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土壤微生物碳/氮/磷的检测方法

日期: 2021-08-20
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土壤微生物碳的测定--仪器分析法

1、仪器与试剂:

自动有机碳分析仪、真空干燥器、小烧杯(蒸发皿)、塑料瓶、中速定量滤纸、漏斗、震荡仪、电子称等

(1)无乙醇氯仿:氯仿中含有少量乙醇做稳定剂,乙醇会影响氯仿在低压下沸腾。所以需要提纯。

提纯:在通风橱中,将氯仿(三氯甲烷)按1:2的体积比与蒸馏水一起加入分液漏斗中,充分摇动1min,慢慢放出下层氯仿于烧杯中,如此重复洗涤三次。得到无乙醇氯仿,加入适量无水氯化钙,去除氯仿中的水分。可重复使用。

(2) 0.5mol/L硫酸钾溶液:称取硫酸钾87.1g,溶于去离子水中,稀释至1000ml

(3)  1mol/L NaoH溶液:称取氢氧化钠(AR)4g,置于一大烧杯中,并立即倒出,然后加入不含二氧化碳的蒸馏水约100mL,将溶液注入细口瓶中,塞紧橡皮塞,混匀,备用。 

2、操作步骤:

(1)培养

①称取过2mm筛的新鲜土样(相当于干土10g,取部分样测含水量,确定称取土样重量)2份,分别放入25ml小烧杯(培养皿)中。将盛有一份土样的烧杯放入真空干燥器中,并放置盛有无乙醇氯仿(约放置烧杯2/3的量)的25ml烧杯,烧杯内放入少量防爆沸玻璃珠,同时放入盛有1mol/L NaOH溶液的小烧杯(吸收熏蒸过程中释放出来的CO2)。

②盖上真空干燥器盖子,用真空泵抽真空,使氯仿保持沸腾5min。关闭真空干燥阀门,于25度黑暗条件下培养24h。另一份样置于另一干燥器中为不熏蒸对照处理。

③熏蒸结束后,打开真空干燥器阀门(应该听到空气进入的声音,否则熏蒸不完全,重做,取出盛有氯仿(可重复利用)和稀NaOH溶液的小烧杯,清洁干燥器,反复抽真空(5到6次,每次30分钟,每次抽真空后最好完全打开干燥器盖子),直到土壤无氯仿味道为止。

④从干燥器中取出熏蒸和未熏蒸土样,将土样转移到80ml聚乙烯离心管(塑料瓶)中,加入40ml 0.5mol/L 硫酸钾溶液(土水比1:4)800 r/min振荡30分钟,用中速定量滤纸过滤。同时做一个无土壤机制空白。土壤提取液最好立刻分析,或--20℃冷冻保存,使用前需解冻摇匀。

仪器测定法:

吸取上述土壤提取液10ul注入自动总有机碳(TOC)分析仪上,测定提取液有机碳含量。(仪器使用方法待定)

3、结果计算: 

土壤微生物生物量碳:Bc=Ec/Kec

Ec为熏蒸与未熏蒸土壤的差值;

Kec为转换系数,取值为0.45

土壤微生物氮--氯仿熏蒸-TOC

1. 微生物氮测定

1.1、实验试剂

所有试剂除注明者外,均为分析纯。实验用水为蒸馏水或去离子水或相当浓度的水。

(1)无乙醇氯仿:氯仿中含有少量乙醇做稳定剂,乙醇会影响氯仿在低压下沸腾。所以需要提纯。

提纯:在通风橱中,将氯仿(三氯甲烷)按1:2的体积比与蒸馏水一起加入分液漏斗中,充分摇动1min,慢慢放出下层氯仿于烧杯中,如此重复洗涤三次。得到无乙醇氯仿,加入适量无水氯化钙,去除氯仿中的水分。可重复使用。

(2)硫酸钾提取剂;

(3)硫酸铬钾还原剂;

(4)硫酸铜溶液;

(5)10 mol L-1氢氧化钠溶液;

(6)4 mol L-1氢氧化钠溶液;

(7)0.01 mol L-1氢氧化钠溶液;

(8)硼酸溶液;

(9)标准硼砂溶液;

(10)指示剂贮存液;

(11)指示剂溶液;

(12)标准氯化铵贮存液;

(13)标准氯化铵溶液。

1.2、实验仪器

流动注射氮分析仪、真空抽滤瓶、容量瓶、其他仪器设备同土壤微生物碳。

1.3、实验步骤

(1)土壤前处理、熏蒸、提取同微生物碳处理。

(2)提取液中硝态氮还原:吸取15.0 ml熏蒸与不熏蒸土壤0.5 mol L-1 K2SO4浸提液于250 ml消化管中,加入10 ml硫酸铬钾还原剂和300 mg锌粉,至少放置2 h后再消化。研究结果表明熏蒸与不熏蒸土壤提取液中硝态氮含量差异很小,在测定土壤MB-N时,可以不包括硝态氮,即省略提取液中硝态氮还原过程。

