土壤生态学实验指导

1、土壤生态学曹志平 胡菊 编2007年 10月 24日资源环境学院生态系2实验一、培养计数法测定土壤原生动物数量 1实验二、土壤中线虫的分离方法及杀死固定 4实验三、土壤螨类的分离 6实验四、 氯仿薰蒸浸提法测定土壤微生物生物量碳3实验一、培养计数法测定土壤原生动物数量目前国际上通常采用的有直接计数法和间接计数法两种。直接计数法（ direct counting method）,顾名思义，就是对土壤中的原生动物不进行培养，而是取一定量的新鲜土壤，加 一定量的水或土壤浸出液， 摇匀后即进行镜检， 得到土壤原生动物丰度 （单位重量土壤中的 原生动物个数） 。间接记数法主要是培养记数法。鉴于土壤这一特

2、定环境，土壤原生动物种 类都能形成胞囊， 以渡过土壤干旱环境。 风干后土壤原生动物形成的胞囊， 用培养的方法诱 导脱开胞囊，以推知其种类和数量分布。 在培养过程中一切器皿、 培养基均经高压灭菌，接 种时也应避免尘埃落入， 以确保培养不受污染。 本实验主要采用 Singh（ 1995）和 Stou（t 1962） 的“ 3级 10倍”环式稀释法。仪器、设备和材料烘箱、培养箱、灭菌锅、培养箱、镊子、玻璃环、三角瓶、烧杯等。方法与步骤1 土样采集土壤原生动物很难直接从土壤、 水体中采集， 要通过室内培养。 土壤原生动物在土壤环 境干旱时， 都能形成胞囊， 以等待土壤水分来临后再脱胞囊而活动。 所以土

3、壤原生动物的采 集，实际上是采集土壤样品，带回实验室进行培养而取得标本。由于原生动物在土壤中的分布是不均匀的， 因此在一个采样区内， 需采集 10 个采样点。 用圆形采样器取土样，把土样放入铝盒带回室内。在培养之前，需测定土样含水量。2 稀释土样2 克风干土样（如有条件，也可以直接用湿土）加18 毫升无菌水，充分振荡，可用超声波仪粉碎土壤，使之与水充分混合，这时的稀释度为10；然后用定量吸管吸取 2 毫升 102的土壤悬浮液，加入 18 毫升无菌水，充分摇匀，此时稀释度为103。依此法逐级稀释，即可得到 103、104、105、106, 的稀释液。根据原生动物的丰富度选择土壤的稀释度，但每 一

4、定量土样均要选择连续的 3个稀释度， ，即“ 3级10倍”之意（图 1）。3 培养基制备0.5 克氯化钠加 1.2 克琼脂加 98 毫升蒸馏水（如用量较多，可按此比例增加） ，搅拌后 在高压灭菌锅中加热灭菌，然后趁热到入培养皿，在凝固之前插入5 个内径为 1.8 厘米、高为 0.6 厘米的玻璃环。每个土样需 6个培养皿 30 个玻璃环。4 接种、培养和镜检取其中的连续 3级悬浮液，摇匀后每级稀释液各取1ml 接种于各自的玻璃杯内，即 1、2号培养皿的 10 个玻璃杯内各滴入 1ml 第一级稀释液，同样 3、4号和 5、6 号培养皿的 10 个玻璃杯内分别滴入第二级和第三级稀释液（第一、二、 三

5、级稀释液的稀释度是多少， 则取 决于研究的土壤中原生动物数目的多寡，如采用 104-106 稀释度系列， 则第一级稀释液为 104，第二级为105，第三级为106）,置于光照培养箱25C以下培养（图1）。分别在第4、7、11天时在低倍镜下观察每个环中有无原生动物，按肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫分别记录。低倍镜下可分清此三大类，但无法鉴定种类。可在实验结束时，再吸出在高倍镜或油镜下鉴定种类。2ml2 ml2 m图1 土壤原生动物定量培养法的稀释和接种示意图5结果统计根据未出现环数，查 Stout “ 3级10倍稀释法”（表1）原生动物密度换算表得知每克土 壤中的原生动物数量，即密度。例如，已知鞭毛虫在

