專利名稱：一種測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法
一種測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法駄領(lǐng)域本發(fā)明屬于全球變化^陸地生態(tài)系統(tǒng)-大氣間i^氣體交換領(lǐng)域，具體為一種測(cè)定植物一氧化二氮(N20)排放量的方法。 背景絲聯(lián)合國(guó)所屬"政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)，(Inte堪ovemmental Panel on Climate Change, IPCC)報(bào)告(2007)指出，全球氣候變嗷艮可能是由人類活動(dòng)增強(qiáng)弓跑 溫室氣體排放增加造成的。 一氧化二氮(N20)是一種重要溫室氣體，以克分子 計(jì)，其增溫潛勢(shì)約分別為C02的300倍和CH4的29倍。N20屬生物源溫室氣體， 其排入大氣總量的7(^90%來(lái)自生物排放。以往認(rèn)為，微生物的硝化-反硝化作用 是產(chǎn)生N20的唯一生物過(guò)程。1989年，中國(guó)學(xué)者在國(guó)際上首先報(bào)道植物自身也 可以產(chǎn)^/排放N20，并隨后得到國(guó)內(nèi)外同行實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。植物排放N20的發(fā)現(xiàn) 為解決，N20源匯不平衡提供了一種可能。但如何精確估算植物在土壤-植物 系統(tǒng)N20排放中的貢獻(xiàn)，在方法上一直存在困難。目前，普遍用于植物或土審 植物系統(tǒng)N20排放測(cè)定的方法^i寸閉式箱法。該方法雖然可用來(lái)測(cè)定個(gè)懶小的 植物的N20排放，但在實(shí)際操作中需要把植物與土壤分隔開(kāi)時(shí)，不僅非常費(fèi)時(shí)(有 時(shí)甚至不可能)，而且容易損傷植物，更重要的是它不育調(diào)來(lái)測(cè)定個(gè)體高大或排放 量小的植物的N20排放。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法，解決常用 封閉式箱法存在的費(fèi)時(shí)、容易損傷植物、不能用來(lái)測(cè)定個(gè)體高大或排放量小的植 物等問(wèn)題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法，具體步驟如下 (l)采集植物的地上部(對(duì)于個(gè)iffi矮小的植物，如蔬菜，采集全部地上部； 對(duì)于個(gè)微高大的植物，如樹(shù)木，采集地上部不同部位的枝葉，j跌集的樣品具
有代表性)，并保持其新魚(yú)糊態(tài)。(2) 依植物樣品的可獲得性、氮含量高低、勻漿杯的容積等因素，,規(guī)集的樣品中隨機(jī)取3~5份10~200克的植物試材，用自來(lái)水—蒸餾7K—無(wú)菌水洗凈。 將能被勻槳的部分(如葉片)與不能被勻漿的部分(如粗，枝條)分開(kāi)，并分別 剪碎。(3) 將剪碎的葉片方M預(yù)冷的勻漿杯中，依葉片不同特性(如纖維素含量、水分含量等)加Aig量的勻漿緩沖液，使植物i^^重量(克)勻漿緩沖液體積(毫升)=1:14，勻漿0.5~1.5^1中，得勻漿液。本發(fā)明所用的勻漿緩沖液的pH應(yīng)在7.5 8.8，且應(yīng)含有{，植物產(chǎn)生^0的 相關(guān)酶活性的成分。本方法所用的勻漿緩沖液有兩種，即磷酸鹽勻槳緩沖液和 HEPES (N-2-Hydroxyethylpiperazine-N，-2-thanesulfonicacid)勻漿緩沖液，它們的 組成分別為25醒ol/L磷艦緩沖液+ 1 mmol/LEDTA+ 10匪ol/L半胱氨酸， pH 8.8和20 mmol/L HEPES + 5 mmol/L EDTA + 5 mmol/L半胱氨酸，pH7.5 。