熏蒸法测定土壤微生物量碳的改进

熏蒸法测定土壤微生物量碳的改进* 林启美 (中国农业大学土壤和水科学系, 北京 100094) 吴玉光 (北京市农林科学院植物营养与资源研究所, 100081) 刘焕龙 (北京市农业学校, 100085) Modification of Fumigation Extraction Method for Measuring Soil Microbial Biomass Carbon. L in Qimei( Depar tment of Soil and Water Sciences , China Agr icultural Univer sity , Beijing 100094) , Wu Yuguang( T he Institute of Plant Nutr ition and Agr icultual Resources, Beij ing Academy of A- gr iculture and For est , 100081) , L iu Huanlong ( Beij ing Agr icultural Sckool , 100085) . Chinese Journal of Ecology , 1999, 18( 2) : 63- 66. Both K 2Cr2O 7- H2SO 4 additional heating method and the traditional K2Cr2O7- HgO- H2SO4 - H3PO4 method w ere used in measuring the carbon in soil K2SO4ex tract. I t was found that t he for- mer method is much more safe, simple and fast t han the later one. The results obtained by the K2Cr2O7- H2SO4 additional heating method are also more accurate and precise than those by the traditional K2Cr2O7- HgO- H2SO4- H3PO3 one . Thus, t he K 2Cr2O 7- H2SO4 additional heating method can be used in the rout ine analysis measurement of soil microbial biomass carbon. Key words: soil microbial biomass carbon, fumigation ex traction method, additional heating boiling . * 本研究得到北京市自然科学基金资助,在农业部 土壤和水重点实验室完成。 沈方科、王克武和万敏在生产实习过程中参加了部 分工作。 作者简介:林启美,见本刊 1998, 17( 2) : 68. 自从 Jenkinson 和 Pow lson[ 1]创造熏 蒸培养 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 测定土壤微生物量碳, 发展到 用多种方法来测定土壤微生物量, 如土壤 ATP 含量分析方法[ 2] , 基质诱导呼吸 法[ 3] ,精氨酸氨化法[ 4] , 熏蒸浸提法[ 5] , 脂 肪酸、DNA、RNA 等微生物细胞成分分析 方法[ 6~ 8] , 其测试技术已有了长足的进 步。尤其是熏蒸浸提方法, 由于比较简单 快速等许多优点, 已被广泛应用。浸提液 中碳测定最初用 K2Cr2O7-HgO-H2SO4- H3PO4消煮法,不仅费时费力、效率低, 而 且HgO 具有毒性。Wu 等[ 9]用一种微量 碳分析仪测定浸提液中碳, 大大地提高了 工作效率。但是,该自动分析仪器昂贵,只 有极少数实验室才拥有, 阻碍了熏蒸浸提 方法的普遍应用。我国目前还无一台这样 的仪器。为此, 我们试图寻找一种简单快 速的方法,测定土壤微生物量碳。 1 材料和方法 1. 1 土壤 10种土壤采自北京郊区菜园地, 用土 钻采 0~ 20 cm 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 层土壤, 采样地点和土壤 理化性质见文献[ 10]。采集的湿土迅速过 2 mm 筛, 去掉植物残体和可见的土壤动 物,并调节至 50%的田间持水量。放入封 闭的铁桶内,桶内放少量水和稀碱,以保持 桶内的湿度和吸收释放的 CO2,室温下培 生态学杂志 1999, 18( 2)B63- 66 Chinese Journal of Ecology 养71天。