測定氨基酸在土壤中移動規律的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于植物營養和土壤科學研究領域，涉及一種測定氨基酸在土壤中移動規 律的裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 隨著分析技術及植物營養的快速發展，植物能夠直接吸收分子態氨基酸已成為共 識，氨基酸可以作為植物生長的重要氮源，而無需經過微生物分解為無機氮后再作為植物 生長的重要氮源。土壤中包含豐富的氨基酸，且其對植物生長和作物品質具有重要的作用， 因此研究土壤中氨基酸的形態、濃度、迀移轉化規律對充分利用土壤氨基酸資源，提高作物 品質具有重要的意義。
[0003] 然而，土壤中氨基酸在自然狀態下會被土壤微生物迅速分解，蛋白質也會源源不 斷的分解為氨基酸，氨基酸的迅速周轉成為研究氨基酸迀移的最重要的限制因子。土壤完 全滅菌可以有效避免微生物的影響，然而現有的土壤完全滅菌方法均存在較大的弊端。采 用化學藥劑是常用的滅菌方法，多采用甲醛、1，3氯乙烯等有毒有害的化學試劑，這些藥劑 會在土壤中殘留，對后續研究及實驗人員健康造成威脅。高溫滅菌法多采用121°C高溫高壓 滅菌，然而這么高的溫度下土壤結構發生變化，土壤化學組成也會相應變化，對試驗結果造 成影響。γ射線滅菌法根據γ射線能量高、穿透力強的特點，以殺死土壤微生物，該方法是 較為理想的方法，然而其操作上存在很大的安全隱患，且成本較高，很難普及使用。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種測定氨基酸在土壤中移動規律的 裝置，本發明提供的裝置由培養箱、紫外滅菌燈、直流電源、石墨片、塑料盆、加熱絲、溫度探 頭、土體箱、注射器、過濾器組成;所有部件均放置于培養箱中，紫外滅菌燈位于培養箱頂 部，直流電源與四片石墨片相連，其中兩片連于正極，兩片連于負極，石墨片位于塑料盆兩 端，加熱絲均勻分布于塑料盆中，塑料盆內還均勻分布個四個溫度探頭，塑料盆中放置待測 土壤樣品；土體箱一側中部連接注射器，過濾器與注射器相連;直流電源提供220-360V可調 節電壓，石墨片的長度、寬度、厚度分別為15、10、0.2cm，塑料盆為聚乙烯材質，加熱絲為絕 緣加熱，通過溫度探頭控制塑料盆中土壤樣品的溫度為70-90Γ，注射器的容積為l_5ml，過 濾器內含0.22微米醋酸纖維濾膜。
[0005] 本發明的另一個目的是提供測定氨基酸在土壤中移動規律的方法，通過以下步驟 實現：
[0006] (1)先將自然風干后過2mm篩的土壤平鋪于塑料盆中，加純凈水至土壤表面存留少 量水分，打開紫外滅菌燈、直流電源、加熱絲、溫度探頭，控制直流電源電壓為220-360V，塑 料盆中土壤溫度為70-90°C，開啟此裝置12-48h后，關閉紫外滅菌燈、直流電源、加熱絲、溫 度探頭；
[0007] (2)待塑料盆中土壤溫度降低后，在無菌操作臺上多次混勻，控制土壤含水量為 20-40%，將混勻后的土壤添加到土體箱中，輕微震動以緊實土壤，通過注射器向土體中添 加 l-5ml濃度為0.01-0.1 mM，15N標記豐度為99.8%的氨基酸溶液，打開紫外滅菌燈；
[0008] (3) 土體靜置24-96h后，按照離注射器添加溶液位置相同距離的扇形取樣方法，采 集土壤樣品，采用同位素質譜檢測土壤中同位素豐度，采樣點與注射器添加溶液位置應根 據土壤情況及氨基酸類型而定，與注射器添加溶液位置水平的取樣點則能夠表示氨基酸橫 向的迀移速率，位于注射器添加溶液位置正下方的取樣點則能夠表示氨基酸的縱向迀移速 率。
[0009] 本發明通過直流電擊配合70-90Γ高溫，從而達到殺滅土壤微生物的效果。該裝置 對土壤的擾動較小，對土壤中各物質形態的影響較小，且殺菌效率較高，成本低廉。向已滅 菌的土壤中添加一定濃度同位素標記的氨基酸，在完全無菌環境下培養一段時間后，根據 扇形取樣法破壞性采樣，測定土壤中同位素豐度，就可以計算土壤氨基酸的迀移速率。本發 明裝置設計合理，制作簡便成本低，操作簡單，準確度高，利用同位素示蹤技術能夠有效地 提尚檢測的精度。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明裝置結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011] 本發明結合附圖和實施例作進一步的說明。
[0012] 實施例1
