[发明专利]测定土壤氨基酸对植物生长营养贡献的装置及用途

说明书

技术领域

本发明属于有机营养研究领域，尤其涉及一种测定土壤氨基酸对植物生长营养贡献的装置及用途。

背景技术

植物有机营养是我国植物营养学研究的重要方向之一，是植物营养研究的拓展和深入。随着同位素质谱仪、核磁共振仪及气相色谱-质谱联用仪的广泛应用，国内外诸多研究业已证实许多植物能够直接吸收利用环境介质中的多种氨基酸、核酸、多肽及小分子蛋白质（崔晓阳.植物对有机氮的利用及其在自然生态系统中的意义.生态学报.2007）。因为土壤中氨基酸种类较多，通量较大，且大多数关于有机营养的研究都集中于氨基酸上，一般将土壤氨基酸作为土壤有机氮的代名词。随着植物有机营养研究的深入，尤其是植物吸收土壤中分子态氨基酸的研究，改变了李比希提出的传统的纯矿质营养观念，导致了对诸多植物营养学、生态学等问题的再认识。

研究土壤氨基酸对植物营养贡献的方法主要有：离体根系短期培养吸收试验；实验室有机氮源无菌培养试验；野外植物对同位素标记（单原子示踪标记及¹³C、¹⁵N双标记技术）有机氮源物质的吸收；植物组织中¹⁵N自然丰度值。离体培养无法避免微生物的矿化作用，且其C、N代谢水平也不同于原位根系，必然会对根系吸收能力造成影响，从而影响有机氮的生物有效性。实验室无菌培养结合¹⁵N标记技术能够为植物直接吸收分子态氨基酸提供坚实的证据，但因其与自然环境的巨大差异，难以评价自然生态系统中氨基酸的营养贡献。¹⁵N单标记的氨基酸加入到土壤后，可以被微生物迅速分解，产生的带有标记¹⁵N的无机氮仍可以被植物根系吸收，从而放大了氨基酸的营养贡献。¹³C、¹⁵N双标记技术是研究微生物存在的环境下有机氮对植物营养贡献较为理想的方法。通过¹³C与¹⁵N的比例，可以确定植物吸收的¹⁵N哪些是以分子态氨基酸的形式吸收的，哪些是以被微生物分解的无机氮形式吸收的，此方法在短期内（2-6h）是研究有机氮对植物营养贡献的方法。随着时间的延长，吸收到植物体内的¹³C会随着呼吸作用而部分排除体外，造成对有机氮营养贡献的低估。

由于上述方法存在的诸多弊端，土壤有机氮构成植物重要氮源的直接证据仍然缺乏。

发明内容

本发明旨在设计一种制作简单，应用范围广的装置，进而提出在无菌环境下，可以有效地减少微生物的干扰的测定方法，研究土壤氨基酸对植物生长营养贡献的机理，在有菌环境下可以更加的贴近自然环境，研究植物吸收土壤氨基酸的规律。结合以上装置与方法，可以深入的研究土壤氨基酸对植物营养贡献的现象与机理。

本发明提供的测定土壤氨基酸对植物生长营养贡献的装置，由空气罩，进气口，第二过滤器，进水管，第二开关，离心管盖，离心管，第一开关，第一抽气装置，第一气体收集瓶，第三开关，第二抽气装置，第二气体收集瓶，第四开关，第一过滤器，通气出水口、连接管构成，空气罩通过离心管盖与离心管密封连接，采用南大704硅胶密封，离心管盖上设置有三个孔，一个孔连接进水管，另一个孔通过连接管连接第二气体吸收瓶，中间的孔供植物从离心管长出，离心管底部连接一通气出水口，通气出水口依次连接第四开关和第一过滤器，进水管依次连接第二开关及第二过滤器第二气体收集瓶在进气端连接第三开关，在出气端连接第二抽气装置，第二抽气装置可以为低功率抽气泵或者注射器，第二气体收集瓶内放置氢氧化钠溶液，空气罩底部设置进气口，在空气罩上部设置第一开关，并与第一气体收集瓶的进气端连接，第一气体收集瓶的出气端连接第一抽气装置，第一抽气装置为低功率抽气泵，第一气体收集瓶内放置氢氧化钠溶液。

本发明装置根据需要，可以拆卸部分部件，如做无菌试验，则可将空气罩连同第一气体收集瓶拆除，若做有菌试验，则可不安装第一过滤器及第二过滤器。

本发明的另一个人目的是提供所述装置在测定有菌条件下土壤氨基酸对植物生长营养贡献中的应用。通过以下方法实现(以玉米为例)：

（1）采集所需的土壤样品，自然风干，多次搅拌，使土样均匀；（2）称取5g土壤样品于50ml离心管（普通离心管，非装置中所述离心管）中，加入25ml（V:V=1:5）浓度为0.5M K₂SO₄提取液，25℃恒温震荡1h（120-150r/min），离心（3000-5000r/min），过滤，如此淋洗五次，将五次淋洗的上清液混合起来，测定其中铵态氮、硝态氮、氨基酸的浓度；