CN106644834A - 一种测定非根际区土壤氨化作用的方法 - Google Patents

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李法云
卢聪
刘建治
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Abstract

本发明提供一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，在生态系统中选取样地，在样地内，按野外多点混合采样方法布设取样点，选取具有植物的取样点小单元；在小单元内以植物为中心取土样混合，每方位小心挖取带有根系的土体；用已灭菌的土壤锤轻轻敲击土体，然后用已灭菌的土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤，并将土壤装入已灭菌自封袋，将取得的混合土样立即放于具有冰块的保温箱贮存，运回实验室；最后，利用土壤培养‑康维微量扩散分析法，测定非根际区土壤氨化作用。本发明对于进一步了解整个非根际区土壤氮素的地球生物化学循环具有重要的作用。

Description

一种测定非根际区土壤氨化作用的方法
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氨化作用的方法。
背景技术
土壤氨化作用（Ammonification）是生物地球化学氮（N）素循环的重要环节，在土壤氨化微生物的作用下，分解土壤中有机氮化物并产生氨（NH3）的过程。而氨一部分供植物或微生物同化，一部分被转变成硝酸盐另外一部分进入大气，一种碱性气体，氨气与水、酸性物质发生化学反应，而水吸收了二氧化硫、二氧化氮，变成液相亚硫酸和亚硝酸，在合适的氧化反应条件下转化成硫酸和硝酸，与氨发生中和反应，生成颗粒态的硫酸铵和硝酸铵氨，而硝酸铵、硫酸铵是PM2.5的重要来源，因而氨被认为是雾霾的元凶之一。
土壤氨化微生物作为氨化作用的主要参与者，在非根际区土壤氨化微生物活性具有独特的特性，因而非根际区土壤氨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碳氮平衡、认识雾霾的原因，以及重污染天气中二次颗粒物的形成具有重要的意义。
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，该区域的土壤氨化作用过程也存在非根际效应。因此，非根际区土壤氨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，仅测定整个土体中土壤氨化作用强度来研究土壤生态系统在调节碳氮平衡，而非根际区土壤氨化作用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氨化作用的方法。
为了实现本发明目的，本发明首次提出非根际区土壤氨化作用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氨化作用方法。
本发明提供一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，在生态系统中选取20m×20m的样地，在样地内，按野外多点混合采样方法布设取样点，选取12个具有植物的取样点小单元；在小单元内以植物为中心，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位，在水平距离植物20cm、50cm、80cm处取土样混合，每方位小心挖取带有根系长20cm×宽20cm×深50cm的土体；用已灭菌的土壤锤轻轻敲击土体，然后后已灭菌的土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤，并将土壤装入已灭菌自封袋（非根际土壤），将取得的混合土样立即放于具有冰块的保温箱贮存，运回实验室；最后，利用土壤培养-康维微量扩散分析法，测定非根际区土壤氨化作用。
前述的方法，获得的非根际土样在贮存过程中保持低温以保持土壤新鲜。
前述的方法，带回实验室的非根际土样24 h内进行并完成氨化作用的测定。
前述的方法，土壤培养法测定方法中使用添加蛋白胨培养，培养后经过氨化微生物释放的氨表示氨化作用的强度。
前述的方法，土壤培养法中培养后经过氨化微生物释放的氨具体采用康维微量扩散分析法进行测定。
前述的方法，所述在东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土壤样品，是在水平距离植物20cm、50cm、80cm处取的土壤样品。
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。
前述的方法，所述自封袋尺寸为：宽17cm×长24cm，材质为聚乙烯。
所述的生态系统包括森林、草地、湿地或农田。
本发明的优点效果如下：
土壤氨化作用过程是生物地球化学氮循环以及产生氨（NH3）的过程，在现有的技术中，仅测定整个土壤包括根系-微生物-凋落物复合系统产生氨（NH3）的过程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氨化作用的确定目前尚无法直观的测定。因而，本发明通过剔除根际区土壤，提取非根际区土壤测定非根际区土壤氨化作用，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）对研究非根际区土壤微生物在应对氨的过程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，以及认识雾霾的原因，以及重污染天气中二次颗粒物的形成具有重要的指导意义。
附图说明
图1 为小麦非根际区土壤氨化作用的示意图。
图2 为玉米非根际区土壤氨化作用的示意图。
图3 为本发明实施例中使用的多点混合采样方法。
图4 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土壤培养法测定土壤氨化作用，使用添加蛋白胨培养，培养后采用康维微量扩散分析法或蒸馏滴定法进行测定氨化微生物释放的氨。
实施例 测定农田非根际区土壤氨化作用的方法
首先，在小麦、玉米地中选取20m×20m的样地，在样地内，按野外多点混合采样方法布设取样点（图3），选取10个具有植物的取样点小单元；在小单元内以植物为中心，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位（图4），在水平距离植物20cm、50cm、80cm处取土样混合，每方位小心挖取带有根系长20cm×宽20cm×深50cm的土体；用已灭菌的土壤锤轻轻敲击土体，然后用已灭菌的土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤，并将土壤装入已灭菌宽17cm×长24cm自封袋（非根际土壤），将取得的混合土样立即放于具有冰块的保温箱贮存，运回实验室；最后，利用土壤培养-康维微量扩散分析法，测定非根际区土壤氨化作用。
前述的方法，取回非根际土样在24h内进行氨化作用强度的测定。
前述的方法，土壤培养法测定方法中使用添加蛋白胨培养，培养后经过氨化微生物释放的氨表示氨化作用的强度。
前述的方法，土壤培养法中培养后经过氨化微生物释放的氨具体采用康维微量扩散分析法进行测定。
测定步骤如下：
1）将过2mm筛的新鲜土壤，放置于150mL的广口瓶中，添加20g/L的蛋白胨溶液（不添加蛋白胨溶液为空白对照处理），用聚乙烯薄膜封口，室温培养；
2）将添加蛋白胨溶液与空白对照处理下土壤样品中加入水土比为10:1的1mol/L的KCl溶液，置于振荡机上震荡1h，过滤，取滤液用康维微量扩散分析法测定氨；
3）通过添加蛋白胨溶液与空白对照处理测定的氨的差值，计算得出土壤氨化作用。
通过计算，在小麦样地内非根际区土壤氨化作用的变化趋势呈现单峰型变化，在夏季达到峰值。其值分别为：3月份非根际区土壤氨化作用：0.114±0.065 mg/kg；4月份非根际区土壤氨化作用：0.154±0.072 mg/kg；5月份非根际区土壤氨化作用：0.377±0.088mg/kg；6月份非根际区土壤氨化作用：0.529±0.108 mg/kg；7月份非根际区土壤氨化作用：0.616±0.107 mg/kg；8月份非根际区土壤氨化作用：0.610±0.105 mg/kg；9月份非根际区土壤氨化作用：0.485±0.085 mg/kg；10月份非根际区土壤氨化作用：0.112±0.048 mg/kg；11月份非根际区土壤氨化作用：0.070±0.047 mg/kg；小麦地年平均非根际区土壤氨化作用为0.341±0.228 mg/kg。
在玉米样地内非根际区土壤氨化作用的变化趋势呈现单峰型变化，在夏季达到峰值。其值分别为：3月份非根际区土壤氨化作用：0.059±0.011 mg/kg；4月份非根际区土壤氨化作用：0.121±0.067 mg/kg；5月份非根际区土壤氨化作用：0.344±0.083 mg/kg；6月份非根际区土壤氨化作用：0.446±0.103 mg/kg；7月份非根际区土壤氨化作用：0.579±0.163 mg/kg；8月份非根际区土壤氨化作用：0.541±0.140 mg/kg；9月份非根际区土壤氨化作用：0.346±0.081 mg/kg；10月份非根际区土壤氨化作用：0.130±0.043 mg/kg；11月份非根际区土壤氨化作用：0.044±0.022 mg/kg；玉米地年平均非根际区土壤氨化作用为0.290±0.208 mg/kg。
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 (8)