6、30个环中有5环中未出现，则查表得入=69.5，若稀释度为104-106，则鞭毛虫的密度为 695000个/克土壤。肉足虫和纤毛虫的密 度也同此法求得，三大类密度之和即为总的原生动物密度。这是根据微生物数量统计法的原理从没有原生动物和土壤稀释度求出最或然数（ MPN ）,以此推断每克风干土壤中原生动物 数量。将表上查得的数量乘以土壤湿度，即为每克湿土中原生动物数量。表1 “ 3级10倍”环式稀释法原生动物密度换算表（Stout,佃62）无原生动物的环数入土壤中原生动物的个数/g310-103102-104103-1051230.32303230302303002160.916091609016

7、09003120.4120412040120400491.6916916091600569.5695695069500652.0520520052000738.7387387038700829.2292292029200922.72272270227001018.01801800180001114.5145145014500121107117117011700139.42949429420147.52757527520155.90595905900164.56454564560173.51353513510182.73272732730192.16212162160201.7317173173

8、0211.40141401400221.14111141140230.92992920240.74774740250.58658580260.44444440270.31331310280.20220200290.091990300.000008实验二、土壤中线虫的分离方法及杀死固定分离线虫方法多种多样，主要根据分离线虫的种类和数量、寄主植物种类、标本的固有属性、采集时间和所分离线虫的用途而定。本文介绍传统的贝曼漏斗法和经改良后的淘洗一过筛一离心法。（一）贝曼漏斗法贝曼漏斗法是 Baermann于1917年提出来。其本原理是：线虫是喜水动物，遇水便会 从土壤或植物组织内游出，同时由于地心引力及

9、线虫自身的重量，便会下沉至漏斗的管内集中。这种方法仅限分离活动性的蠕虫型线虫，对死虫、不活动的线虫和虫态 （如胞囊线虫和根结线虫的雌虫）则是无效的。仪器、设备和材料贝曼漏斗：试验装置如图2。常用的是直径为 8-10厘米的玻璃漏斗，漏斗管连在一段孚L胶管，以止水夹（弹簧夹）控制胶管的开闭，漏斗放在或铁架台上或自制的木制漏斗架的 圆环内。图2贝曼漏斗法（Baermann funnel ）分离线虫示意图（刘维志，1995）方法与步骤取土样或含线虫的植物材料（如根系）切成大约0.5厘米-1厘米长的小段，用四层纱布或二层高级卫生纸（棉质）包住土样或根样，轻轻放入盛水的漏斗内，令水漫过、浸透，如 水量不足

10、，轻轻加水，防止冲出泥浆，经48小时，用空烧杯接在漏斗的胶管内，轻轻松开止水夹，从漏斗流出水，内含大量线虫。关闭胶管，向漏斗轻轻补充清水，可以再次收集线虫。（二）淘洗过筛离心法淘洗过筛离心法是在几种最基本的分离方法上， 为适应大量快速分离线虫的要求而 改进的一种方法。 其基本原理是根据虫体大小及线虫的密度比水轻或与水的密度接近， 线虫 在淘洗过程中， 可浮在水面或悬浮在水中。 在过筛时， 依虫体大小可以在不同筛目上收集线 虫。过筛时，往往在密筛（如 325 目）上留有很多泥浆。为了进一步把线虫从泥浆中分离出 来，可利用比重差异，应用不同浓度的蔗糖溶液或其他制剂（密度比水大） ，结合离心的方 法

11、，使收集到的线虫更加纯净。仪器、设备和材料1. 仪器、设备40、 60、 325 目筛子各一，低速离心机， 100ml 或大于 100ml 离心管，天平， 250ml 烧 杯，脸盆，洗瓶，喷头，试管，洗干净的青霉素瓶。2. 材料TAF固定液（三乙醇胺一福尔马林固定液 ）:吸取2ml 40%甲醛，7ml三乙醇胺溶于91ml 蒸馏水。蔗糖溶液： 454 克蔗糖溶于 1000ml 水中（密度 1 . 1 8g/cm 3,浓度为 38.5%） 。方法与步骤1 线虫标本的采集。挖取植株根系，去掉 5cm 表土，在根围 5-20cm 深度取带根土样 500cm3 左右，放在大 塑料袋中，在小塑料袋中放入标

