一種測定土壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物地球化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測定土壤吸附態(tài)氨基酸對植物 氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮素是生物合成氨基酸、蛋白質(zhì)及其它含氮有機(jī)物的大量營養(yǎng)元素，在植物的生 命活動中發(fā)揮極其重要的作用。氨基酸作為土壤有機(jī)氮的一種重要存在形式，近來逐漸引 起人們的重視。土壤中氨基酸分為游離態(tài)和吸附，前者濃度很低，僅為1~158 μmol/L ; 而吸附在土壤固體表面的氨基酸含量遠(yuǎn)高于游離氨基酸，大約占土壤氨基酸總量的88%~ 92%。與無機(jī)氮相比，雖然氨基酸態(tài)氮含量很低，但半衰期短、總流通量大的特點使其理論上 可滿足植物對氮素營養(yǎng)的需求。已經(jīng)證實植物能夠直接吸收、利用環(huán)境介質(zhì)中各種分子態(tài) 氨基酸，且多種植物的氨基酸轉(zhuǎn)運基因已經(jīng)被分離和克隆出來。在一些極地苔原、高山、森 林生態(tài)系統(tǒng)中，植物對氨基酸態(tài)氮的吸收甚至高于無機(jī)氮，表明氨基酸態(tài)氮有可能作為植 物的一種重要營養(yǎng)氮源。
[0003] 氨基酸作為植物和微生物的優(yōu)良碳源和氮源，二者對其吸收存在激烈競爭。目前 我們對土壤氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)的認(rèn)識主要是建立在15N同位素示蹤和13CV14C示蹤技 術(shù)的基礎(chǔ)上，常規(guī)水培、土培、離體根培養(yǎng)和田間原位培養(yǎng)是評估土壤氨基酸生物有效性的 常見方法。然而，水培培養(yǎng)中植物和微生物對氨基酸的競爭吸收程度較根際土壤中顯著降 低，且由于缺少土壤對外加氨基酸的物理阻滯，可能會造成植物對氨基酸吸收能力的高估； 土培培養(yǎng)主要采用根外注射模擬培養(yǎng)方法，容易導(dǎo)致氨基酸分布不均勻，造成局部的養(yǎng)分 "熱點"，也可能造成氨基酸對植物的氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)的高估；離體根培養(yǎng)由于破壞了植物的正 常生理機(jī)能，不能反映植物的真實吸收情況。當(dāng)前的分析測試技術(shù)也存在一些不容忽視的 問題，如氨基酸吸收的長期無菌要求、同位素示蹤技術(shù)的缺陷等?？傊藗儗?zhǔn)確評價氨 基酸的生物有效性仍存在很大的爭議。隨著農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展熱潮的不斷高漲，植物的有機(jī) 營養(yǎng)問題越來越引起人們的高度重視。因此，研宄和開發(fā)一種測定土壤氨基酸生物有效性 的新型方法，對于明確土壤氨基酸對植物的真實氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)，進(jìn)一步揭示土壤肥力本質(zhì)和 氮素循環(huán)都具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于設(shè)計提供一種測定土壤吸附態(tài)氨基 酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法的技術(shù)方案。
[0005] 所述的一種測定土壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其特征在于包括 如下步驟： 1) 對采集土壤進(jìn)行風(fēng)干和研磨處理，過20目篩備用； 2) 在常溫下，用強(qiáng)鹽硫酸鉀溶液對土壤進(jìn)行反復(fù)淋洗處理，洗脫土壤表面吸附的氨基 酸； 3) 將淋洗過的土壤置于高壓滅菌鍋中進(jìn)行高溫高壓蒸汽滅菌處理，使土壤中的微生物 失活； 4) 向滅菌處理過的土壤添加一系列不同濃度的15N標(biāo)記甘氨酸溶液進(jìn)行吸附試驗，濃 度分別為 〇，5，10，15，30，60，120，240，480，700，800，1000，1200 mg/L，經(jīng)震 蕩、離心、過濾后，根據(jù)吸附前后溶液中甘氨酸濃度差計算土壤的甘氨酸吸附曲線； 5) 預(yù)先培養(yǎng)好無菌幼苗，根據(jù)步驟4)中的甘氨酸吸附曲線，選擇其吸附飽和點和半飽 和點的土壤，在無菌培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行水稻幼苗的培養(yǎng)試驗，21天后收獲，根據(jù)以下公式（1)和 公式（2)計算氨基酸態(tài)氮的吸收、及氨基酸對水稻的氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率：
【主權(quán)項】