预培养的土壤应迅速测定或放 入 5 e 下保存。 1. 2 氯仿熏蒸处理 称取相当于烘干土重 20 g 湿土, 放入 100 m l的小烧杯中, 连同盛有 60 ml左右 无酒精氯仿的小烧杯(里面放入少量抗暴 沸物质) , 一起放入真空干燥器内,真空干 燥器底部加入少量水和稀碱 ( 1 mol#L- 1 NaOH)。用真空泵抽成真空, 使氯仿沸 腾,并持续 2 min, 关闭真空干燥器的阀 门,将真空干燥器放入 25 e 的培养箱中, 保持 24 h。取出氯仿 (倒回瓶中重复使 用) ,除尽干燥器底部的碱, 再用真空泵反 复抽气,直到土壤闻不到氯仿味为止。加 入015 mol#L- 1 K2SO4溶液( 1: 2和1: 4土 水比) , 振荡 30 m in ( 25 e , 200 r#min- 1) 后迅速用中速滤纸过滤, 滤液立即测定或 放入- 15 e 下保存。在熏蒸开始的时候, 另取等量的土样, 同上述方法用 015 mol# L- 1 K2SO4 溶液浸提,同时做空白。 1. 3 浸提液中碳的测定 方法 1: 吸取 8 ml浸提液于 150 ml三 角瓶中, 加入 2 ml 010667 mol # L- 1 K2Cr2O7、70 mg HgO和 15 ml浓硫酸与磷 酸的混合液( 2: 1) ,于电炉上缓缓加热回流 消煮, 冷却后再加入 25 ml 蒸馏水, 用 010333 mol#L - 1 FeSO4- H 2SO4溶液( 014 mol#L - 1 H2SO4)滴定。 方法 2: 吸取 10 m l浸提液于 150 m l 消煮管(直径 24 mm, 长 295 mm) , 加入 10 m l 01018 mol#L- 1K2Cr2O7-H 2SO4溶液 (H2SO4 浓度为 12 mol#L - 1) , 放入一些抗 暴沸物质, 摇匀后置于 175 ? 1 e 的磷酸浴 中煮沸 10 min, 冷却后将溶液转移到 150 ml的三角瓶中, 使总体积约为 80 ml,加一 滴邻啡罗啉指示剂, 用 0105 mol# L- 1 FeSO4溶液滴定至终点。 土壤有机C 量( mg#kg- 1) = 01012/ 4 @ 106 @ M @ ( V0- V) @ f / w 式中: M FeSO4 溶液的浓度 ( mol# L - 1) , V0 滴定空白所消耗的FeSO4溶 液的体积( ml) , V 滴定土壤样品所消 耗的 FeSO4 溶液的体积 ( m l) , f 稀释 倍数, W 烘干土重( g) , 01012 碳 的毫摩尔质量( g) , 106 换算系数。 土壤生物量碳( mg#kg- 1 ) = 2164 @ Ec 式中: Ec 熏蒸与不熏蒸土壤中有机碳 的差值, 2164 校正系数。 1. 4 碳的回收率测定 吸取 10ml 含有 50、100、500、1000、 2000、5000Lg 碳的葡萄糖水溶液于消煮管 中,分别加入 10 ml 01009、01018、01036、 01072 mol # L- 1 K2Cr2O7- H2SO4 溶液 ( H2SO4浓度为 12 mol#L - 1) , 同上方法消 煮 10 m in,分别用 0105 mol#L- 1FeSO4 溶 液(前两个重铬酸钾浓度)和 012 mol#L - 1 FeSO4溶液(后两个重铬酸钾浓度)滴定至 终点,同时做空白。所有测定都做 3次重 复,用烘干土重表示。 2 结果和讨论 2. 1 碳的回收率 葡萄糖中的碳呈还原形态, 可被 K2Cr2O7 氧化为 CO2, 余下的 K2Cr2O7 用 FeSO4来滴定, 此反应一般用在土壤有机 质的测定,所得结果的准确性和重现性主 要取决于 K2Cr2O7 的加入量,一般要求氧 化碳所消耗的K2Cr2O7 量不得大于加入量 2/ 3,否则碳将氧化不完全。表 1的结果表 明:用 01009 mol#L - 1 K2Cr2O7 进行消煮, 含碳量低于 2 000Lg 时, 回收率在 9614% ~ 11513%之间, 加入的碳量高于 2 000Lg 时, 测定无法进行; 用 01018 mol # L - 1 64 生态学杂志 第 18 卷 第 2 期 K2Cr2O7 进行消煮, 含碳量低于 5 000Lg 时,回收率在 9815% ~ 10516%之间; 若用 01036和 01072 mol#L- 1 K2Cr2O7 进行消 表 1 加入碳的回收率 Tab. 1 Recovery of the added C 碳加入量 ( Lg) K 2Cr2O 7浓度 ( mol#L- 1) 测定碳量 (Lg) 回收率 ( % ) 50 0. 009 48. 2 96. 