(3)消化:方法Ⅰ:吸取10.0 ml熏蒸与不熏蒸土壤0.5 mol L-1  K2SO4浸提液(或经还原反应后的浸提液)于250 ml消化管中,加入0.2 ml 0.19 mol L-1 CuSO4溶液、5 ml分析纯浓硫酸、及少量防瀑沸的颗粒物(如经浓硫酸处理并洗涤后烘干的瓷片,0.5 cm大小),混合液消化变清后再回流3 h。

(4)消化液中氮测定:消化液冷却后,用去离子水洗涤转移到100 ml容量瓶中,至体积大约为70 ml,待再冷却后慢慢加入10 ml 10 mol L-1NaOH溶液中和部分H2SO4,边加边充分混匀(以免因局部碱浓度过高而引起消化液中NH4+的损失),再用去离子水定容至100 ml。溶液中NH4+含量采用流动注射氮分析仪(FIAStar 5000型)测定。采用40 µl样品圈,KTN扩散膜(耐强酸和强碱),载液为去离子水,试剂Ⅰ为4 mol L-1 NaOH溶液,试剂Ⅱ为指示剂溶液。

(5)校正曲线溶液制备:分别取0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0 ml 50 µg N ml-1标准氯化铵溶液于100 ml容量瓶中,分别用去离子水洗涤转移1个空白消化液于容量瓶中,其余操作步骤同样品,用去离子水定容至100 ml,即得浓度分别为0、0.25、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 µg N ml-1系列标准氯化铵溶液,采用测定KTN方法模块测定和制备工作曲线,校正曲线溶液最少应每个月制备一次。其他具体操作参见仪器使用说明。

1.4、计算:

土壤MB-N = EN/KEN

式中:EN = 熏蒸土壤提取的全氮 – 不熏蒸土壤提取的全氮;

kEN为转换系数,取值0.25。

土壤微生物磷的测定--无机磷测定法

1、仪器与试剂:分光光度计,培养皿、真空干燥器、25ml、1000ml容量瓶、塑料瓶。

(1)无乙醇氯仿

(2)0.5mol/L NaHCO3 浸提液:溶解 NaHCO3 42.0g于800mL水中,以0.5mol/L NaOH溶液调节浸提液的PH至8.5,再用去离子水稀释至1000mL。(此溶液爆于空气中可因失去CO2而使PH增高,应现配现用)

(3)250mg/L磷酸二氢钾溶液:称取1.0984g分析纯磷酸二氢钾(称量前105℃烘2-3小时),溶于去离子水并定容至1000mL .

(4)钼锑抗试剂:

5g /L酒石酸氧锑钾溶液:称取钼酸铵0.5g,溶于100mL水中

‚钼酸铵-硫酸溶液:称取钼酸铵10g,溶于450mL水中,缓慢地加入153mL浓H2SO4,边加边搅拌。

再将上述溶液加入到‚溶液中,最后加水至1000mL 。充分摇匀,储存于棕色瓶中,此为钼锑抗混合液。

临用前(当天),称取左旋抗坏血酸1.5g,溶于100mL 钼锑抗混合液中,混匀,此即钼锑抗试剂。有效期24h。

(5)磷标准溶液:准确称取在105℃烘箱中的KH2PO4(分析纯)0.2195g,溶解在400mL水中,加浓H2SO4 5mL(加H2SO4防长霉菌,可使溶液长期保存),转入1000mL容量瓶中,加水至刻度。此溶液为50ug/mL磷标准溶液。吸取上述磷标准溶液25mL,用去离子稀释定容至250mL,即得5ug/mL磷标准溶液(此溶液不宜久存)。

(6)0.5mol/L NaOH溶液:称取氢氧化钠(AR)2g,置于一大烧杯中,并立即倒出,然后加入不含二氧化碳的蒸馏水约100mL,将溶液注入细口瓶中,塞紧橡皮塞,混匀,备用。

2、操作步骤:

(1)称取过称取过2mm筛的新鲜土样(相当于干土5g)3份,分别放入3个25ml小烧杯中。一份熏蒸,两份不熏蒸。熏蒸处理同测定微生物碳。

(2)从干燥器中取出熏蒸和未熏蒸一份土样,将土样转移到250毫升聚乙烯提取瓶(塑料瓶)中,加入100ml 0.5mol/L NaHCO3 浸提液(水土比20:1),300r/min振荡30min ,用慢速定量滤纸过滤。同时做一个无土壤机制空白。土壤提取液最好立刻分析,或-20℃冷冻保存,使用前需解冻摇匀。

