温带森林土壤游离氨基酸含量动态及测定方法研究

摘要

近年来，传统矿质氮营养理论遭遇了新观念的挑战，越来越多的研究证实有机氮（特别是氨基酸氮）也是重要的植物氮源。研究土壤氨基酸在生态系统氮循环中的作用对于重新认识森林生态系统中氮的有效性，完善再认识森林生态系统氮循环过程，提高森林生态系统氮营养管理水平，研究森林生态系统氮营养对全球变化的影响及森林演替与退化森林生态系统恢复都具有重要的意义。本研究以我国温带原始红松林与白桦次生林下土壤及凋落物为研究对象，系统研究凋落物、土壤A1层、根际土壤中游离氨基酸含量动态与转化特征，并对游离氨基酸、可溶性有机氮、土壤蛋白水解率的测定条件进行详细研究，主要结果如下:
　　(1)原始红松林、白桦次生林土壤游离氨基酸含量范围分别为8.44～151.66μgN·g-1和7.61～56.15μgN·g-1;两种林型各土层游离氨基酸含量均表现为:7月，根际土壤＞土壤A1层;8月，凋落物层＞根际土壤＞土壤A1层;10月，凋落物层＞新鲜凋落物＞根际土＞土壤A1层。土壤（根际土与土壤A1层）游离氨基酸与pH值、全氮、碱解氮相关，凋落物游离氨基酸与pH值、全氮相关。
　　(2)原始红松林、白桦次生林土壤游离氨基酸净生产速率分别为-3.97μgN(g·d)-1～3.25μgN(g·d)-1和-0.54μgN(g·d)-1～1.93μgN(g·d)-1;两种林型游离氨基酸生产率因土层深度而异，均变现为:凋落物层＞根际土＞土壤A1层;总体上，土壤与凋落物游离氨基酸含量均表现为:原始红松林＞白桦次生林（除10月凋落物）。
　　(3)原始红松林、白桦次生林土壤原始蛋白水解率大小分别为73.78～158.53μmolAA·g-1·5h-1和63.60～114.13μmolAA·g-1·5h-1;其潜在蛋白水解率大小分别为96.80～222.05μmolAA·g-1·5h-1和92.20～233.57μmolAA·g-1·5h-1;两种林型土壤原始蛋白水解率、潜在蛋白水解率因土层深度而异，均变现为:凋落物层＞根际土＞土壤A1层;蛋白水解潜力表现为:原始红松林＞白桦次生林。
　　(4)KCl浸提土壤游离氨基酸含量显著高于水浸提，但二者对凋落物的浸提效果没有明显规律。甲苯与TCA加入后，KCl与水浸提土壤游离氨基酸含量均增加，其中对水浸提效果影响显著。30min内，土壤游离氨基酸含量随振荡时间增加，而后增加效果不明显。3种浸提液对土壤可溶性有机氮含量的影响表现为:硫酸钾＞蒸馏水＞氯化钾，但对凋落物的浸提效果没有明显规律。
　　(5)蛋白水解率测定时所使用的3种缓冲溶液对土壤蛋白水解率的影响表现为:用蒸馏水配制成的缓冲液＞缓冲液与KCl盐溶液相混合形成的缓冲液＞由KCl溶液配制成的缓冲液;振荡时间对3种缓冲液处理蛋白水解率的影响均表现为:5h＞1h，且缓冲液与KCl盐溶液相混合形成的缓冲液＞由KCl溶液配制成的缓冲液＞用蒸馏水配制成的缓冲液;TCA作用时间对土壤原始蛋白水解率、潜在蛋白分解率的影响均表现为:1h＞5min，其中原始蛋白水解率缓冲液与KCl盐溶液相混合形成的缓冲液1＞由KCl溶液配制成的缓冲液＞用蒸馏水配制成的缓冲液，潜在蛋白水解率除用蒸馏水配制成的缓冲液处理外，其他缓冲液差异不显著;TCA浓度对土壤蛋白水解率的影响表现为:随TCA浓度增加而土壤蛋白水解率下降，至0.55mol·L-1后下降停滞。

目录

摘要

1 绪论

1．1 土壤氨基酸研究进展

1．2 土壤氨基酸含量

1．3 土壤氨基酸种类与来源

1．4 土壤氨基酸库影响因素研究

1．4．1 非生物因素

1．4．2 生物因素

1．5 土壤氨基酸季节动态研究

1．6 土壤氨基酸的转化

1．7 以有机氮尤其是氨基酸吸收为核心的土壤氮循环新概念

1．7．1 土壤氮循环研究进展

1．7．2 以有机氮尤其是氨基酸吸收为核心氮循环新模型

1．8 土壤氨基酸分析方法研究

1．8．1 样品浸提剂的选择

1．8．2 氨基酸的测定方法

1．9 本研究创新点

1．10 研究目的及意义

1．11 本研究的主要内容

2 研究地概况及试验方法

2．1 研究地区概况

2．2 试验研究方法及样品采集

2．2．1 样品的采集与处理

2．2．2 试验研究方法

2．3 实验数据处理与分析

3 森林土壤游离氨基酸的定量及动态分析

3．1 材料与方法

3．1．1 土壤及凋落物样品采集及样品处理

3．1．2 样品实验测定方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 不同层次土壤游离氨基酸含量分析

3．2．2 不同林型土壤游离氨基酸含量分析

3．2．3 游离氨基酸含量和土壤其他氮素含量及基本性质相关性分析

3．2．4 土壤游离氨基酸的季节动态

3．3 本章小结

4 土壤游离氨基酸的转化

4．1 材料与方法

4．1．1 样地设置及样品的采集

4．1．2 样品的处理及实验分析

4．2 结果与分析

4．2．1 土壤氨基酸净生产速率的分析

4．2．2 土壤氨基酸净生产速率和土壤净矿化/硝化速率及可溶性有机氮的净生产速率分析

4．2．3 土壤蛋白水解率研究

4．2．4 土壤氨基酸循环转化

4．3 本章小结

5 不同浸提剂对游离氨基酸及可溶性有机氮测定的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 试验样地设置及样品的采集

5．1．2 实验设计及测定方法

5．1．3 不同浸提剂对土壤游离氨基酸测定的影响

5．1．4 甲苯和TCA对土壤游离氨基酸测定的影响

5．1．5 振荡时间对土壤游离氨基酸测定的影响

5．1．6 不同浸提剂对土壤可溶性有机氮的影响

5．2 本章小结

6 土壤蛋白水解率测定的影响因子分析

6．1 材料与方法

6．1．1 土壤及凋落物样品采集及样品处理

6．1．2 样品实验设计及测定方法

6．2 结果与分析

6．2．1 浸提剂对土壤蛋白水解率测定的影响

6．2．2 振荡时间对土壤蛋白水解率测定的影响

6．2．3 TCA对土壤蛋白水解率测定的影响

6．3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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