1. 一種測定±壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其特征在于包括如下步 驟： 1) 對采集±壤進(jìn)行風(fēng)干和研磨處理，過20目篩備用； 2) 在常溫下，用強(qiáng)鹽硫酸鐘溶液對±壤進(jìn)行反復(fù)淋洗處理，洗脫±壤表面吸附的氨基 酸； 3) 將淋洗過的±壤置于高壓滅菌鍋中進(jìn)行高溫高壓蒸汽滅菌處理，使±壤中的微生物 失活； 4) 向滅菌處理過的±壤添加一系列不同濃度的"N標(biāo)記甘氨酸溶液進(jìn)行吸附試驗，濃 度分別為 0，5，10，15，30，60，120，240，480，700，800，1000，1200mg/l，經(jīng)震 蕩、離屯、、過濾后，根據(jù)吸附前后溶液中甘氨酸濃度差計算±壤的甘氨酸吸附曲線； 5) 預(yù)先培養(yǎng)好無菌幼苗，根據(jù)步驟4)中的甘氨酸吸附曲線，選擇其吸附飽和點和半飽 和點的±壤，在無菌培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行水稻幼苗的培養(yǎng)試驗，21天后收獲，根據(jù)W下公式（1)和 公式（2)計算氨基酸態(tài)氮的吸收、及氨基酸對水稻的氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率：
式（1)中，化;水稻幼苗對±壤吸附態(tài)氨基酸的吸收，單位：嗦/株； 水稻幼苗全氮含量，單位：嗦/株； 4:標(biāo)記處理水稻幼苗"N同位素原子百分超，單位；％ ; 年：未標(biāo)記處理水稻幼苗"N同位素原子百分超，單位；％ ; 4:甘氨酸培養(yǎng)液中"N同位素原子百分超，單位；％ ; 式（2)中，疋。;±壤吸附態(tài)甘氨酸對水稻幼苗的氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率，單位；％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定±壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其 特征在于步驟2)中硫酸鐘溶液濃度為0. 5mol/l，具體淋洗方法為；稱取5克風(fēng)干±放入 50ml離屯、管，加入25ml的0. 5mol/L的硫酸鐘溶液，加入2滴氯仿溶液，在150轉(zhuǎn)/min條 件下震蕩60min，在4000轉(zhuǎn)/min條件下離屯、lOmin，過濾，W上淋洗過程重復(fù)5次。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定±壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其 特征在于步驟3)中滅菌溫度為121°C，滅菌時間30min;滅菌后±壤攬拌均勻，滅菌過程重 復(fù)3次。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定±壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其 特征在于步驟4)中甘氨酸溶液由無菌水配置，并經(jīng)0. 22ym的微孔濾膜過濾得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測定±壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，其 特征在于步驟5)中無菌幼苗具體培養(yǎng)方法為：取水稻種子采用70%酒精浸1min-無菌水 沖3次-2%次氯酸鋼浸5min-無菌水沖5次-0. 1%氯化隸浸5min-無菌水沖6次的組 合滅菌程序，種子發(fā)芽后，播于含約10ml營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基的培養(yǎng)皿進(jìn)行菌檢，得到無菌幼 苗。
【專利摘要】一種測定土壤吸附態(tài)氨基酸對植物氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率的方法，屬于生物地球化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。其包括如下步驟：對采集土壤進(jìn)行風(fēng)干和研磨處理，過篩備用；用強(qiáng)鹽硫酸鉀溶液對土壤進(jìn)行反復(fù)淋洗處理；將淋洗過的土壤置于高壓滅菌鍋中進(jìn)行高溫高壓蒸汽滅菌處理；向滅菌處理過的土壤添加不同濃度的15N標(biāo)記甘氨酸溶液進(jìn)行吸附試驗，經(jīng)震蕩、離心、過濾后，根據(jù)吸附前后溶液中甘氨酸濃度差計算土壤的甘氨酸吸附曲線；根據(jù)甘氨酸吸附曲線，選擇其吸附飽和點和半飽和點的土壤，在無菌培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行水稻幼苗的培養(yǎng)試驗，21天后收獲，計算氨基酸態(tài)氮的吸收、及氨基酸對水稻的氮營養(yǎng)貢獻(xiàn)率。本發(fā)明對揭示土壤有機(jī)氮的肥力本質(zhì)及生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)都具有重要作用。
【IPC分類】G01N33-24
【公開號】CN104792967
【申請?zhí)枴緾N201510171543
【發(fā)明人】曹小闖, 吳良?xì)g, 馬慶旭, 李曉艷, 朱練峰, 張均華, 禹盛苗, 金千瑜
【申請人】中國水稻研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月13日