(3)另一份未熏蒸土样放入250毫升聚乙烯提取瓶(塑料瓶),加入0.5ml 250mg/L磷酸二氢钾溶液,再加入100mL 0.5mol/L NaHCO3 浸提液,同上进行提取。(用来测定外加正磷酸盐态无机磷的回收率Rpi,以校正土壤对熏蒸处理所释放出来的微生物生物量磷的吸附与固定。)

(4)吸取上述3种提取液10ml(依样品含磷量而定)于25ml容量瓶中,吸取外加磷的提取液5ml。加入适量的1.0mol/L HCL溶液进行中和,HCL溶液的加入量通常为提取液体积的一半。(即加入5ml,外加磷的提取液加入2.5ml),放置4小时并间隙振荡(以排除溶液中的CO2)补充去离子水至20mL(看情况添加),加入4mL混合显色剂,再加水定容,摇匀。显色完全(约30min)后,在880nm波长处进行比色。

3、标准曲线:准确吸取5ug/mL,磷标准溶液0、0.5、1、2、3、4、5mL分别放入25ml容量瓶中,加水约至20ml,然后加钼锑抗试剂4ml,最后用水定容至25mL。30min后开始进行比色。

4、结果计算:土壤微生物生物量磷(Bp):Bp=Epi/(Kp*Rpi)

式中:

Epi为熏蒸和未熏蒸土壤的差值;

Rpi为(外加磷酸二氢钾溶液土壤的测定值-未熏蒸土壤的测定值)/25*100%;

