測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)研究領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置及用途。
【背景技術(shù)】
[0002]植物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)是我國(guó)植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究的重要方向之一，是植物營(yíng)養(yǎng)研究的拓展和深入。隨著同位素質(zhì)譜儀、核磁共振儀及氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀的廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外諸多研究業(yè)已證實(shí)許多植物能夠直接吸收利用環(huán)境介質(zhì)中的多種氨基酸、核酸、多肽及小分子蛋白質(zhì)(崔曉陽(yáng).植物對(duì)有機(jī)氮的利用及其在自然生態(tài)系統(tǒng)中的意義.生態(tài)學(xué)報(bào).2007)。因?yàn)橥寥乐邪被岱N類較多，通量較大，且大多數(shù)關(guān)于有機(jī)營(yíng)養(yǎng)的研究都集中于氨基酸上，一般將土壤氨基酸作為土壤有機(jī)氮的代名詞。隨著植物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)研究的深入，尤其是植物吸收土壤中分子態(tài)氨基酸的研究，改變了李比希提出的傳統(tǒng)的純礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)觀念，導(dǎo)致了對(duì)諸多植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生態(tài)學(xué)等問(wèn)題的再認(rèn)識(shí)。
[0003]研究土壤氨基酸對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的方法主要有:離體根系短期培養(yǎng)吸收試驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)室有機(jī)氮源無(wú)菌培養(yǎng)試驗(yàn)；野外植物對(duì)同位素標(biāo)記(單原子示蹤標(biāo)記及13c、15N雙標(biāo)記技術(shù))有機(jī)氮源物質(zhì)的吸收；植物組織中15N自然豐度值。離體培養(yǎng)無(wú)法避免微生物的礦化作用，且其C、N代謝水平也不同于原位根系，必然會(huì)對(duì)根系吸收能力造成影響，從而影響有機(jī)氮的生物有效性。實(shí)驗(yàn)室無(wú)菌培養(yǎng)結(jié)合15N標(biāo)記技術(shù)能夠?yàn)橹参镏苯游辗肿討B(tài)氨基酸提供堅(jiān)實(shí)的證據(jù)，但因其與自然環(huán)境的巨大差異，難以評(píng)價(jià)自然生態(tài)系統(tǒng)中氨基酸的營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)。15N單標(biāo)記的氨基酸加入到土壤后，可以被微生物迅速分解，產(chǎn)生的帶有標(biāo)記15N的無(wú)機(jī)氮仍可以被植物根系吸收，從而放大了氨基酸的營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)。13C、15N雙標(biāo)記技術(shù)是研究微生物存在的環(huán)境下有機(jī)氮對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)較為理想的方法。通過(guò)13C與15N的比例，可以確定植物吸收的15N哪些是以分子態(tài)氨基酸的形式吸收的，哪些是以被微生物分解的無(wú)機(jī)氮形式吸收的，此方法在短期內(nèi)(2-6h)是研究有機(jī)氮對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的方法。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，吸收到植物體內(nèi)的13C會(huì)隨著呼吸作用而部分排除體外，造成對(duì)有機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的低估。
