[发明专利]一种野外环境固氮活性ARA测定方法及装置

说明书

本发明公开了一种野外环境固氮活性ARA测定方法及装置，包括以下步骤：S1、在野外环境条件下选择具有固氮活性的生物土壤结皮(以下简称生物结皮)；S2、在生物结皮上喷洒蒸馏水，然后用玻璃罩罩住，以形成密闭空间；S3、使用乙炔加注装置向玻璃罩内注入乙炔气体，然后培养3h以上；S4、培养结束后，用抽取装置抽取玻璃罩内的气体，然后用气相色谱分析仪器对该气体进行分析，最终测定得到数据。通过采用野外原位观测研究的方式，配合自行设计的简便科研仪器，进而获得了准确的野外原位测定结果，测定结果更符合野外环境实际情况，解决了现有ARA测定方法只能在实验室内测定，并且测定结果不能准确反映野外复杂环境变化的实际情况的问题。

技术领域

本发明涉及固氮活性ARA测定技术领域，特别涉及一种野外环境固氮活性ARA测定方法及装置。

背景技术

氮(N)的有效性通常被认为限制了陆地生态系统的生态进程，而明确考虑氮生物地球化学过程，包括生物固氮作用，对于理解生态系统对环境变化的响应至关重要。在陆地生态系统中，发生在多种基质上的自由生活的氮固定过程几乎无处不在，并且常常代表获取生物可用氮来源的主要途径，然而关于它们重要性常常被低估。氮以氮气(N₂)的形式存在于大气中，这是一种维管植物不能利用的形式。N₂首先必须被真核生物如真细菌和蓝藻“固定”或“还原”为氨(NH₊)形态才能被植物和微生物所利用。因此，土壤中的蓝细菌和蓝藻的一个重要特征是它们具有固定大气氮的能力。在全球变化背景下，氮输入将会直接改变外界环境中的元素组成与平衡，而其他环境变化如CO₂浓度升高、全球变暖、降水格局及土地利用方式的改变则会间接影响土壤固氮生物类群的组成与分布，而它们与其固氮过程紧密相关。所有这些因素都会对我们所处的环境产生深远而持久的影响。

土壤固氮生物的固氮能力通常用稳定氮同位素¹⁵N₂组成或乙炔还原法(Acetylene(C₂H₂)reduction assay，ARA)测定。由于提取¹⁵N₂可直接测定氮固定，该方法最可靠，但样品制备费时费力，测定成本高昂，且需要较高的测试条件，因此，大部分研究使用ARA测定。在乙炔(C₂H₂)存在下，固氮酶产生乙烯(C₂H₄)；因此，常用C₂H₄的产量来度量固氮酶活性(NA)。但现有的有关ARA的测定研究绝大部分都是在实验室完成的，通常的做法是野外采集相关样品，带回室内进行水分、温度、光照等因素处理后，或给予单个或多个因子的最佳条件后进行培养测定，但结果与少量的来自野外原位测定的结果差距较大，不能反映野外复杂环境变化的实际情况，无法将来自室内的研究结果外推到野外和区域水平上，使得相关研究受到很大的局限。

同时，由于现有实验室所使用的科研装置受到设备、成本、便携性和准确性的影响，无法在野外环境中正常使用，即达到方便快捷的给供试样品添加乙炔气体，特别是在野外进行原位测定时尤其困难，这也导致相关方面的研究是在室内进行的，而将实验室研究结果外推到野外环境生物土壤结皮的氮贡献总是低于实际情况，进而无法将来自室内的研究结果外推到区域尺度和野外实际环境水平中。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供野外环境固氮活性ARA测定方法及装置，通过进行野外原位观测研究的方式，配合自行设计的简便科研仪器，利用此科研仪器在野外环境中研究土壤固氮微生物的固氮活性对水热条件及复杂多变环境因子的响应，进而能够获得准确的野外原位测定结果，测定结果更符合野外环境实际情况，解决了现有ARA测定方法只能在实验室内测定，并且测定结果不能准确反映野外复杂环境变化的实际情况的问题。

本发明采用的技术方案如下：一种野外环境固氮活性ARA测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在野外环境条件下选择具有固氮活性的生物结皮；