草地草本植物根系分泌物原位收集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種草地草本植物根系分泌物原位收集方法，屬于生態(tài)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法包括以下步驟：(1)選擇植株；(2)挖取15cm～20cm長的根系，取根的挖掘面積小于以該植株為中心圓面積的1/4；(3)將根系上的雜質(zhì)沖洗干凈；(4)在分泌物收集室中加入培養(yǎng)液培養(yǎng)根系；(5)錫箔紙包裹培養(yǎng)裝置，斜45°埋入原位，回填土壤，用雜草覆蓋并做好標(biāo)記，培養(yǎng)2?3天；(6)沖洗干凈培養(yǎng)2?3天的根系分泌物，最后加入2?4ml培養(yǎng)液18培養(yǎng)H小時(shí)；(7)收集得到培養(yǎng)液體積V；(8)計(jì)算總碳量T＝V·c；(9)計(jì)算根系分泌物釋放速率R＝T/(m·H)。本發(fā)明所提供的方法實(shí)現(xiàn)了草地根系分泌物原位收集和實(shí)現(xiàn)了根系分泌物釋放速率的計(jì)算。
【專利說明】
草地草本植物根系分泌物原位收集方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種根系分泌物收集技術(shù)，具體涉及一種草地植物根系分泌物原位收集方法，屬于生態(tài)學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]根系分泌物是根系向土壤輸入碳的重要途徑之一，是植物根系通過生命活動向土壤釋放的無機(jī)物和有機(jī)物的總稱，小分子量根系分泌物主要包括糖類、氨基酸和有機(jī)酸，大分子量根系分泌物主要包括黏質(zhì)和胞外酶。根系分泌物對植物礦質(zhì)營養(yǎng)、土壤理化性質(zhì)以及土壤微生物具有重要影響作用。由于大多根系分泌物(葡萄糖、氨基酸、有機(jī)酸等)不需要酶代謝而可直接被土壤微生物所利用，是土壤微生物重要的碳源和能源，并能有效地改變土壤微生物組成和功能而顯著地影響根區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分代謝過程，從而導(dǎo)致根系分泌物在調(diào)控土壤過程和植物養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮著與其數(shù)量和比例明顯不相符的重要作用和功能，對維持草地生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此草地草本植物原位分泌的根系分泌物是草地生態(tài)過程研究中的重要內(nèi)容。
[0003]現(xiàn)有關(guān)于根系分泌物的研究中，主要有PhiIIips等人(Richard P.Phillips,YaelErlitz,Raven Bier and Emily S.Bernhardt.New approach for capturing solubleroot exudates in forest soils.Funct1nal Ecology 2008,22,990-999.)在 2008年發(fā)表的從森林土壤中收集根系分泌物的方法，但該方法在草地上實(shí)施比較困難，存在培養(yǎng)液不適宜草本植物生長、根系挖取方法容易對草地環(huán)境造成很大破壞等問題。
[0004]由于根系分泌物原位收集技術(shù)十分困難，目前對根系分泌物的方法研究多在室內(nèi)控制環(huán)境中進(jìn)行。因此亟需探尋一種適用于草地草本植物的原位根系分泌物收集方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了適合草地草本植物根系分泌物原位收集的方法。在不影響草地植物正常生長和不破壞草地植物生長環(huán)境的前提下，成功收集草本植物原位根系分泌物，反應(yīng)了草地實(shí)際根系分泌物的釋放情況。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]草地草本植物根系分泌物原位收集方法，包括以下步驟:
[0008](I)選擇植株:選擇生長良好，基部植物生長稀疏的植株；
[0009](2)挖根:挖開植株基部表面土壤直至找到該植株的一條根系，慢慢沿著根系伸展的方向挖掘，在挖掘過程中用噴霧瓶保持挖出根系的濕潤，直至完全挖出15cm?20cm長的根系，對于過長的根系，選擇15cm?20cm長的側(cè)根即可，取根的挖掘面積小于以該植株為中心圓面積的1/4，避免挖根過程對試驗(yàn)植株原位環(huán)境造成破壞性影響；
[0010](3)洗根:在根系原位用蒸餾水緩慢沖洗挖出的根系至根系上的雜質(zhì)沖洗干凈；
