本發(fā)明涉及生物地球化學(xué)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種測定非根際區(qū)土壤固氮作用的方法。

背景技術(shù)：

土壤固氮作用（Nitrogen fixation）是生物地球化學(xué)氮（N）素循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，在土壤固氮微生物的作用下，將分子態(tài)氮被還原成氨和其他含氮化合物的過程。在地殼中含有極少的可溶性無機氮鹽，而所有生物幾乎都需要依賴固氮生物固定大氣中的氮提供養(yǎng)分來源而生存，因此生物固氮對維持自然界的氮循環(huán)起著極為重要的作用。對固氮作用的研究和利用能為農(nóng)業(yè)開辟肥源，對維持和提高土壤肥力具有知道意義。

土壤固氮微生物作為固氮作用的主要參與者，在非根際區(qū)土壤氨化微生物活性具有獨特的特性，因而非根際區(qū)土壤固氮作用的測定方法的確定，對于認(rèn)識非根際區(qū)土壤生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)著碳氮平衡具有重要的意義。一般認(rèn)為是距離根表面1-5mm的薄層土壤為根際土壤，因而非根際區(qū)土壤是指直接受到植物根系影響的相對薄弱那一部分土壤范圍。受植物根系生命活動的影響，非根際區(qū)根系分泌物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量交換的影響較為活躍，因而非根際區(qū)環(huán)境具有獨特的物理、化學(xué)、生物特征，該區(qū)域的土壤固氮作用過程也存在非根際效應(yīng)。因此，非根際區(qū)土壤固氮作用的測定對進(jìn)一步了解土壤生態(tài)系統(tǒng)尤其是非根際區(qū)土壤氮素生物地球化學(xué)循環(huán)過程具有重要作用。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，僅測定整個土體中土壤固氮作用強度來研究土壤生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)碳氮平衡，而非根際區(qū)土壤固氮作用過程的測定方法的確定目前尚未見報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種測定非根際區(qū)土壤固氮作用的方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明首次提出非根際區(qū)土壤固氮作用過程測定方法的概念，旨在提供一種定量測定非根際區(qū)土壤固氮作用方法。

本發(fā)明提供一種測定非根際區(qū)土壤固氮作用的方法，在生態(tài)系統(tǒng)中選取20m×20m的樣地，在樣地內(nèi)，按野外多點混合采樣方法布設(shè)取樣點，選取12個具有植物的取樣點小單元；在小單元內(nèi)以植物為中心，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北8個方位，在水平距離植物20cm、50cm、80cm處取土樣混合，每方位小心挖取帶有根系長20cm×寬20cm×深50cm的土體；用已滅菌的土壤錘輕輕敲擊土體，然后后已滅菌的土壤刀輕輕剔除附著在根系上的大顆粒土壤，并將土壤裝入已滅菌自封袋（非根際土壤），將取得的混合土樣立即放于具有冰塊的保溫箱貯存，運回實驗室；最后，利用土壤培養(yǎng)-凱氏定氮法，測定非根際區(qū)土壤固氮作用。

前述的方法，獲得的非根際土樣在貯存過程中保持低溫以保持土壤新鮮。

前述的方法，帶回實驗室的非根際土樣24 h內(nèi)進(jìn)行并完成固氮作用的前期培養(yǎng)。

前述的方法，土壤培養(yǎng)法測定方法中使用添加蛋白胨培養(yǎng)，培養(yǎng)后經(jīng)過固氮微生物固定的氮含量表示固氮作用的強度。

前述的方法，土壤培養(yǎng)法中培養(yǎng)后經(jīng)過固氮微生物固定的氮含量具體采用凱氏定氮法測定。

前述的方法，所述在東、南、西、北、東南、東北、西南、西北8個方位取土壤樣品，是在水平距離植物20cm、50cm、80cm處取的土壤樣品。

前述的方法，所述挖取土壤樣品體積為：長20cm ×寬20cm ×深50cm 帶有根系的土體。

前述的方法，所述自封袋尺寸為：寬17cm ×長24cm，材質(zhì)為聚乙烯。

所述的生態(tài)系統(tǒng)包括森林、草地、濕地或農(nóng)田。

本發(fā)明的優(yōu)點效果如下：

土壤固氮作用過程是生物地球化學(xué)氮循環(huán)以及在土壤固氮微生物的作用下將分子態(tài)氮被還原成氨和其他含氮化合物的過程，在現(xiàn)有的技術(shù)中，僅測定整個土壤包括根系-微生物-凋落物復(fù)合系統(tǒng)固氮強度來研究土壤生態(tài)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)著生態(tài)系統(tǒng)碳、氮平衡，而對于非根際區(qū)土壤固氮作用的確定目前尚無法直觀的測定。因而，本發(fā)明通過剔除根際區(qū)土壤，提取非根際區(qū)土壤測定非根際區(qū)土壤固氮作用，對于了解整個物質(zhì)、能量交換的活躍的非根際區(qū)參與地球生物化學(xué)氮循環(huán)具有重要的作用，可以為農(nóng)業(yè)部門對研究非根際區(qū)土壤固氮微生物在將大氣中分子態(tài)氮還原為氨及其它含氮化合物且為農(nóng)作物利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐；另外，對于認(rèn)識非根際區(qū)生物環(huán)境在碳、氮平衡中起到的關(guān)鍵作用重要。

附圖說明

圖1 為大豆非根際區(qū)土壤固氮作用的示意圖。

圖2 為紫花苜蓿非根際區(qū)土壤固氮作用的示意圖。

圖3 為本發(fā)明實施例中使用的多點混合采樣方法。

圖4 為本發(fā)明實施例中使用的8個方位取土樣品的方法。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所用原料均為市售商品。

以下實施例中涉及的土壤培養(yǎng)法測定土壤固氮作用，使用添加葡萄糖培養(yǎng)，培養(yǎng)一段時期后采用凱氏定氮法進(jìn)行測定固氮微生物固定的氮含量。

實施例 測定農(nóng)田（大豆）、草地（紫花苜蓿）非根際區(qū)土壤固氮作用的方法

首先，在大豆、紫花苜蓿地中選取20m×20m的樣地，在樣地內(nèi)，按野外多點混合采樣方法布設(shè)取樣點（圖3），選取10個具有植物的取樣點小單元；在小單元內(nèi)以植物為中心，按東、南、西、北、東南、東北、西南、西北8個方位（圖4），在水平距離植物20cm、50cm、80cm處取土樣混合，每方位小心挖取帶有根系長20cm×寬20cm×深50cm的土體；用已滅菌的土壤錘輕輕敲擊土體，然后用已滅菌的土壤刀輕輕剔除附著在根系上的大顆粒土壤，并將土壤裝入已滅菌寬17cm ×長24cm自封袋（非根際土壤），將取得的混合土樣立即放于具有冰塊的保溫箱貯存，運回實驗室；最后，利用土壤培養(yǎng)-凱氏定氮法，測定非根際區(qū)土壤固氮作用。

前述的方法，取回非根際土樣在24h內(nèi)進(jìn)行固氮作用的前期培養(yǎng)。

前述的方法，土壤培養(yǎng)法測定方法中使用添加葡萄糖培養(yǎng)，培養(yǎng)后經(jīng)過固氮微生物固定的氮含量表示固氮作用的強度。

前述的方法，土壤培養(yǎng)法中培養(yǎng)后經(jīng)過固氮微生物固定的氮含量采用凱氏定氮法進(jìn)行測定。

測定步驟如下：

1）稱取100g過2mm篩的新鮮土壤，放置于150mL的廣口瓶中，添加2g葡萄糖，拌勻（不添加葡萄糖為空白對照處理），加入蒸餾水至持水量為60%，用聚乙烯薄膜封口，室溫培養(yǎng)30d；

2）將培養(yǎng)后土壤樣品立即烘干，磨碎過0.149mm篩，用凱氏定氮法測定土壤中全氮；

3）通過添加葡萄糖與空白對照處理測定的全氮間的差值，計算得出土壤固氮作用強度。

通過計算，在農(nóng)田-大豆地內(nèi)非根際區(qū)土壤固氮作用的變化趨勢呈現(xiàn)單峰型變化，在夏季達(dá)到峰值。其值分別為：3月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.137±0.072 mg/kg；4月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.185±0.079 mg/kg；5月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.452±0.096 mg/kg；6月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.635±0.119 mg/kg；7月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.739±0.117 mg/kg；8月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.731±0.115 mg/kg；9月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.582±0.094 mg/kg；10月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.134±0.052 mg/kg；11月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.084±0.051 mg/kg；大豆地年平均非根際區(qū)土壤固氮作用為0.409±0.251 mg/kg。

在草地-紫花苜蓿樣地地內(nèi)非根際區(qū)土壤固氮作用的變化趨勢呈現(xiàn)單峰型變化，在夏季達(dá)到峰值。其值分別為：3月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.068±0.012 mg/kg；4月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.140±0.074 mg/kg；5月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.395±0.092 mg/kg；6月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.513±0.115 mg/kg；7月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.666±0.101 mg/kg；8月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.622±0.116 mg/kg；9月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.398±0.090 mg/kg；10月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.150±0.048 mg/kg；11月份非根際區(qū)土壤固氮作用：0.051±0.025 mg/kg；紫花苜蓿地年平均非根際區(qū)土壤固氮作用為0.334±0.239 mg/kg。

本發(fā)明也適用于濕地或林地，雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。