12、签，注明采集寄主、地点、采集人，将小塑料袋放入大塑料 袋中，封口后带回实验室。2 分离过程。淘洗程序：从 40目、60目和 325目筛子上过筛， 40目筛内收集根系（有根结线虫） ， 编号后存入塑料袋内， 60 目筛内收集胞囊，亦存入塑料袋内，把 325 目筛子里的泥浆（内 含线虫）洗入烧杯（ 150ml 左右）。离心程序：（1）将烧杯里的泥浆倒入离心管（250ml）,称重平衡（2）将离心管放入离心机中，1000 转 /分，离心 4-5 分钟。（3）倾去上清液,加入蔗糖液（ 38.5%）,称重离心, 15秒钟, 1000转/分离心（4）用烧杯收集上清液,加水稀释,防止蔗糖液渗透压过高虫体破裂。

13、（5）烧杯中的上清液在 325 目筛子过筛（筛子倾斜） ,将 325 目筛上的线冲洗到烧杯里, 再转入试管里将试管垂直放置,过夜（ 24-48 小时,夏天时间短,春、秋季时间长）饥饿, 把上清液用长吸管吸掉,试管底部为线虫。3 杀死 . 。向试管加入热水到 60C，将线虫杀死，15分钟。4 固定。（1）将下部虫液用吸管吸入青霉素瓶,加入固定液。（2）固定一周后,再换洗固定液,永久保存。固定两周后才能进行鉴定。实验 三、土壤螨类的分离仪器、设备和材料1 仪器、设备干漏斗架、 40 瓦灯泡若干、塑料瓶、载玻片、盖玻片、解剖镜、挑针、吸管、显微镜。2 试剂霍氏封固剂（ Hoyers medium ）

14、：配方为阿拉伯树胶 15 克，水合氯醛 100 克，纯甘油10 克，蒸馏水 25 毫升。该封固剂的配制按下列程序进行：先将阿拉伯树胶（粉状或结晶） 完全溶解于蒸馏水， 然后再加入水合氯醛和甘油， 再经过滤去杂。 为便于阿拉伯树胶的完全 溶解， 可稍加大蒸馏水用量， 减低了粘度也便于过滤。 待滤过后将清夜置如水浴锅上加热以 蒸发多加的水分。75%酒精：量取 790ml95% 乙醇用蒸馏水稀释 1000ml 。方法与步骤1 土壤螨的搜集称量 250300 克土样置干漏斗带铁丝网的盘中，在放置盛有 75%酒精的塑料瓶，注意 瓶口于漏斗出口对齐，并注意补充塑料瓶中的酒精溶液防止干涸。这样使用 40 瓦

15、灯泡连续 光照 48 小时，盖上塑料瓶既可。2 清洗保存。对体表有粘附物的标本要进行清洗，用细毛笔在50% 酒精中洗涮体表，剔除粘附物，但不要损坏体表结构。以上方法不能去污时， 可以将标本放入封固液中，拨动标本，让封固 液粘去污物。 牢固的粘附物可用超声波震荡仪清洗， 根据虫体大小确定清洗时间， 防止虫体 被震碎。为准确观察虫体结构，应留下一些标本不清洗。3 透明 去污后的标本，必须进行透明，最常用的有效方法是用乳酸浸泡。为了缩短透明时间， 可放在温箱或灯光下加热，透明时间根据标本大小、温度及乳酸浓度而定。 个体越大， 温度 越低，乳酸浓度越低，透明时间越长。只要标本已透明，就应该将标本取出来

16、放在 7075% 的酒精中保存。有些甲螨标本，体色极深，可用过氧化氢去色，但不必过份漂白。4 临时玻片与永久玻片的制作临时玻片： 用盖玻片封盖凹玻片的半个凹孔加入乳酸， 放入标本整形， 调整位置， 固定， 马上可以镜检，完成后放入酒精中保存（图3）。永久玻片：将处理好的标本放在载玻片上，沾一小点霍氏封固液于近旁，将标本整肢， 象中气门螨类，应尽量使四足伸展，甲螨标本比较圆厚，应固定位置，让封固液稍干后，覆 上加有封固液的盖玻片。 为了更完整、准确得镜检，还常需解剖标本， 解剖需根据标本身体 结构，以甲螨为例（图 3），可先从后半体背腹沟将后背板剖开，再卸下四足、前背板、口 器和基节板、腹板，依

