專利名稱：一種植物利用硝酸鹽能力的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物利用硝酸鹽能力的測定方法，屬于作物栽培和生態(tài)環(huán)境治理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物不僅能利用銨態(tài)氮作為無機氮源還可以利用硝酸鹽作無機氮源。多數(shù)植物可以吸收硝態(tài)氮和銨態(tài)氮兩種氮源，但有些植物對不同類型的無機氮源呈現(xiàn)不同的喜好，人們因此將植物分為喜銨植物和喜硝植物。又根據(jù)喜硝的專一性把喜硝植物又分為兼性喜硝植物和專性喜硝植物。同一植物對不同氮源的反應不同，不同植物對同一氮源反應也有所不同。不同的環(huán)境有利于植物對不同類型氮源吸收利用。在酸性土壤上生長的植物偏好吸收利用銨態(tài)氮，在堿性土壤上生長的植物偏好吸收利用硝態(tài)氮。對喀斯特地區(qū)來說，植物的利用硝酸鹽的能力大小對植物的生長發(fā)育非常重要?？λ固氐貐^(qū)土壤的主要特征是高鈣、 高PH、高重碳酸根離子以及高硝酸鹽，這樣的環(huán)境使NH4+去質(zhì)子化而容易生成氨氣揮發(fā)進入大氣，造成土壤中銨態(tài)氮的大量丟失，因此只有具有較強的硝酸鹽利用能力的植物，才能獲取足夠的無機氮供植物生長發(fā)育之需。植物利用硝酸鹽的能力甚至可以作為喀斯特適生植物的一個評價標準。對篩選喀斯特適生植物，利用生物方法來治理和恢復脆弱的喀斯特生態(tài)環(huán)境具有重要的作用。目前，評價植物利用硝酸鹽的能力是通過測定植物對硝酸鹽的吸收以及測定植物硝酸還原能力來確定。但是測定植物對硝酸鹽吸收或測定植物硝酸還原能力方法比較繁瑣，且測定的結(jié)果不穩(wěn)定，只能定性反映植物即時的利用硝酸鹽能力。植物在一段生育期內(nèi)的硝酸鹽的利用能力，通過測定植物對硝酸鹽吸收或測定植物硝酸還原能力是無能為力的。因此，必須尋找一種方法來定量測定植物利用硝酸鹽的能力。穩(wěn)定氮同位素的強烈分餾特征是識別植物體無機氮來源的基礎(chǔ)。自然界中氮元素有兩種穩(wěn)定同位素=14N和1N,它們的天然平均豐度分別為99. 64%和0. 36%。穩(wěn)定氮同位素組成通常用31 (%。)表示，自然界中31$的變化為-50%。、50%。。穩(wěn)定氮同位素的強烈分餾特征有利于我們識別植物體無機氮來源。質(zhì)量平衡原理以及同位素混合模型和化學計量學方法，是我們定量識別植物體內(nèi)無機氮來源的基礎(chǔ)，因此，本發(fā)明利用同位素技術(shù)來測定植物利用硝酸鹽的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種植物利用硝酸鹽能力的測定方法，用于定量評估植物利用硝酸鹽的能力，以填補現(xiàn)有技術(shù)的空白。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案它包括以下步驟，第一，用穩(wěn)定氮同位素組成S1NW 硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液；第二、將被考察的植物用上述營養(yǎng)液進行水培；第三，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量以及第三完全展開葉的S 15N 值；第四，將上述步驟測定的被考察植物葉片的S 1N值，來自銨態(tài)氮端元的植物葉片31 值以及來自硝態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值帶入二端元模型，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額；第五，利用被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量與植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額，求出該植物利用硝酸鹽的能力。第一步驟中的“用δ 15N的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液”，是選擇用于配營養(yǎng)液的化學試劑，測定培養(yǎng)液所用的硝酸鹽和銨鹽的S1N值，用S1N差異達到10%。的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液。第三步驟中的“分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量以及第三完全展開葉的δ工^值”，是待植株生長有5片以上真葉后，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率Ρη、葉片氮的含量Cn以及第三完全展開葉的δ 1N值。第四步驟中的“將上述步驟測定的被考察植物葉片的δ工^值，來自銨態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值以及來自硝態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值帶入二端元模型，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額”，是將第三步驟測定的被考察植物葉片的δ工^值作為St、，配制培養(yǎng)液的銨態(tài)氮試劑δ 1N值加上-3.5%。