[0004]由于上述方法存在的諸多弊端，土壤有機(jī)氮構(gòu)成植物重要氮源的直接證據(jù)仍然缺乏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型旨在設(shè)計(jì)一種制作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣的裝置，進(jìn)而提出在無(wú)菌環(huán)境下，可以有效地減少微生物的干擾的測(cè)定方法，研究土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的機(jī)理，在有菌環(huán)境下可以更加的貼近自然環(huán)境，研究植物吸收土壤氨基酸的規(guī)律。結(jié)合以上裝置與方法，可以深入的研究土壤氨基酸對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的現(xiàn)象與機(jī)理。
[0006]本實(shí)用新型提供的測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置，由空氣罩，進(jìn)氣口，第二過(guò)濾器，進(jìn)水管，第二開關(guān)，離心管蓋，離心管，第一開關(guān)，第一抽氣裝置，第一氣體收集瓶，第三開關(guān)，第二抽氣裝置，第二氣體收集瓶，第四開關(guān)，第一過(guò)濾器，通氣出水口、連接管構(gòu)成，空氣罩通過(guò)離心管蓋與離心管密封連接，采用南大704硅膠密封，離心管蓋上設(shè)置有三個(gè)孔，一個(gè)孔連接進(jìn)水管，另一個(gè)孔通過(guò)連接管連接第二氣體吸收瓶，中間的孔供植物從離心管長(zhǎng)出，離心管底部連接一通氣出水口，通氣出水口依次連接第四開關(guān)和第一過(guò)濾器，進(jìn)水管依次連接第二開關(guān)及第二過(guò)濾器第二氣體收集瓶在進(jìn)氣端連接第三開關(guān)，在出氣端連接第二抽氣裝置，第二抽氣裝置可以為低功率抽氣泵或者注射器，第二氣體收集瓶?jī)?nèi)放置氫氧化鈉溶液，空氣罩底部設(shè)置進(jìn)氣口，在空氣罩上部設(shè)置第一開關(guān)，并與第一氣體收集瓶的進(jìn)氣端連接，第一氣體收集瓶的出氣端連接第一抽氣裝置，第一抽氣裝置為低功率抽氣泵，第一氣體收集瓶?jī)?nèi)放置氫氧化鈉溶液。
[0007]本實(shí)用新型裝置根據(jù)需要，可以拆卸部分部件，如做無(wú)菌試驗(yàn)，則可將空氣罩連同第一氣體收集瓶拆除，若做有菌試驗(yàn)，則可不安裝第一過(guò)濾器及第二過(guò)濾器。
[0008]本實(shí)用新型的所述的裝置可在測(cè)定有菌條件下土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)中的應(yīng)用。通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)(以玉米為例):
[0009](I)采集所需的土壤樣品，自然風(fēng)干，多次攪拌，使土樣均勻；(2)稱取5g 土壤樣品于50ml離心管(普通離心管，非裝置中所述離心管)中，加入25ml (V: V=1: 5)濃度為0.5M1(2304提取液，25°C恒溫震蕩lh( 120-150r/min),離心(3000_5000r/min)，過(guò)濾，如此淋洗五次，將五次淋洗的上清液混合起來(lái)，測(cè)定其中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸的濃度；
[0010](3)向離心管中添加25ml蒸餾水，25 °C恒溫震蕩Ih (120_150r/min)，離心(3000-5000r/min),傾倒上清液,重復(fù)添加蒸懼水、淋洗、震蕩、離心步驟；
[0011](4)將步驟(3)(經(jīng)過(guò)7次淋洗)的土壤樣品取出，自然晾至含水量在15%左右；
[0012](5)將玉米種子放入清水中浸泡12h，取出后將其播于直徑約為60_的培養(yǎng)皿中，向培養(yǎng)皿中添加少量水，在25°C環(huán)境下培養(yǎng)5-7天后，玉米長(zhǎng)出Icm左右的嫩芽；
[0013](6)稱取含水量約為15%的淋洗過(guò)的土壤45g，裝于裝置的離心管中，選取已發(fā)芽的且生長(zhǎng)均勻的種子，用鑷子夾取一粒放置于離心管中，嫩芽朝上且位于離心管的中心，在種子上覆土 5g，添加少量水分后將離心管蓋擰緊；
[0014](7)約5天以后，玉米幼苗從離心管中間孔中長(zhǎng)出，選取生長(zhǎng)一致的幼苗，采用南大704硅膠將中間孔密封起來(lái)，硅膠可以起到密封的作用，而又不會(huì)限制玉米的生長(zhǎng)；
[0015](8)將進(jìn)水管、第二氣體收集瓶的管道插入離心管后，采用南大704硅膠密封，防止漏氣；
[0016](9)待玉米長(zhǎng)勢(shì)穩(wěn)定后，將空氣罩連接于離心管蓋上，打開第一開關(guān)及第一抽氣裝置，將第二開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)關(guān)閉；