Kp为转换系数,取值为0.4。


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    2025 - 04 - 30
    土壤回旋共振质谱是一种高分辨率、高灵敏度的质谱分析技术,基于带电粒子在磁场中以回旋运动的频率与外加射频共振时的检测原理。这类质谱仪一般用于检测复杂混合物中的微量有机或无机化合物,能够提供高精度的分子质量和结构信息。在生态土壤研究中,可以在以下几个方面拓宽我们的视野: 1、高灵敏检测土壤中痕量有机物  • 检测土壤有机质组分如氨基糖、木质素衍生物、脂类等; • 能区分同分异构体,有助于理解有机碳转化路径; • 可研究腐殖质演化和稳定机制。 2. 剖析微生物代谢产物与土壤代谢指纹  • 识别微生物代谢过程中生成的标志性代谢物; • 结合同位素示踪,能用于土壤微生物C/N代谢流的定量追踪; • 有助于研究微生物驱动的碳氮循环机制。 3. 辅助土壤碳库稳定性研究  • 通过精细分子分辨率识别稳定/易变组分; • 判断某些特定有机物的生物可利用性与持久性; • 有助于理解土地利用/管理对碳库稳定的影响。 4. 环境污染物检测  • 检测痕量有机污染物(如农药、PAHs、抗生素残留等); • 在污染溯源与降解路径解析中发挥重要作用; • 与多种污染物的形态分析结合,进行风险评估。 5、在生态研究中的典型应用案例: • 热带森林与农田转换对有机碳分子结构的影响研究; • 利用15N标记+CRMS解析土壤有机氮转化路径; • 通过检测抗生素类残留探讨畜禽粪肥对土壤微生物生态的扰动; • 研究火烧/干旱胁迫下微生物代谢产物的变化与碳流稳定性。上述提到的项目栢晖生物均可测定,更多相关信息欢迎联系文末工作人员详细沟通。-THE END-栢晖生物成立于...
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    2025 - 04 - 29
    01按照土壤碳的形态分类(1)有机碳 • 总有机碳:土壤中所有来源的有机碳总量。 • 可溶性有机碳:可溶于水的有机碳,影响土壤碳循环的活性部分。 • 颗粒态有机碳:粒径通常在53 μm–2 mm之间的有机碳,较易分解。 • 矿物结合有机碳:与矿物颗粒结合的有机碳,较为稳定。 • 轻组有机碳:通过浮选法分离出的轻组有机碳,主要由未完全分解的有机质组成。 • 重组有机碳:通过浮选法分离出的重组有机碳,主要由金属氧化物结合的有机质组成。 • 微生物生物量碳:土壤微生物体内的碳,是活性有机碳的一部分。 • 易氧化碳:能被高锰酸钾氧化的有机碳,表征活性有机碳库。(2)无机碳 • 总无机碳:土壤中的所有无机碳总量。 • 碳酸盐碳:主要以方解石(CaCO₃)、白云石(CaMg(CO₃)₂)等矿物形式存在。 • 碳酸氢盐碳:土壤溶液中的可溶性无机碳,易随水流失。02按碳库的稳定性分类 • 活性有机碳库:周转快,易受环境变化影响,包括DOC、MBC、POC等。 • 慢性有机碳库:周转较慢,部分矿物结合的有机碳属于此类。 • 惰性有机碳库:高度稳定,如腐殖质碳、黑碳。03按土壤深度分布分类 • 表层土壤碳( 0–30 cm):主要受植被、微生物和人为活动影响。 • 深层土壤碳(30 cm):稳定性较高,受矿物结合和碳迁移过程影响。04按来源分类 • 植被来源碳:枯落物、根系分泌物、植物残体分解产生的碳。 • 微生物来源碳:微生物代谢及死亡后残留的碳。 • 外源输入碳:施肥、污染物沉降等外部输入的碳。这些指标可以用于研究土壤碳循环、碳固存、农业土壤管理等问题。在实际研究中,通常结合稳定同位素分析、核磁共振(N...
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    2025 - 04 - 09
    铁氧化物结合态有机碳在土壤碳汇和碳稳定方面有重要意义,尤其在全球气候变化和土壤碳库管理背景下,越来越受关注。但仍然存在不少研究空白。今天我们通过ChatGPT和DeepSeek两大AI平台分析一下在该领域尚未被充分研究的热点问题和潜在研究方向~一、ChatGPT分析结果01铁氧化物结合态有机碳的稳定性机制与动态过程研究方向: • 原位监测 Fe-OC 在周期性湿润/干燥条件下的稳定性。 • 利用同位素示踪和光谱技术揭示铁矿物转化(非晶态铁 → 晶态铁)对有机碳稳定的影响。研究意义:• 理解铁氧化物在不同氧化还原条件下如何稳定或释放碳,有助于预测湿地、稻田等环境下土壤碳库的动态变化,进而对碳循环建模和气候变化预测有指导意义。02铁-有机复合物中有机碳的分子特征与来源研究方向: • 利用高分辨率质谱(FTICR-MS)、X射线吸收精细结构光谱(XAFS) 等先进技术分析 Fe-OC 复合物中的有机分子组成。 • 比较不同土壤类型或植被类型下 Fe-OC 结合的有机碳来源差异。研究意义:• 搞清楚什么样的有机碳更容易与铁矿物结合,有助于优化土壤管理策略,促进碳固定,提高土壤碳汇功能。03微生物在铁氧化物-有机碳互作中的作用机制研究方向: • 研究不同功能群微生物(铁还原菌、铁氧化菌)在 Fe-OC 动态中的角色。 • 解析微生物胞外多糖(EPS)、胞外电子传递对 Fe-OC 形成和解离的影响。研究意义:• 微生物过程是土壤碳稳定的关键环节,揭示微生物与 Fe-OC 的交互机制,有助于发展基于微生物调控的土壤碳汇增强技术。04土地利用变化和管理措施对 Fe-OC 储量与稳定性的影响研究方向: • 比较不同土地利用类...
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    2025 - 03 - 14
    栢晖,第三方专业科研检测机构2025年3月8日下午13点,栢晖生物举行了一年一度的“安全日”活动。本次活动分为“安全知识培训”和“消防实操演练”两个环节,旨在进一步提升全员安全意识和应急处置能力。活动伊始,总经理杨锦兀发表讲话,介绍了举办“安全日”活动的初心与意义,并强调实验室安全对企业和员工的重要性。他指出,只有将安全理念内化于心、外化于行,才能保障科研工作的有序开展。在随后的安全知识培训中,实验室张副经理围绕灭火器使用、试剂管理、气瓶安全和现场应急处理等内容进行了系统讲解。张副经理结合真实案例,深入浅出地讲解了灭火器的正确操作步骤、火灾应对要点,以及实验室试剂的分类、存储和废弃处理规范等。通过图示和现场互动,全体员工对安全操作有了更清晰、更全面的认识。消防演练环节中,张副经理现场示范灭火器的正确使用方法,并组织员工逐一进行实操训练。通过动手演练,大家切实掌握了应急灭火技能,提升了面对突发状况的应对能力。安全,是科研顺利推进的前提,也是企业可持续发展的保障。栢晖生物始终坚持“安全第一、预防为主”的原则,持续夯实安全管理基础,营造更加安全、高效的实验环境。
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案例名称: 孵化中心
说明: 栢晖生物科技有限公司项目孵化中心成立于2015.06.01日,研发领域涉及生物试剂耗材、仪器、新产品开发及各生物科技服务类项目等。自成立以来,陆续吸引了大批专家教授加盟合作,并与全国数十家高校及知名企业建立了良好的合作关系。中心共有博士及以上学位骨干人员10人,专门负责公司新产品研发等工作,已成功研发出无线温度监控器及NO检测试剂盒等产品(详情见成功案例),另有细胞分选仪等三个项目正在积极孵化当中。
2017 - 05 - 31
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2017 - 07 - 17
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