實(shí) 驗(yàn)表明，在保持植物產(chǎn)生N20的相關(guān)酶活性方面，HEPES勻漿緩沖液顯著優(yōu)于 磷鵬勻漿緩沖液。其中，磷酸鹽緩沖液的配比如下取磷酸二氫鈉(NaH2P04 . H20) 0.91g， 與磷,二鈉(Na2HP04.12H20) 42.44g，加水使成1000ml，即得。勻漿杯和勻漿緩沖液須在冰箱內(nèi)(3~5°C)預(yù)冷。(4) 將所得勻漿mS剪碎的，枝條一并方j(luò)(A適當(dāng)體積的玻璃瓶或情性的透 光塑料袋內(nèi)，封口 (鵬不含N20的人工配制的空氣置換瓶?jī)?nèi)的空氣后封口)， 用氣密性注射器取零時(shí)氣樣后，置于光照^#下培育，光強(qiáng)范圍為50-300 pmol-(5) 約每隔l小時(shí)采一次氣樣，待玻璃瓶(或塑料袋)內(nèi)的N20體積濃度 比零時(shí)的濃度增加量大于10%后，即可終戰(zhàn)樣。(6) 用GC-ECD (氣相色譜法)測(cè)定氣樣中的N20體積濃度。(7) 根據(jù)所用植物試材的干重、瓶的氣相體積和培育時(shí)間內(nèi)N20質(zhì)量的增 量，計(jì)算出植物N2。排放量(嗎Nh"Kg"dw)，具體計(jì)算公式如下F = Am/At x w式中F為植物N20排放通量，Am為培養(yǎng)時(shí)間At (小時(shí))內(nèi)，培養(yǎng)瓶?jī)?nèi) N20-N質(zhì)量的增量(嗎)，w為植物i対才的烘干重(Kg)。本發(fā)明的有益效果是(1) 本發(fā)明取新鮮植物枝葉，洗凈后剪碎，方iA勻槳杯中，加AiSSf頁(yè)冷勻 漿緩沖液后勻漿。將所得勻漿液MAit光容器內(nèi)，封口，在光照斜牛下培養(yǎng)，用 GC-ECD測(cè)定N20體積濃度。根據(jù)培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)容器氣相中N20質(zhì)量的增量、容 器內(nèi)的氣相體積和植物干重計(jì)算出植物的N20排方M量。本發(fā)明克服了常用封閉 式箱法的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種適合植物個(gè)體大小不同、排放量不同的操作簡(jiǎn)便、費(fèi) 用低廉的觀啶植物N20排放量的方法。(2) 本發(fā)明勻漿杯和勻漿緩沖液 頁(yè)冷，以防止勻穀程產(chǎn)生過(guò)熱，破壞植物 的組織。(3) 本發(fā)明僅僅M:利用多接頭玻璃管就可同時(shí)制備多個(gè)用于測(cè)定N20排放量的樣品，比目前常用的箱法既經(jīng)濟(jì)又省時(shí)。(4) 本發(fā)明方法應(yīng)用范圍廣，不僅可以代替目前用于測(cè)定個(gè)體矮小、排放量 較大的植物N20抖隞的封閉式箱法，而且還可用來(lái)測(cè)定因個(gè)體高大無(wú)法應(yīng)用箱法 的植物N20排放。此外，該方法艦用不含N20的Ait空氣置換盛裝勻漿液的 容器氣相中的空氣，還可用于測(cè)定排放量小的植物的N20排放。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明的方法，下面的實(shí)施例用 —步說(shuō)明本發(fā)明，但并 不意味對(duì)本發(fā)明的任何限制。本發(fā)明取新鮮的植物地上部材料，經(jīng)洗凈后，把能被勻衆(zhòng)的部分(如葉片) 與不能被勻漿的部分(如粗教枝條)分開(kāi)，剪碎。將能被勻漿的部分方i(A勻漿杯 內(nèi)，加A^量的預(yù)冷勻漿緩沖液(植物鮮重(g):勻漿緩沖液體積(mL) =1:1^4)， 勻漿0.5 1.5射中。將所得勻漿液和剪碎的粗教枝條一并方j(luò)(A3i光容器內(nèi)(如 玻璃瓶、塑料袋等)，封口，立即用氣密性注射器從容器內(nèi)取零時(shí)氣體樣品。將植 物試樣置于光照割牛下培育一段時(shí)間后，再?gòu)娜萜鲀?nèi)取終時(shí)氣體樣品。用帶電子 捕獲檢測(cè)器(ECD)的氣相色譜儀(GC)觀啶氣Wf品中的N20體積濃度。 .實(shí)施例l1. 