[0017](10)通過(guò)進(jìn)水管,米用5ml Eppendorf移液槍向離心管中添加5_10ml含銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、氨基酸(13C、15N_Gly)的混合液，各氮源的比例與淋洗液中檢測(cè)到的氮源的比例一致，濃度根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康拇_定。
[0018]上述方法所用的裝置可不安裝第一過(guò)濾器及第二過(guò)濾器。
[0019](11)每隔兩天，打開第四開關(guān)及第三開關(guān)，抽取離心管中的氣體到第二氣體收集瓶中，抽氣完成后關(guān)閉第四開關(guān)及第三開關(guān)；
[0020]( 12)根據(jù)土壤干濕情況，在抽取離心管氣體后，通過(guò)進(jìn)水管定量添加純凈水；
[0021](13)培養(yǎng)15-35天后，破壞性采樣，將地上部與根系分開，地上部用超純水洗凈后放置于冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥，根系用自來(lái)水清洗后，用超聲波清洗，然后用0.5molT1CaCl2清洗吸附于根系表面的氮素，最后用超純水沖洗干凈，用吸水紙擦干凈后，放置于冷凍干燥機(jī)中冷凍干燥；
[0022](14)測(cè)定土壤樣品中的微生物碳氮及豐度；
[0023](15)將干燥后的樣品采用微量球磨儀研磨，采用同位素質(zhì)譜儀測(cè)定樣品中碳氮豐度；
[0024](16)采用第一氣體收集瓶、植株中的碳氮豐度，就可以計(jì)算植物氨基酸對(duì)玉米生長(zhǎng)的營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)，
[0025](17)根據(jù)微生物含量及第二氣體收集瓶的含量及豐度，就可以確定微生物的利用量。
[0026]本實(shí)用新型為研究有機(jī)氮對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)，設(shè)計(jì)了一種測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置。利用本實(shí)用新型裝置，采用離心管種植的方法，不僅可以節(jié)省13c、15n雙標(biāo)記氨基酸的用量、利于精準(zhǔn)控制土壤環(huán)境(有無(wú)微生物)、擬合根際的生長(zhǎng)環(huán)境，還可以測(cè)定13c、15n雙標(biāo)記氨基酸在土壤中的轉(zhuǎn)化。為克服13C、15N雙標(biāo)記技術(shù)存在的問(wèn)題，采用玻璃或聚乙烯塑料制成密閉空間，可以計(jì)量測(cè)定植物地上部呼吸所釋放的13C的量，進(jìn)而準(zhǔn)確評(píng)價(jià)分子態(tài)氨基酸對(duì)植物的營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)用新型結(jié)合圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0029]實(shí)施例1一種測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置
[0030]本實(shí)用新型提供的測(cè)定土壤氨基酸對(duì)植物生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)貢獻(xiàn)的裝置，由空氣罩1，進(jìn)氣口 2，第二過(guò)濾器3，進(jìn)水管4，第二開關(guān)5，離心管蓋6，離心管7，第一開關(guān)8，第一抽氣裝置9，第一氣體收集瓶10，第三開關(guān)11，第二抽氣裝置12，第二氣體收集瓶13，第四開關(guān)14，第一過(guò)濾器15,通氣出水口 16構(gòu)成,空氣罩I通過(guò)離心管蓋6與離心管7密封連接,米用南大704硅膠密封，離心管蓋6上設(shè)置有三個(gè)孔，一個(gè)孔連接進(jìn)水管4，另一個(gè)孔通過(guò)連接管17連接第二氣體吸收瓶13，中間的孔供植物從離心管長(zhǎng)出，離心管7底部連接一通氣出水口 16，通氣出水口 16依次連接第四開關(guān)14和第一過(guò)濾器15，進(jìn)水管4依次連接第二開關(guān)5及第二過(guò)濾器3，第二氣體收集瓶13在進(jìn)氣端連接第三開關(guān)11，在出氣端連接第二抽氣裝置12，第二抽氣裝置12可以為低功率抽氣泵或者注射器，第二氣體收集瓶13內(nèi)放置氫氧化鈉溶液，空氣罩I底部設(shè)置進(jìn)氣口 2，在空氣罩I上部設(shè)置第一開關(guān)8，并與第一氣體收集瓶10的進(jìn)氣端連接，第一氣體收集瓶10的出氣端連接第一抽氣裝置9，第一抽氣裝置9為低功率抽氣泵，第一氣體收集瓶10內(nèi)放置氫氧化鈉溶液。
[0031]本實(shí)用新型裝置根據(jù)需要，可以拆卸部分部件，如做無(wú)菌試驗(yàn)，則可將空氣罩連同第一氣體收集瓶拆除，若做有