為δ Α，配制培養(yǎng)液的硝態(tài)氮試劑 s 1N值加上-0.9%。為δ Β，帶入二端元模型δτ=δΑ- ·ΒδΑ +fB δ Β，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額fB。第五步驟中的“利用被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量與植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額，求出該植物利用硝酸鹽的能力”，是將被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率Pru葉片氮的含量Cn與fB帶入公式NRUC=90CnPnfB中，求出該植物利用硝酸鹽的能力NRUC。本發(fā)明的原理是利用二端元模型δτ=δΑ- fB5A +fBδB來計算fB。這里被考察植物葉片的31 值；^為來自銨態(tài)氮端元的植物葉片31 值，也即植物僅利用銨態(tài)氮時植物葉片31 值；、為來自硝態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值，也即植物僅利用硝態(tài)氮時植物葉片s 1N值；4為植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額。通過多次實驗，K 值取銨態(tài)氮源31 值加上-3. 5%。，δΒ取硝態(tài)氮源δ 1N值加上-0.9%。。通過計算，可以求出fB。根據(jù)常規(guī)方法測得的植物葉片的凈光合速率Pn (μ Hi0PnT2iT1)和含氮量Cn (mg g—1)，利用公式NRUC=90CrfnfB可測得該植物利用硝酸鹽的能力(μ g HT2IT1)，這里NRUC為植物利用硝酸鹽的能力，CnPn可表征為植物氮的代謝速率，90是換算因子，它是陸生高等植物的光合產(chǎn)物換算成植株干重的干重換算因子0. 025與時間秒(s)換算成小時(h)的時間換算因子3600的乘積。高等植物的平均碳含量為40，000 ymoPg—1，因此凈光合速率每 1 μ mol (CO2) .mY1就相當于生成干物質(zhì)的速率為0. 025 mg.nT、-1。本發(fā)明的優(yōu)點如下
1)本方法不僅能定量測定植物利用硝酸鹽的能力，還能方便地測定出該植物在不同的生長環(huán)境下的硝酸鹽利用能力。2)本方法所需植物材料少，因此占地也小。3 )本方法采用的步驟少，計算簡單。4)可以同時測定植物利用銨態(tài)氮的能力
5)本方法所測得的結(jié)果可直接為作物施肥的肥料種類的選擇和施肥量提供依據(jù)。
具體實施例方式
具體實施例方式它包括以下步驟，
第一步驟，選擇用于配營養(yǎng)液的化學試劑，測定培養(yǎng)液所用的硝酸鹽和銨鹽的31 值，用S 15N差異超過10%。的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液。第二步驟，將被考察的植物進行水培，水培營養(yǎng)液用上述已知的δ工^差異超過 10%。的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制。第三步驟，待植株生長有5片以上真葉后，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率(Ρη)、葉片氮的含量(Cn)以及第三完全展開葉的31~值。第四步驟，將上面的被考察植物葉片的31 值作為δτ，配制培養(yǎng)液的銨態(tài)氮試劑δ 1N值加上-3.5%。為δ Α，配制培養(yǎng)液的硝態(tài)氮試劑δ 1N值加上-0.9%。為δΒ，帶入二端元模型 =δΑ- fB5A + ·ΒδΒ，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額fB。第五步驟，將被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率Ρη、葉片氮的含量Cn與& 帶入公式NRUC=90CnPnfB中，求出該植物利用硝酸鹽的能力NRUC。本發(fā)明的實施效果如下
用δ 1N為16. 991%。的硝酸鉀(KNO3)和δ 15N為-1. 212%。的磷酸二氫銨(NH4H2PO4)配制營養(yǎng)液，營養(yǎng)液的配方為經(jīng)過改良的Hoagland營養(yǎng)液。即將Hoagland營養(yǎng)液中的硝酸鈣換成氯化鈣，把鉬酸銨換成鉬酸鈉。取諸葛菜、構(gòu)樹和桑樹的種子播種到穴盤上。待萌發(fā)后，用上述改良的Hoagland營養(yǎng)液培養(yǎng)。54為_4.712%。，δΒ*16.091%。。在營養(yǎng)液中加不同濃度(單位堪廣)的聚乙二醇(PEG 6000)處理構(gòu)樹和桑樹，營養(yǎng)液的pH為5. 5 ；在營養(yǎng)液中加不同濃度的碳酸氫鈉(單位mM)處理諸葛菜，營養(yǎng)液的pH為8. 2;待這些植物長到 5片真葉后，分別測定這些植物第三完全展開葉的δ 1N值，凈光合速率(Pn)以及葉片氮的含量(Cn)。用本發(fā)明方法，得出各種植物在不同處理下的利用硝酸鹽的能力，如表1。表1幾種植物不同處理下的硝酸鹽利用能力的比較