稱取5份新鮮菠菜，每份20克，用自來(lái)水~~蒸餾水一無(wú)菌水將其洗凈， 并用濾紙吸去表面水分。2. 將上述樣品剪成小段后，分另倣到預(yù)冷的勻漿杯內(nèi)，再加入 頁(yè)冷的30mL HEPES勻漿緩沖液(菠菜重量(克)HEPES勻漿緩沖液體積(毫升)=1:1.5)， 勻漿杯和勻漿緩沖液均事先在冰箱內(nèi)(4'C左右)預(yù)冷過(guò)夜，達(dá)到恒溫為止。3. 勻漿30秒。4. 將勻漿液分別^A 300mL體積的滴流瓶?jī)?nèi)，用反口塞封口后，立刻用注 射器從瓶?jī)?nèi)取零時(shí)氣樣。5. 將玻璃瓶置于光強(qiáng)100pmol'm-2V條件下培育2小時(shí)，從瓶?jī)?nèi)取終時(shí)氣樣。6. 用帶ECD檢測(cè)器的氣相色譜儀(Shimadzu GC-14A)測(cè)定氣樣中的^0 體積濃度。7. 根據(jù)培養(yǎng)瓶的氣相體積、供試植物材料的干重和培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)N20 的質(zhì)量增量，依上述公式計(jì)算出菠菜的平均N20排放通量為45.5嗎N h" Kg"dw。實(shí)施例21. 稱取5份新鮮斧菜，每份30克，洗凈并吸去表面7K分。2. 將上述試樣剪成小段后，分別放入預(yù)冷勻漿杯內(nèi)，再加入60mL預(yù)冷 HEPES勻槳緩沖液，勻漿杯和勻漿緩沖液均事先在冰箱內(nèi)(4'C左右)預(yù)冷過(guò)夜， 達(dá)到恒溫為止。3. 勻漿40秒。4. 將勻漿液分別裝入500mL體積的滴流瓶?jī)?nèi)，用反口塞封口后，立刻用注 射器從瓶?jī)?nèi)取零時(shí)氣樣。5. 將玻璃瓶置于90Mmo1. m—2. s"光強(qiáng)剝牛下培育3小時(shí)，從瓶?jī)?nèi)取終時(shí)氣樣。6. 用GC-ECD測(cè)定氣樣中的N20體積濃度。7. 根據(jù)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)的氣相體積、供試植物材料的干重和培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)瓶?jī)?nèi) N20質(zhì)量的增量，依戰(zhàn)公式計(jì)算出開(kāi)菜的平均N20排放通量為20.3pg N h—1 Kg"dw。實(shí)施例31. 從田間采集處于開(kāi)花初期的旭植株20棵，在實(shí)驗(yàn)室無(wú)氮培養(yǎng)液中培養(yǎng) 過(guò)夜，達(dá)到恒溫為止。2. 取大豆植株的地上部，洗凈吸干。3. 剪下葉片、fl十柄和莖，分別稱重，并計(jì)算葉與葉柄和葉與莖的重量比例。4. 隨即稱取5份葉片，每份100克，并按3計(jì)算出的比例，稱取相應(yīng)重量的 葉柄和莖，并剪成小段。 5. 將葉片剪碎后分別放入預(yù)冷的勻漿杯內(nèi)，加入400mL預(yù)冷HEPES勻漿緩 沖液，勻漿杯和勻漿緩沖液均事先在冰箱內(nèi)(4"C左右)預(yù)冷過(guò)夜，達(dá)到恒溫為 止。6. 勻漿1 ^H中。7. 將勻漿液和相應(yīng)的葉柄和莖^A體積2500mL的透光塑料袋內(nèi)，封口，用 注射器從袋內(nèi)取零時(shí)氣樣。8. 將塑料袋置于200,01 m—2 s'1光強(qiáng)下培育3小時(shí)，從袋內(nèi)取終時(shí)氣樣。9. 用GC-ECD測(cè)定氣樣中的N20體積濃度。10. 根據(jù)塑料袋的氣相體積、供試大豆材料的干重和培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)塑料袋氣相 內(nèi)N20質(zhì)量的增量，依上述公式計(jì)算出旭的平均N20排方爐量為27.4嗎N h—1 Kg-1dw。實(shí)施例結(jié)果表明，本發(fā)明是一種適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉的觀淀植 物N20排放量的方法。