[发明专利]一种测定土壤氨基酸营养贡献的方法

说明书

技术领域

本说明属于土壤科学领域，涉及一种测定土壤氨基酸营养贡献的方法。

背景技术

在过去几十年的植物营养研究中，无机氮营养得到了深入且广泛的研究，而有机氮营养的研究却相对缺乏。然而，无机氮尤其是化学氮肥的广泛应用，在提高了作物产量的同时，也带来了农产品品质下降、环境污染、植物抗病性差、农药残留等一系列问题。随着有机农业和有机食品的不断发展，植物有机营养越来越得到大家的重视。近年来的研究发现，植物不仅能够吸收铵态氮、硝态氮这样的无机分子，还可以吸收氨基酸、多肽、血红蛋白、核酸等简单或复杂有机物质，而无需将这些有机物质分解为无机氮后才可以被植物吸收利用。氨基酸是土壤中含量较为丰富的且生物有效性较高的有机氮，因此有机氮营养也多针对氨基酸进行研究。

然而，氨基酸在自然环境下对植物的营养贡献仍然难以准确估计。土壤中氨基酸周转速率较快，一般几小时内就可以周转一次，且一直处于动态变化中，因此采用传统方法难以进行准确计算。同位素标记是研究有机氮营养的重要方法，然而单一标记难以区分植物吸收分子态氨基酸还是经微生物分解后的含氮的其他化合物。双标记技术是指采用¹³C、¹⁵N标记的氨基酸，植物吸收分子态氨基酸后，其植物体内的¹³C、¹⁵N呈现一定的线性相关性，根据线性关系就可以推算植物吸收的分子态氨基酸的数量。此方法为定量研究氨基酸的生物有效性提供了重要基础，但其也存在重要的缺陷：1)微生物分解标记氨基酸后，¹³C仍可能以其他方式进入植物体，这就混淆了分子态氨基酸的吸收；2)植物根系吸收的¹³C会通过呼吸作用排出体外，影响了计算的准确性；3)标记物质会被微生物快速分解，难以进行长期的试验。总而言之，双标记技术只适合短期培养试验，难以长期评估自然状态下的氨基酸生物有效性。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种测定土壤氨基酸营养贡献的方法，是一种利用微积分分段拟合，定量评价在微生物存在条件下氨基酸对植物生长的营养贡献的方法。通过以下步骤实现：

(1)土壤准备：采集试验点0-15cm表层土壤，取回后过4mm筛，剔除明显的石块及根系，阴凉通风处自然风干后过2mm筛，装袋备用；

(2)植物种植：取上述制备好的土壤2000g于高、口径分别为17cm、12.5cm的塑料盆中，该塑料盆底部不含透水孔，在土体中均匀插入5-10根中空的且外壁上布满小孔的聚乙烯管，将已经发芽的玉米种子种植在塑料盆中心，待玉米长到2cm高时，挑选生长一致的玉米苗；

塑料盆底部无透水孔，可以避免后期添加标记物流失，插入聚乙烯管可以使得土体通气性更好，根系生长均匀，且有利于添加的标记物质快速在整个土体中均匀扩散；

(3)第一次添加标记物：待挑选后的玉米苗再发芽1-2d后，选三盆，向每个聚乙烯管中添加含0.001-0.00001mmolL^-1、标记丰度为99.8％的¹³C，¹⁵N-Glycine(甘氨酸)溶液20ml，每盆共加100-200ml，未加标记氨基酸溶液的其它塑料盆采用相同方法添加超纯水100-200ml；

(4)样品收集：添加0.001-0.00001mmolL^-1标记丰度为99.8％的¹³C，¹⁵N-Glycine溶液的塑料盆，玉米吸收4h后，尽快破坏性采样，将土壤与根系分离开来后，迅速用自来水冲洗根系，之后在超声波中清洗5min，用0.5molL^-1氯化钙冲洗三次，纯净水冲洗三次，最后放置于冻干机冷冻干燥后，称重，用球磨仪粉碎，样品高温消煮氧化，全氮含量用半微量凯氏定氮仪蒸馏，最后用0.01mol L^-1硫酸滴定，采用同位素质谱仪测定植株不同部位的¹⁵N丰度值，采集植物样品的同时，将新鲜的土壤迅速收集起来，放入4℃冰箱中保存，待试验所有土壤样品收集完成后，测定土壤鲜样中水溶性氨基酸的含量；