[0011](4)根系培養(yǎng):將洗凈的根系緩慢放入底部放有450目過濾網(wǎng)13、外接出樣開關(guān)16和出樣管15的分泌物收集室11中，然后緩慢加入8-14g直徑為750微米的酸洗玻璃砂17完全覆蓋根系，覆蓋厚度為0.5-lcm;之后將根系從取樣塞12橫切口放入根孔，蓋好取樣塞，用封口膜或保鮮膜封口，最后加入2_4ml培養(yǎng)液18在該裝置中進(jìn)行培養(yǎng)，使收集室中玻璃砂濕潤但不積水；
[0012](5)用錫箔紙包裹培養(yǎng)裝置，斜45°埋入原位，回填土壤，用雜草覆蓋并做好標(biāo)記，培養(yǎng)2-3天；
[0013](6)沖洗:培養(yǎng)2-3天后，用真空栗抽取培養(yǎng)液舍棄，加入培養(yǎng)液18同樣用真空栗抽取舍棄，重復(fù)3-4次，沖洗干凈培養(yǎng)2-3天的根系分泌物，最后加入2-4ml培養(yǎng)液18培養(yǎng)H小時(shí)；
[0014](7)收集:培養(yǎng)H小時(shí)后用真空栗5和抽濾瓶3收集培養(yǎng)液，加入培養(yǎng)液18沖洗2-3次，確保根系分泌物收集完全，收集得到培養(yǎng)液體積V，在4°C保存；
[0015](8)計(jì)算總碳量T:將收集得到的培養(yǎng)液進(jìn)行總有機(jī)碳(TOC)分析，根據(jù)分析得到溶液總有機(jī)碳濃度C，計(jì)算總碳量T = V.c；
[0016](9)計(jì)算速率R:收集完成后，剪下收集裝置內(nèi)培養(yǎng)的根系，取出，烘干至恒重并稱干重m，計(jì)算根系分泌物釋放速率R = T/(m.H)。
[0017]所述培養(yǎng)液配方為:2.1OOmmol.!/1CaCl2，I.0OOmmol.!/1KNO3，I.0OOmmol.L—1NaNO3JJSOmmol.L—1MgsohOJOOmmol.rt2S04,0.307mmol.!/1NaH2POh0.026mmoI.L—1Na2HpOhO-OSOmmol.L-1H3BO3jO-OOSemmol.!/1MnSOh0.002mmoI.!/1ZnSOh0.0Olmmol.!/1CuSOl
[0018]采用本發(fā)明所提供的方法，主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]1.實(shí)現(xiàn)了草地根系分泌物原位收集。
[0020]2.實(shí)現(xiàn)了根系分泌物釋放速率的計(jì)算。
【附圖說明】
[0021 ]圖1是草地根系分泌物原位收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為取樣塞結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中數(shù)字標(biāo)號分別為:11、分泌物收集室；12、取樣塞；121、根孔；122、橫切口；13、過濾網(wǎng)；14、進(jìn)樣管；15、出樣管；16、出樣開關(guān)；17、玻璃砂；18、培養(yǎng)液;2、進(jìn)樣裝置;3、抽濾瓶;4、緩沖瓶;5、真空栗;6、錫箔紙。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]本實(shí)施方式中選擇根系較淺、側(cè)根較多且較長的草種--垂穗披肩草(Elymus
nutans)進(jìn)行其根系分泌物的收集和計(jì)算其根系分泌速率。
[0027]選擇生長狀況良好一一無病蟲害、植株高度和強(qiáng)壯程度與周圍同草種的高度和強(qiáng)壯程度相當(dāng)?shù)闹仓?，其基部植物生長稀疏，以便挖根。
[0028]在選好植株的基部用鑷子細(xì)心緩慢挖開表面土壤直至找到該植株的一條根系，然后用鑷子慢慢沿著根系伸展的方向挖掘，挖掘過程中，用剪刀盡可能少地剪掉根系伸展方向上的地表植被，并且盡可能減少挖掘過程對根系的損害。由于挖取過程用時(shí)長，在該過程中用噴霧瓶噴霧保持挖出根系的濕潤，直至完全挖出16cm長的根系。挖根時(shí)，在植株的一側(cè)進(jìn)行挖根，取根的挖掘面積為以該植株為中心圓面積的1/5，避免了挖根過程對測定植株原位環(huán)境的嚴(yán)重破壞。
[0029]將挖出的根系用蒸餾水緩慢沖洗，直至根系上的雜質(zhì)沖洗干凈。
[0030]如圖1所示，將洗凈的植株根系輕放入底部放有450目過濾網(wǎng)13、外接出樣開關(guān)16和出樣管15的分泌物收集室11中；后小心加入1g直徑為750微米的酸洗玻璃砂17覆蓋根系
0.8cm;之后將根系通過取樣塞12橫切口 122放入根孔121，如圖2所示，蓋好取樣塞，用封口膜或保鮮膜封口；最后通過進(jìn)樣裝置2經(jīng)進(jìn)樣管14加入3ml培養(yǎng)液18。