17、次制片。永久玻片干涸后，沿盖玻片四周涂上一圈指甲油，以免受潮 滑片。口下板第I足 第3足 前、馬背梭，肢 3S2S 黑吗足 基昏極，腮桩图3螨类标本制片法A.B.临时封片法；C:解剖标本永久制片法实验四、氯仿薰蒸浸提法测定土壤微生物生物量碳一、采样与样品预处理土壤样品的采集方法和要求与测定其它土壤性质时没有本质区别。采集到的新鲜土壤样品立即去除植物残体、根系和可见的土壤动物（如蚯蚓）等，然后迅速过筛（23 mm,或放在低温下（24C ）保存。如果土壤太湿无法过筛，进行晾干时，必须经常翻动土壤，避免局部风干导致微生物死亡。过筛的土壤样品调节到田间持水量的50%左右，在室温下于密闭装置中预培养1周

18、，密闭容器中要放入两个 50mL的烧杯，分别加入水和稀 NaOH以保持其湿度 和吸收释放的CQ。预培养后的土壤最好立即分析，若需要放置一段时间，在低温下（24 C ）最好不要超过10d。二、 方法一氯仿薰蒸浸提法（FE）1、方法原理土壤经氯仿薰蒸处理，微生物被杀死，细胞破裂后，细胞内容物释放到土壤中，导致 土壤中的可提取的碳大幅度增加。通过测定浸提液中全碳的含量可以计算土壤微生物量碳。浸提液中碳可用重铬酸钾容量法测定，也可用微量碳分析仪测定。此处介绍比较简单 的重铬酸钾容量方法。2、仪器及设备培养箱；真空干燥器；真空泵；往复式振荡机（速率200rev/min）;冰柜；磷酸浴。3、试剂1. 无乙

19、醇氯仿：量取500 mL氯仿于1000 mL的分液漏斗中，加入50mL硫酸溶液（H2SQ）=5%,充分摇匀，弃除下层硫酸溶液，如此进行3次。再加入50 mL去离子水，同上摇匀，弃去上部的水分，如此进行5次。将下层的氯仿转移到蒸馏瓶中，在62 C的水浴中蒸馏，馏出液存放在棕色瓶中，并加入约20g无水K2CQ,在冰箱的冷藏室中保存备用。2. 硫酸钾溶液c（K2SQ）= 0.5 mol L-1:称取硫酸钾（KzSQ,化学纯）87.10g，加热溶 于去离子水中，稀释至 1Lo （可加热溶解）3. 重铬酸钾c（1/6K 2Cr2Q）=0. 4000 mol L-1:称取经130 °C烘干23h

20、的重铬酸钾（KzCQ，分析纯）19.622g，溶于1000mL的去离子水中。其他浓度： 9.811 g ,4.9055 g,4. 邻啡罗啉指示剂：称取邻啡罗啉指示剂C12F8N2HO,分析纯1.49g，溶于含有0.70gFeSO 7fO的100mL去离子水中，密闭保存于棕色瓶中。-15. 硫酸亚铁溶液c（FeSQ）=0.0333 mol L-:称取硫酸亚铁（FeSO4 PfO,化学纯）9.26g , 溶解于600800mL去离子水中，加浓硫酸（化学纯）20mL,搅拌均匀，定容至1000mL, 于棕色瓶中保存。此溶液不稳定，需每天标定其浓度。硫酸亚铁溶液浓度的标定 吸取重铬酸钾标准溶液（试剂8）

21、5.00mL ,放入100mL三角 瓶中，加水约20mL,加浓硫酸5mL和邻啡罗啉指示剂2滴，用FeSO溶液滴定，根据 FeSO溶液的消耗量即可计算 FeSO溶液的准确浓度。4、操作步骤4.1 薰蒸称取相当于20.0g烘干土重的湿润土壤3份，分别放在约100 mL的烧杯中，一起放入同一干燥器中,干燥器底部放置小烧杯盛装少量的水以保持湿度,同时放入一个装 有50mL NaOH溶液和一个装有约 50mL的无乙醇氯仿的小烧杯（根据干燥器的大小可以增 加氯仿的用量，同时加入少量的直径约为0.5mm的碎瓷片），用少量凡士林密封干燥器，用真空泵抽气至氯仿沸腾并保持至少2 min。关闭干燥器的阀门，在25°C的黑暗条件下放置24ho打开阀门，如果没有空气流动的声音，表示干燥器漏气，应重新称样进行薰 蒸处理。当干燥器不漏气时，取出装有水、碱液和氯仿的烧杯，氯仿倒回瓶中可重复使 用。擦尽干燥器底部，用真空泵反复抽气，每一次都要打开干燥器，以加快除去氯仿的 速度，直到土壤闻不到氯仿气味为止。5.2 浸提薰蒸结束后