1.一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，在生态系统中选取20m×20m的样地，在样地内，按野外多点混合采样方法布设取样点，选取12个具有植物的取样点小单元；在小单元内以植物为中心，按东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位，在水平距离植物20cm、50cm、80cm处取土样混合，每方位小心挖取带有根系长20cm×宽20cm×深50cm的土体；用已灭菌的土壤锤轻轻敲击土体，然后用已灭菌的土壤刀轻轻剔除附着在根系上的大颗粒土壤，并将非根际土壤装入已灭菌自封袋，将取得的混合土样立即放于具有冰块的保温箱贮存，运回实验室；最后，利用土壤培养-康维微量扩散分析法，测定非根际区土壤氨化作用。
2.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于，获得的非根际土样在贮存过程中保持低温以保持土壤新鲜。
3.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于，带回实验室的非根际土样24 h内进行并完成氨化作用的测定。
4.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于所述的土壤培养法测定方法中使用添加蛋白胨培养，培养后经过氨化微生物释放的氨表示氨化作用的强度。
5.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于所述的土壤培养法中培养后经过氨化微生物释放的氨具体采用康维微量扩散分析法或蒸馏滴定法进行测定。
6.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于，所述在东、南、西、北、东南、东北、西南、西北8个方位取土壤样品，是在水平距离植物20cm、50cm、80cm处取的土壤样品。
7.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于，所述自封袋尺寸为：宽17cm×长24cm，材质为聚乙烯。
8.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤氨化作用的方法，其特征在于所述的生态系统包括森林、草地、湿地或农田。
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