[0013] 參見圖1，測定氨基酸在土壤中移動規律的裝置由培養箱1、紫外滅菌燈2、直流電 源3、石墨片4、塑料盆5、加熱絲6、溫度探頭7、土體箱8、注射器9、過濾器10組成;所有部件均 放置于培養箱1中，紫外滅菌燈2位于培養箱1上部，直流電源3與四片石墨片4相連，其中兩 片連于正極，兩片連于負極，石墨片4位于塑料盆5兩端，加熱絲6均勻分布于塑料盆5中，塑 料盆5內還均勻分布個四個溫度探頭7,塑料盆5中放置待測土壤樣品；土體箱8-側中部連 接注射器9,過濾器10與注射器9相連;直流電源3提供220-360V可調節電壓，石墨片4的長 度、寬度、厚度分別為15、10、0.2cm，塑料盆5為聚乙烯材質，加熱絲6絕緣加熱，通過溫度探 頭7控制塑料盆5中土壤樣品的溫度為70-90 °C，注射器9的容積為1 -5ml，過濾器10內含0.22 微米醋酸纖維濾膜。
[0014] 使用該裝置測定氨基酸在土壤中移動規律的方法：
[0015] (1)先將自然風干后過2mm篩的土壤平鋪于塑料盆5中，加純凈水至土壤表面存留 少量水分，打開紫外滅菌燈2、直流電源3、加熱絲6、溫度探頭7,控制直流電源電壓為220-360V，塑料盆5中土壤溫度為70-90°C，開啟此裝置12-48h后，關閉紫外滅菌燈2、直流電源3、 加熱絲6、溫度探頭7;
[0016] (2)待塑料盆5中土壤溫度降低后，在無菌操作臺上多次混勻，控制土壤含水量為 20-40%，將混勻后的土壤添加到土體箱8中，輕微震動以緊實土壤，通過注射器9向土體中 添加 l-5ml濃度為0.01-0.1 mM，15N標記豐度為99.8%的氨基酸溶液，打開紫外滅菌燈2; [0017] (3) 土體靜置24_96h后，按照離注射器9添加溶液位置相同距離的扇形取樣方法， 采集土壤樣品，采用同位素質譜檢測土壤中同位素豐度，采樣點與注射器9添加溶液位置應 根據土壤情況及氨基酸類型而定，與注射器9添加溶液位置水平的取樣點則能夠表示氨基 酸橫向的迀移速率，位于注射器9添加溶液位置正下方的取樣點則能夠表示氨基酸的縱向 迀移速率。
[0018] 實施例2
[0019] (1)先將自然風干后的浙江大學紫金港西區濕地土壤過2mm篩的土壤平鋪于塑料 盆5中，加純凈水至土壤表面存留少量水分，打開紫外滅菌燈2、直流電源3、加熱絲6、溫度探 頭7,控制直流電源電壓為220V，塑料盆5中土壤溫度為70 °C，開啟此裝置24h后，關閉紫外滅 菌燈2、直流電源3、加熱絲6、溫度探頭7;
[0020] (2)待塑料盆5中土壤溫度降低后，在無菌操作臺上多次混勻，控制土壤含水量為 20%，將混勻后的土壤添加到土體箱8中，輕微震動以緊實土壤，通過注射器9向土體中添加 lml濃度為0.05mM，15N標記豐度為99.8 %的甘氨酸溶液，打開紫外滅菌燈2;
[0021] (3) 土體靜置96h后，按照離注射器9添加溶液位置相同距離的扇形取樣方法，采集 土壤樣品，采用同位素質譜檢測土壤中同位素豐度，采樣點與注射器9添加溶液位置應根據 土壤情況及氨基酸類型而定，與注射器9添加溶液位置水平的取樣點則能夠表示氨基酸橫 向的迀移速率，位于注射器9添加溶液位置正下方的取樣點則能夠表示氨基酸的縱向迀移 速率。
[0022] 實施例3
[0023] (1)先將自然風干后的浙江大學紫金港西區濕地土壤過2mm篩的土壤平鋪于塑料 盆5中，加純凈水至土壤表面存留少量水分，打開紫外滅菌燈2、直流電源3、加熱絲6、溫度探 頭7,控制直流電源電壓為220V，塑料盆5中土壤溫度為70 °C，開啟此裝置24h后，關閉紫外滅 菌燈2、直流電源3、加熱絲6、溫度探頭7;
[0024] (2)待塑料盆5中土壤溫度降低后，在無菌操作臺上多次混勻，控制土壤含水量為 20%，將混勻后的土壤添加到土體箱8中，輕微震動以緊實土壤，通過注射器9向土體中添加 lml濃度為0.05mM，15N標記豐度為99.8 %的賴氨酸溶液，打開紫外滅菌燈2;
[0025] (3) 土體靜置96h后，按照離注射器9添加溶液位置相同距離的扇形取樣方法，采集 土壤樣品，采用同位素質譜檢測土壤中同位素豐度，采樣點與注射器9添加溶液位置應根據 土壤情況及氨基酸類型而定，與注射器9添加溶液位置水平的取樣點則能夠表示氨基酸橫 向的迀移速率，位于注射器9添加溶液位置正下方的取樣點則能夠表示氨基酸的縱向迀移 速率。
[0026] 實施例4
[0027] (1)先將自然風干后的浙江大學紫金港西區濕地土壤過2mm篩的土壤平鋪于塑料 盆5中，加純凈水至土壤表面存留少量水分，打開紫外滅菌燈2、