研究背景
研究思路及核心发现
研究思路
本文研究了CHCl₃熏蒸-提取法测量土壤微生物生物量碳的有效性,通过比较十种不同pH值土壤样本在CHCl₃熏蒸前后的有机碳变化,验证了该方法与传统熏蒸-培养法的一致性。研究发现,提取法测得的有机碳约占培养法测得微生物生物量碳的70%,具有较高的准确性。通过线性回归分析,得出微生物生物量碳与提取有机碳之间的强相关关系,表明该方法在不同土壤pH值下均适用。此外,三磷酸腺苷(ATP)与微生物生物量氮的测量结果也进一步证实了提取法的可靠性。
1.熏蒸提取法的有效性:
通过线性回归分析,得出了微生物生物量碳与提取的有机碳之间的关系:Biomass C = (2.64 ± 0.060) Ec,这一回归方程解释了数据方差的99.2%。这表明在不同pH值的土壤中,该方法的适用性较广。
图 1: 微生物生物量碳(Biomass C)与熏蒸提取有机碳(Ec)的关系
表格 3:土壤7-10中熏蒸提取的有机碳(Ec)和氮(EN)之间的关系
研究领域地位
文章提出的熏蒸-提取法因其在土壤微生物生物量测量中的简便性、可靠性,被后续研究广泛引用和采用,成为土壤微生物生物量测量的标准技术之一,广泛应用于科研、农业管理、环境监测等领域,对土壤健康评估和可持续管理贡献显著。该论文发表以来被广泛持续引用,至今超过一万次(Web of Science),是土壤学领域被引最高的文献之一。
历史进展概述
1976年
熏蒸法的提出: Jenkinson和Powlson率先提出熏蒸-培养法,用于测量土壤微生物生物量,并探讨了其在不同土壤条件下的应用(Powlson and Jenkinson 1976),该文被引276次(Web of Science)。
1985年
提取法的开发: Brookes等通过氯仿熏蒸后直接提取土壤中的有机氮,验证了提取法在氮测量中的可行性,为后来的方法开发提供了理论依据(Brookes, Landman et al. 1985),该文被引5085次(Web of Science)。
1987年
熏蒸提取法的发展:Vance等研究熏蒸-培养法在强酸土壤中的局限,分析失败原因并提出改进方案。他们发现氯仿熏蒸后,硫酸钾提取的有机碳含量显著上升。基于此,他们提出了改进的熏蒸提取法,简化实验流程,提高测量效率与准确性(Vance, Brookes et al. 1987),该文被引10856次(Web of Science)。
1990年
自动化测量方法: Wu等开发出一种使用市售自动碳分析仪的新方法,大大简化了有机碳测定过程,提高了测量效率和准确性。这一改进方法被广泛引用,显著提升了土壤微生物生物量碳测量的便捷性(Wu, Pommerening et al. 1990),该文被引2337次(Web of Science)。
该领域主要贡献者及其简介
David S. Jenkinson
英国著名的土壤科学家,以其在土壤有机质和碳循环研究方面的开创性工作而闻名。他在Rothamsted Research工作多年,开发了熏蒸-培养法和Rothamsted碳模型,为理解土壤健康和长期农业管理提供了重要的科学基础。
David S. Powlson
Rothamsted Research荣誉教授和Lawes Trust高级研究员,并在雷丁大学担任访问教授。他的研究集中在土壤有机碳和氮循环及其与气候变化的关系,曾担任Rothamsted土壤科学系主任,致力于促进可持续农业和环境保护。
Philip Charles Brookes
著名的土壤生物学家,他的研究在全球范围内产生了重要影响,特别是在土壤微生物生物量和土壤有机质研究方面。他在Rothamsted Research工作多年,开发了多种测量土壤微生物生物量的方法,为土壤健康研究提供了宝贵的工具。
E. D. Vance
土壤科学和生态学研究者,在土壤微生物生物量测量领域做出了重要贡献。他与P. C. Brookes和D. S. Jenkinson合作,开发了熏蒸-提取法,用于测量土壤微生物生物量碳,这一方法显著提高了土壤微生物研究的效率和准确性。
吴金水
中国著名的土壤科学家,在中国科学院亚热带农业生态研究所担任研究员。他在土壤微生物生态学和土壤生物化学方面做出了重要贡献,研究包括长期施肥对土壤健康的影响和土壤微生物生物量的测量方法,为农业可持续发展提供了科学依据。
参考文献
Brookes, P., et al. (1985). "Chloroform fumigation and the release of soil nitrogen: a rapid direct extraction method to measure microbial biomass nitrogen in soil." Soil Biology and Biochemistry 17(6): 837-842.
Powlson, D. and D. Jenkinson (1976). "The effects of biocidal treatments on metabolism in soil—II. Gamma irradiation, autoclaving, air-drying and fumigation." Soil Biology and Biochemistry 8(3): 179-188.
Vance, E. D., et al. (1987). "An extraction method for measuring soil microbial biomass C." Soil Biology and Biochemistry 19(6): 703-707.
Wu, J., et al. (1990). "Measurement of soil microbial biomass C by fumigation-extraction-an automated procedure." Soil Biology and Biochemistry 22(8): 1167-1169.
https://doi.org/10.1016/0038-0717(87)90052-6
(本文正文表格1-3、图1均出自论文原文)
(↓点击标题可直接查看↓)
>>>> 邓晔研究团队在气候情境-微生物-土壤属性的预测模型方面取得进展
>>>> 专注20年,他们只为一口“放心水” | 国家科技进步奖一等奖
>>>> 向经典看齐 | 经典论文解读: 全球变暖与珊瑚的大规模持续性白化
>>>> 2024中心公众科学日暨中心与密云区科学传播合作启动会在密云成功举行