m×1m的小单元;其次,在小单元内选取具有植物的取样点,在水平距离植物20、80cm处取土样混合,用已灭菌的土壤刀剔除附着在根系上的大颗粒土壤,用已灭菌的土壤刀将非根际土壤装入已灭菌自封袋,将取得土样立即放于具有冰块的保温箱保存,运回实验室;最后,利用灵敏度高,不需扰动土壤的15N同位素直接测定法,测定非根际区土壤反硝化速率。
2.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于,取回非根际土样在24 h内进行测定。
3.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化速率的方法,其特征在于所述的15N同位素直接测定法中使用气体流动培养技术。
4.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于,所述水平距离植物20、80cm处取土壤是指在东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土壤样品。
5.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于,所述自封袋尺寸为:宽17cm ×长24cm。
6.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于,所述挖取土壤样品体积为:长20cm ×宽20cm ×深50cm 带有根系的土体。
7.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤反硝化作用的方法,其特征在于所述的生态系统包括森林、草地或农田。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610563650.6A CN106226331A (zh) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | 一种测定非根际区土壤反硝化的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610563650.6A CN106226331A (zh) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | 一种测定非根际区土壤反硝化的方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106226331A true CN106226331A (zh) | 2016-12-14 |
Family
ID=57519845
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610563650.6A Pending CN106226331A (zh) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | 一种测定非根际区土壤反硝化的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106226331A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102007846A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-04-13 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 大豆根瘤固氮量的检测方法 |
CN103728434A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-16 | 北京林业大学 | 一种测定森林枯落物对土壤硝化反硝化贡献率的方法 |
CN103728433A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-16 | 北京林业大学 | 一种测定植物根系对土壤硝化反硝化贡献率的方法 |
CN103760119A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-30 | 沈阳建筑大学 | 植物样品对土壤硝化作用抑制效果的测定方法 |
CN103940896A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 监测土壤氮动态的方法 |
CN105675435A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-06-15 | 中国科学院成都生物研究所 | 一种土壤呼吸、硝化、反硝化过程速率原位测量方法 |
-
2016
- 2016-07-18 CN CN201610563650.6A patent/CN106226331A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102007846A (zh) * | 2010-11-08 | 2011-04-13 | 中国科学院东北地理与农业生态研究所 | 大豆根瘤固氮量的检测方法 |
CN103728434A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-16 | 北京林业大学 | 一种测定森林枯落物对土壤硝化反硝化贡献率的方法 |
CN103728433A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-16 | 北京林业大学 | 一种测定植物根系对土壤硝化反硝化贡献率的方法 |
CN103760119A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-04-30 | 沈阳建筑大学 | 植物样品对土壤硝化作用抑制效果的测定方法 |
CN103940896A (zh) * | 2014-04-11 | 2014-07-23 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 监测土壤氮动态的方法 |
CN105675435A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-06-15 | 中国科学院成都生物研究所 | 一种土壤呼吸、硝化、反硝化过程速率原位测量方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
杨长明等: "模拟咸水入侵对崇明岛河岸带根际土壤微生物及反硝化作用的影响", 《应用生态学报》 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Oswald et al. | HONO emissions from soil bacteria as a major source of atmospheric reactive nitrogen | |
Voss et al. | The marine nitrogen cycle: recent discoveries, uncertainties and the potential relevance of climate change | |
Freney et al. | Gaseous loss of nitrogen from plant-soil systems | |
Reuer et al. | New estimates of Southern Ocean biological production rates from O2/Ar ratios and the triple isotope composition of O2 | |
Mitchell et al. | Cover crop effects on nitrous oxide emissions: role of mineralizable carbon | |
Hall et al. | Nitrogen oxide emissions after nitrogen additions in tropical forests | |
Arai et al. | Land use change affects microbial biomass and fluxes of carbon dioxide and nitrous oxide in tropical peatlands | |
Inubushi et al. | Microbial biomass carbon and methane oxidation influenced by rice cultivars and elevated CO2 in a Japanese paddy soil | |
Owens et al. | Nitrous oxide fluxes and soil oxygen dynamics of soil treated with cow urine | |
Arai et al. | A methanotrophic community in a tropical peatland is unaffected by drainage and forest fires in a tropical peat soil | |
Sun et al. | Soil resource status affects the responses of nitrogen processes to changes in temperature and moisture | |
Farquharson | Nitrification rates and associated nitrous oxide emissions from agricultural soils–a synopsis | |
Lan et al. | Denitrification and its product composition in typical Chinese paddy soils | |
Qi et al. | Differential responses of short-term soil respiration dynamics to the experimental addition of nitrogen and water in the temperate semi-arid steppe of Inner Mongolia, China | |
Uchida et al. | Effects of rice husk biochar and soil moisture on the accumulation of organic and inorganic nitrogen and nitrous oxide emissions during the decomposition of hairy vetch (Vicia villosa) mulch | |
Ladoni et al. | Which soil carbon fraction is the best for assessing management differences? A statistical power perspective | |
Wu et al. | Effects on greenhouse gas (CH4, CO2, N2O) emissions of conversion from over-mature forest to secondary forest and Korean pine plantation in northeast China | |
Kato et al. | Isotopomer and isotopologue signatures of N2O produced in alpine ecosystems on the Qinghai–Tibetan Plateau | |
Huang et al. | Soil prokaryotic community shows no response to 2 years of simulated nitrogen deposition in an arid ecosystem in northwestern China | |
CN106053780A (zh) | 一种测定土壤微生物对土壤反硝化贡献率的方法 | |
Berriel et al. | Cover crop selection by jointly optimizing biomass productivity, biological nitrogen fixation, and transpiration efficiency: application to two Crotalaria species | |
Rogovaya et al. | Carbon dioxide emission and soil microbial respiration activity of Chernozems under anthropogenic transformation of terrestrial ecosystems | |
Koegel et al. | Rapid nitrogen transfer in the Sorghum bicolor-Glomus mosseae arbuscular mycorrhizal symbiosis: Glomus mosseae arbuscular mycorrhizal symbiosis | |
Wei et al. | Variation in soil methane fluxes and comparison between two forests in China | |
Zhou et al. | Greenhouse Gas Emissions from Soils Amended with Cornstalk Biochar at Different Addition Ratios |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161214 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |