[发明专利]一种区分土壤N2O微生物排放源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤微生物分子生态学，具体的说是一种区分土壤N₂O微生物排放源的方法。

背景技术

氧化亚氮（N₂O）是重要的三大温室气体之一，它的增温潜势是CO₂的298倍（百年时间尺度上），而且还参与了臭氧层的破坏。土壤被认为是陆地生态过程中的主要N₂O排放来源，土壤排放N₂O过程的区分一直以来是一个棘手的难题。土壤中产生N₂O的过程较多，主要涉及到硝化、反硝化、硝化细菌的反硝化作用等，而且这些过程在土壤中可能同时发生。另外，土壤产生N₂O的过程受到许多因子的影响，如温度、水分含量、pH、可利用氮等，这些因子之间的相互作用、相互影响，使得土壤产生N₂O的过程变得更为复杂。事实上所检测到的土壤排放的N₂O是这些因子共同作用的结果。因此，准确地区分土壤的N₂O排放源是有针对性地制定合理的土壤N₂O减排措施的前提与依据。

前期的研究多采用C₂H₂对土壤中硝化过程或反硝化过程进行抑制，测定土壤排放的N₂O，可以估计硝化过程、反硝化过程对土壤排放N₂O的相对贡献。由于在培养过程中土壤微生物对C₂H₂的分解会导致C₂H₂浓度不断下降，以至于不能完全抑制土壤的硝化作用，使实验的结果造成偏差。近年来，稳定同位素技术已被证明是研究土壤N₂O排放的不同微生物过程相对贡献的有力工具。细菌的纯培养实验显示硝化细菌的硝化作用比反硝化细菌的反硝化作用对¹⁵N的同位素分馏作用大。这就意味着，假如当底物的同位素值相同时，硝化作用比反硝化作用产生的N₂O的δ¹⁵N更偏向负值。基于此，有些学者研究了不同时期土壤排放N₂O过程的转变。另外，有些研究对NH₄⁺或NO₃^-底物进行了¹⁵N或¹⁸O的同位素标记，并施加到土壤中进行培养，测定被标记的N₂O的排放，进而判断N₂O的产生过程及其这些过程的相对贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区分农田土壤N₂O排放源的方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种区分土壤N₂O微生物排放源的方法，将待分析土壤处理后测定其所排放N₂O的同位素δ¹⁵N值以及土壤产生N₂O过程中相关微生物基因的拷贝数，基因丰度与δ¹⁵N-N₂O的丰度值间相关性检验p<0.05的功能微生物群体，即为对土壤N₂O排放起重要作用的微生物群体。

所述土壤为农田土壤、森林土壤和草地土壤。所述待分析土壤在不含N₂O的人造空气中培养。所述待分析土壤在不含N₂O的人造空气中以25~28℃条件下，培养1-45h。

将待分析土壤处理后，采用稳定同位素比率质谱仪测定其排放的N₂O的同位素，以荧光定量PCR测定土壤产生N₂O过程中相关微生物基因的拷贝数，基因丰度与δ¹⁵N-N₂O的丰度值间相关性检验p<0.05的功能微生物群体，即为对土壤N₂O排放起重要作用的微生物群体。

本发明所具有的优点：

1.本发明提出了一种能够精确区分土壤中产生N₂O的主要微生物群体的技术，即应用稳定同位素测定法结合土壤微生物分子生态学手段分析土壤N₂O排放的同位素特征值与土壤功能微生物群体数量的相关关系，从而寻找对土壤排放N₂O贡献较大的特定微生物群体。