CN106771054A - 一种测定非根际区土壤纤维素分解作用的方法 - Google Patents

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涂志华
范志平
李法云
刘建治
卢聪
尉永键
石亮
王勇
黄柯
潘进超
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    • G01N33/24—Earth materials

Abstract

本发明提供一种测定非根际区土壤纤维素分解作用的方法，在生态系统中样地，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‑埋布片法，测定非根际区土壤纤维素分解作用强度。本发明对于进一步了解整个非根际区土壤地球生物化学碳素循环具有重要的作用。

Description

一种测定非根际区土壤纤维素分解作用的方法
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纤维素分解作用的方法。
背景技术
土壤纤维素分解作用（Cellulose decomposition）是生物地球化学碳（C）素循环的重要环节，在土壤纤维素分解性微生物的作用下，土壤中的纤维素生成CO2和H2O与醇和有机酸的过程。对纤维素分解作用强度的直接影响着土壤的熟化进程和有机质的输入，表征着土壤微生物活性及土壤肥力的指标之一，对认识土壤的生态化学过程尤其是生态系统碳循环过程的认识具有重要的作用。
土壤微生物作为纤维素分解作用强度的主要参与者，在非根际区土壤纤维素分解性微生物活性具有独特的特性，因而非根际区土壤纤维素分解作用强度的测定方法的确定，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，该区域的土壤纤维素分解作用强度过程也存在非根际效应。因此，非根际区土壤纤维素分解作用强度的测定对进一步了解土壤生态系统尤其是非根际区土壤碳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纤维素分解作用强度来研究土壤生态系统在调节碳氮平衡，而非根际区土壤纤维素分解作用强度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纤维素分解作用强度的方法。
为了实现本发明目的，本发明首次提出非根际区土壤纤维素分解作用强度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纤维素分解作用强度方法。
本发明提供一种测定非根际区土壤纤维素分解作用强度的方法，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-埋布片法，测定非根际区土壤纤维素分解作用强度。
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内进行并完成纤维素分解作用强度的前期培养。
前述的方法，埋布片法是掩埋去除淀粉的棉布片，培养一段时间后，布片的质量变化表示纤维素分解作用强度。
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：
土壤纤维素分解作用强度过程是生物地球化学碳循环以及在土壤纤维素分解性微生物的作用下，土壤中的纤维素生成CO2和H2O与醇和有机酸的过程。在现有的技术中，仅测定整个土壤包括根系-微生物-凋落物复合系统土壤纤维素分解强度来研究土壤生态系统在调节着生态系统碳平衡，而对于非根际区土壤纤维素分解作用强度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纤维素分解作用强度，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碳循环具有重要的作用，可以为对研究非根际区土壤纤维素分解性微生物在将土壤中纤维素分解为生成CO2和H2O与醇和有机酸提供基础数据支撑；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。
附图说明
图1 为侧柏非根际区土壤纤维素分解作用强度的示意图。
图2 为油松非根际区土壤纤维素分解作用强度的示意图。
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纤维素分解作用强度，使用埋布片法，将去除淀粉的棉布片培养一段时期后测定纤维素分解性微生物分解纤维素的含量。
实施例 测定侧柏、油松林地非根际区土壤纤维素分解作用的方法
首先，在侧柏、油松林地中选取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-埋布片法，测定非根际区土壤纤维素分解作用强度。
前述的方法，取回非根际土样在24h内进行纤维素分解作用强度的前期培养。
前述的方法，土壤培养埋布片法是掩埋去除淀粉的棉布片，培养一段时间后，布片的质量变化表示纤维素分解作用强度。
测定步骤如下：
1）将棉布片剪成5cm×3cm大小，放置于1g/L的H2SO4溶液中，煮沸，直至布条与碘液不呈蓝色反应为止，清洗，烘干，并称重，去淀粉棉布片制备完成；
2）称取2份100g新鲜土壤样品，一份平铺于培养皿中，然后平铺放置去淀粉棉布片，再覆盖另一份新鲜土壤，室温培养10d；
3）培养结束后，将棉布片取出，小心清洗表面的土壤颗粒，烘干，称重，两次的重量差即为纤维素分解的量。
通过计算，在侧柏林地非根际区土壤纤维素分解作用强度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月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：1.168±0.705%；4月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：1.568±0.772%；5月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：3.842±0.944%；6月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：5.395±1.164%；7月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：6.280±1.151%；8月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：6.217±1.130%；9月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：4.949±0.921%；10月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：1.141±0.513%；11月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：0.713±0.505%；年平均非根际区土壤纤维素分解作用强度为0.409±0.251%。
在油松林地内非根际区土壤纤维素分解作用强度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月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：0.604±0.114%；4月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：1.243±0.707%；5月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：3.518±0.876%；6月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：4.570±1.091%；7月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：5.927±0.960%；8月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：5.534±1.100%；9月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：3.544±0.853%；10月份非根际区土壤纤维素分解作用强度：1.333±0.454%；11月份非根际区土壤纤维素分解作用强度： 0.450±0.234%；年平均非根际区土壤纤维素分解作用强度为2.969±2.125%。
本发明也适用于湿地或草地，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 (6)

1.一种测定非根际区土壤纤维素分解作用的方法，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-埋布片法，测定非根际区土壤纤维素分解作用强度。
2.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤纤维素分解作用强度的方法，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纤维素分解作用强度的方法，其特征在于，带回实验室的非根际土样24 h内进行并完成纤维素分解作用强度的前期培养。
4.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤纤维素分解作用强度的方法，其特征在于所述的埋布片法是掩埋去除淀粉的棉布片，培养一段时间后，布片的质量变化表示纤维素分解作用强度。
5.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤纤维素分解作用强度的方法，其特征在于，所述自封袋尺寸为：宽17cm ×长24cm，材质为聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的一种测定非根际区土壤纤维素分解作用强度的方法，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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