4 0. 018 51. 1 102. 2 0. 036 55. 7 111. 4 0. 072 60. 3 120. 6 100 0. 009 102. 3 102. 3 0. 018 98. 5 98. 5 0. 036 93. 6 93. 6 0. 072 90. 2 90. 2 500 0. 009 477. 0 98. 4 0. 018 498. 0 99. 6 0. 036 595. 5 119. 1 0. 072 567. 5 113. 5 1 000 0. 009 1 152 115. 2 0. 018 987 98. 7 0. 036 1 102 110. 2 0. 072 1 156 115. 6 2 000 0. 009 ud 0. 018 2 112 105. 6 0. 036 1 979 98. 8 0. 072 1 972 98. 6 5 000 0. 009 ud 0. 018 ud 0. 036 4 945 98. 9 0. 072 4 895 97. 9 注: ud 无法测定. 煮,回收率在 9012% ~ 12016%之间, 变幅 较大。10 ml土壤浸提液中一般含有 50~ 2000Lg 碳, 采用 01018 mol#L- 1 K2Cr2O7 进行消煮, 0105 mol# L - 1 FeSO4 滴定, FeSO4消耗量约为 20~ 10 ml, 滴定终点比 较容易判断, 所以以后的测定都采用 01018 mol # L - 1 K2Cr2O7-H2SO4 溶 液 (H2SO4 浓度为 12 mol#L- 1 ) 进行消煮, 0105 mol#L- 1FeSO4 滴定。 2. 2 不同消煮方法对生物量碳测定的影 响 由于 K2SO4 浸提液中的碳主要是简 单的小分子的有机碳化合物,比较容易氧 化。将 1: 4 土水比的浸提液, 分别用 K2Cr2O7- HgO - H2SO4- H 3PO4 回流法 和 K2Cr2O7-H2SO4 外热源法进行消煮时, 测定的土壤微生物量碳为 37013 ? 30156 和 39516 ? 20168 mg#kg- 1,二者之间没有 显著性差异( P< 0105) , 方法 2 的重现性 更高,而且操作容易、简单快速,故以后测 定中都用 K2Cr2O7-H2SO4 外热源法。 2. 3 不同土水比对生物量碳测定的影响 最初的方法采用 1: 4的土水比浸提土 壤中的碳。由于一般土壤中 K2SO4 可提 取碳较少,尤其是未熏蒸的土壤, FeSO4 的 消耗量与空白对照只有零点几毫升的差 异,测定误差很大。为此, 我们降低土水 比,提高浸提液中碳的浓度, 减小测定误 差。从表 2的结果来看, 两种土水比测定 的土壤微生物量碳极为接近,差异不显著 ( P< 0105) , 但 1: 4 的土水比分析结果的 变异系数较大, 为 119% ~ 1917% , 平均 8199%。而 1: 2土水比测定结果的变异系 数为 114% ~ 1310% ,平均只有 5168%,并 且滴定终点容易判断。 表 2 不同土水比测定的土壤微生物量碳 Tab. 2 Effect of dif ferent soil t o w ater rat io on soil microbial biomass C measurem ent 土壤 土壤微生物量碳 ( mg#kg- 1) 1: 2土水比 变异系数 ( % ) 1: 4土水比 变异系数 ( % ) 1 552. 4 5. 3 507. 1 6. 7 2 378. 2 2. 6 395. 6 9. 3 3 192. 3 1. 4 212. 6 14. 2 4 213. 4 5. 0 215. 7 5. 0 5 147. 2 6. 0 164. 4 19. 7 6 136. 9 11. 1 135. 1 5. 4 7 222. 8 3. 4 237. 8 8. 6 8 226. 5 13. 0 250. 6 8. 2 9 124. 8 3. 6 130. 8 10. 9 10 149. 9 5. 4 150. 3 1. 9 平均 234. 4 5. 68 240. 0 8. 99 结论: ¹ 采用 K2Cr2O7-H 2SO4 外热源 法进行消煮, 0105 mol#L- 1FeSO4 滴定,测 65林启美等: 熏蒸法测定土壤微生物量碳的改进 定 K2SO4 浸提液中的碳, 简单快速、操作 容易, 结果的重现性和准确性较好。 º 采 用 1: 2土水比, 浸提土壤中的碳,浸提液中 碳的浓度较高, 测定结果的变异系数较小。 参考文献 [ 1] Jenkinson, D. 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