[0031 ]用錫箔紙覆蓋分泌物收集室，避免根系受到光照，斜45°埋入原位，回填土壤，如圖3所示。用雜草覆蓋并做好標(biāo)記，培養(yǎng)2天后，用真空栗抽取培養(yǎng)液并舍棄，再加入新培養(yǎng)液18同樣用真空栗抽取舍棄，如此重復(fù)4次，沖洗干凈培養(yǎng)2天的根系分泌物;最后通過進(jìn)樣裝置2經(jīng)進(jìn)樣管14加入2ml培養(yǎng)液18培養(yǎng)2小時(shí)。
[0032]培養(yǎng)2小時(shí)后，用真空栗5和抽濾瓶3收集培養(yǎng)液，再通過進(jìn)樣裝置2經(jīng)進(jìn)樣管14加入培養(yǎng)液18沖洗收集4次，確保收集完全，收集得到培養(yǎng)液體積V = 9.2ml，在4°C保存。將收集得到的培養(yǎng)液進(jìn)行總有機(jī)碳(TOC)分析，得到總有機(jī)碳濃度c = 679.608yg.L—I根據(jù)公式T = V.C，計(jì)算得出總碳量T = 6.2524yg。收集完成后，剪下收裝置內(nèi)的培養(yǎng)根系，烘干至恒重，稱干重m = (h0035g。
[0033]上述培養(yǎng)液18的配方均為:2.10mmol.L-1CaCl2，I.0OOmmol.L-1KNO3,1.0OOmmoI.!/1NaNO3JJSOmmol.L—1MgSOhO-SOOmmoI.L-1K2SO4jO-SOTmmol.L^1NaH2PO4,0.026mmol.L-1Na2HPO4,0.050mmoI.L-1H3BO3,0.0086mmoI.L—1MnSO4，0.002mmol.L—1ZnSO4jO-OOlmmol.!/1CuSOh
[0034]計(jì)算根系分泌物釋放速率R:
[0035]R = T/(m*H) =893.2(yg C g—Voot hr—1)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.草地草本植物根系分泌物原位收集方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)選擇植株:選擇生長良好，基部植物生長稀疏的植株； (2)挖根:挖開植株基部表面土壤直至找到該植株的一條根系，慢慢沿著根系伸展的方向挖掘，在挖掘過程中用噴霧瓶保持挖出根系的濕潤，直至完全挖出15cm?20cm長的根系，對于過長的根系，選擇15cm?20cm長的側(cè)根即可，取根的挖掘面積小于以該植株為中心圓面積的I/4; (3)洗根:在根系原位用蒸餾水緩慢沖洗挖出的根系至根系上的雜質(zhì)沖洗干凈； (4)根系培養(yǎng):將洗凈的根系緩慢放入底部放有450目過濾網(wǎng)(13)、外接出樣開關(guān)(16)和出樣管(15)的分泌物收集室(II)中，然后緩慢加入8-14g直徑為750微米的酸洗玻璃砂(17)完全覆蓋根系，覆蓋厚度為0.5-lcm;之后將根系從取樣塞(12)橫切口放入根孔，蓋好取樣塞，用封口膜或保鮮膜封口，最后加入2_4ml培養(yǎng)液(18)進(jìn)行培養(yǎng)，使收集室中玻璃砂濕潤但不積水； (5)用錫箔紙包裹培養(yǎng)裝置，斜45°埋入原位，回填土壤，用雜草覆蓋并做好標(biāo)記，培養(yǎng).2-妖； (6)沖洗:培養(yǎng)2-3天后，用真空栗抽取培養(yǎng)液舍棄，加入培養(yǎng)液(18)同樣用真空栗抽取舍棄，重復(fù)3-4次，沖洗干凈培養(yǎng)2-3天的根系分泌物，最后加入2-4ml培養(yǎng)液(18)培養(yǎng)H小時(shí)； (7)收集:培養(yǎng)H小時(shí)后用真空栗(5)和抽濾瓶(3)收集培養(yǎng)液，加入培養(yǎng)液(18)沖洗2-3次，確保根系分泌物收集完全，收集得到培養(yǎng)液體積V，在4°C保存； (8)計(jì)算總碳量T:將收集得到的培養(yǎng)液進(jìn)行總有機(jī)碳分析，根據(jù)分析得到溶液總有機(jī)碳濃度c，計(jì)算總碳量T = V.c； (9)計(jì)算速率R:收集完成后，剪下收集裝置內(nèi)培養(yǎng)的根系，取出，烘干至恒重并稱干重m，計(jì)算根系分泌物釋放速率R = T/(m.H) ο2.如權(quán)利要求1所述的草地草本植物根系分泌物原位收集方法，其特征在于，所述培養(yǎng)液(18)的配方為:2.1OOmmol.IZ1CaCl2，I.0OOmmol.IZ1KNO3，I.0OOmmol.IZ1NaNO3,.0.750mmol.IZ1MgSO4，0.500mmol.!/1K2SOhO^OTmmol.IZ1NaH2PO4，0.026mmol.L—1Na2HPO4jO-OSOmmol.L-1H3BO3,0.0086mmol.L-1MnSO4 , 0.002mmol.IZ1ZnSO4 和.0.0Olmmol.!/1CuSOl
【文檔編號】G01N5/00GK106053135SQ201610304030
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】孫庚 , 張楠楠, 類延寶, 劉琳, 陳冬明, 唐中林
【申請人】中國科學(xué)院成都生物研究所