權(quán)利要求
1.一種植物利用硝酸鹽能力的測定方法，其特征在于它包括以下步驟，第一，用穩(wěn)定氮同位素組成δ 15N的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液；第二，將被考察的植物用上述營養(yǎng)液進行水培；第三，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量以及第三完全展開葉的S 1N值；第四，將上述步驟測定的被考察植物葉片的S 1N值，來自銨態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值以及來自硝態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值帶入二端元模型，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額；第五，利用被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量與植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額，求出該植物利用硝酸鹽的能力。
2.2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物利用硝酸鹽能力的測定方法，其特征在于第一步驟中的“用δ 15N的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液”，是選擇用于配營養(yǎng)液的化學試劑，測定培養(yǎng)液所用的硝酸鹽和銨鹽的S1N值，用S1N差異超過10%。的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物利用硝酸鹽能力的測定方法，其特征在于第三步驟中的“分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量以及第三完全展開葉的δ工^值”，是待植株生長有5片以上真葉后，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率Pru葉片氮的含量Cn以及第三完全展開葉的31$值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物利用硝酸鹽能力的測定方法，其特征在于第四步驟中的“將上述步驟測定的被考察植物葉片的S 1N值，來自銨態(tài)氮端元的植物葉片S 1N值以及來自硝態(tài)氮端元的植物葉片δ 1N值帶入二端元模型，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額”，是將第三步驟測定的被考察植物葉片的31 值作為St，配制培養(yǎng)液的銨態(tài)氮試劑S 1N值加上_3.5%。為δ A，配制培養(yǎng)液的硝態(tài)氮試劑δ 1N值加上-0.9%。 為、，帶入二端元模型St= δ A- fB5A + ·ΒδΒ，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額fB。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物利用硝酸鹽能力的測定方法，其特征在于第五步驟中的“利用被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量與植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額，求出該植物利用硝酸鹽的能力”，是將被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率Pn、葉片氮的含量Cn與fB帶入公式NRUC=90CnPnfB中，求出該植物利用硝酸鹽的能力NRUC。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種植物利用硝酸鹽能力的測定方法，它包括以下步驟，第一，用穩(wěn)定氮同位素組成δ15N的硝態(tài)氮和銨態(tài)氮來配制營養(yǎng)液；第二，將被考察的植物用上述營養(yǎng)液進行水培；第三，分別測定被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量以及第三完全展開葉的δ15N值；第四，將上述步驟測定的被考察植物葉片的δ15N值，來自銨態(tài)氮端元的植物葉片δ15N值以及來自硝態(tài)氮端元的植物葉片δ15N值帶入二端元模型，計算出被考察植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額；第五，利用被考察植物第三完全展開葉的凈光合速率、葉片氮的含量與植物利用的硝酸鹽占無機氮源比例份額，求出該植物利用硝酸鹽的能力。
文檔編號A01G7/00GK102365925SQ20101061114
公開日2012年3月7日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉叢強, 劉瑩, 吳沿友, 徐瑩, 梁錚, 王寶利, 邢德科 申請人:中國科學院地球化學研究所