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于首先，取新鮮的植物的地上部材料，經(jīng)洗凈后，把能被勻漿的部分與不能被勻漿的部分分開(kāi)，剪碎；然后，將可勻漿部分放入勻漿杯內(nèi)，加入適量的預(yù)冷勻漿緩沖液，使植物鮮重(g)勻漿緩沖液體積(mL)＝1∶1～4，勻漿0.5～1.5分鐘；再將所得勻漿液和剪碎的不能被勻漿的部分一并放入透光容器內(nèi)，封口，立即用氣密性注射器從容器內(nèi)取零時(shí)氣體樣品；接著，將植物試樣置于光照條件下培育一段時(shí)間，待N2O體積濃度與零時(shí)氣體樣品的濃度相比增加量大于10％后，從容器內(nèi)取出終時(shí)氣體樣品，用帶電子捕獲檢測(cè)器的氣相色譜儀測(cè)定氣體樣品中的N2O體積濃度。
2. 按照權(quán)利要求1戶腿的測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于: 所用植物材料是新鮮的，紐自來(lái)水、蒸餾水、無(wú)菌水洗凈。
3. 按照豐又利要求1所述的測(cè)定植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于: 盛勻漿液的容器是惰性的，既不吸收也不排放N20，且具有良好透光性，在培育 過(guò)程中，容器置于適當(dāng)光照割牛下，光強(qiáng)范圍為50-300Mmol-m—2〗、
4. 按照權(quán)利要求1戶艦的領(lǐng)啶植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于 勻漿杯和勻漿緩沖液須在冰箱內(nèi)3 5'C預(yù)冷。
5. 按照權(quán)利要求1戶艦的觀啶植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于 所用勻漿緩沖液的pH在7.5~8.8，且含有保護(hù)植物產(chǎn)生N20的相關(guān)酶活性的成分。
6. 按照權(quán)利要求5戶腿的領(lǐng)啶植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于 勻漿緩沖液為磷m&勻漿緩沖液或HEPES勻漿緩沖液，磷酸鹽勻漿緩沖液的組 成為25 mmol/L磷Kfe緩沖液+ 1 mmol/L EDTA+ 10 mmol/L半胱氨酸，pH 8.8; HEPES勻漿緩沖液的組成為20 mmol/L HEPES + 5 mmol/L EDTA + 5 mmol/L 半胱氨酸，pH7.5。.
7. 按照權(quán)利要求1戶艦的觀啶植物的一氧化二氮排放量的方法，其特征在于: 禾傭多接頭玻璃管同時(shí)制備多個(gè)用于測(cè)定N20排放量的樣品。
全文摘要
本發(fā)明屬于全球變化學(xué)—陸地生態(tài)系統(tǒng)-大氣間溫室氣體交換領(lǐng)域，具體為一種測(cè)定植物一氧化二氮(N₂O)排放量的方法。具體測(cè)定過(guò)程為取新鮮植物枝葉，洗凈后剪碎，放入勻漿杯中，加入適量預(yù)冷勻漿緩沖液后勻漿。將所得勻漿液放入透光容器內(nèi)，封口，在光照條件下培養(yǎng)，用GC-ECD測(cè)定N₂O體積濃度。根據(jù)培養(yǎng)時(shí)間內(nèi)容器氣相中N₂O質(zhì)量的增量、容器內(nèi)的氣相體積和植物干重計(jì)算出植物的N₂O排放通量。本發(fā)明解決常用封閉式箱法存在的費(fèi)時(shí)、容易損傷植物、不能用來(lái)測(cè)定個(gè)體高大或排放量小的植物等問(wèn)題，它是一種適合植物個(gè)體大小不同、排放量不同的操作簡(jiǎn)便、費(fèi)用低廉的測(cè)定植物N₂O排放量的方法。
文檔編號(hào)G01N30/00GK101162216SQ20071015857
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者雷 丁, 倪志龍, 史榮久, 周麗沙, 穎 張, 慧 徐, 慧 李, 楊偉超, 陳冠雄, 韓斯琴 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所