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土壤真菌和细菌残体碳(Fungal and Bacterial Residue Carbon)是土壤有机碳(SOC)的重要组成部分,主要来源于微生物死亡后的细胞壁组分,如氨基糖(Amino Sugars)。这些残体化学稳定性高,可在土壤中长期存留(数年至数百年),是惰性或缓效性有机碳库的关键来源,对土壤碳固持具有重要意义。
一、核心概念
真菌残体碳:主要来源于真菌细胞壁中的 几丁质(Chitin),其单体为 N-乙酰葡萄糖胺(GlcNAc),在土壤中降解后以 氨基葡萄糖(Glucosamine, GlcN) 形式被检测。
细菌残体碳:主要来源于细菌细胞壁中的 肽聚糖(Peptidoglycan),其特征单体为 胞壁酸(Muramic Acid, MurA) 和 氨基葡萄糖(GlcN)。
总微生物残体碳 = 真菌残体碳 + 细菌残体碳
注意:GlcN 同时来自真菌和细菌,需结合 MurA(仅细菌特有)进行区分。
二、测定原理
利用酸水解法将土壤中复杂的微生物残体分解为可溶性的氨基糖单体,再通过高效液相色谱(HPLC)或气相色谱-质谱(GC-MS)等仪器进行分离和定量,z后根据摩尔比例换算为微生物残体碳量。
三、标准测定流程(以Zhu et al. 和 Brookes et al. 方法为基础)
1. 样品前处理
取风干土壤,过 100 目筛(<0.15 mm)
去除根系、碎屑等外源有机物
称取 0.5–2.0 g 土样(视有机质含量调整)
2. 酸水解
加入 6 mol/L 盐酸(HCl)(如 10 mL/g 土)
在 105°C 油浴中密封水解 6–8 小时
冷却后离心、过滤(0.45 μm 滤膜),收集上清液
此步骤将几丁质、肽聚糖等大分子水解为游离的氨基糖(GlcN、MurA)
3. 净化与衍生化(适用于GC-MS)
上清液经减压浓缩至近干
用去离子水反复溶解-蒸发以去除HCl
进行衍生化处理(如转化为三甲基硅烷衍生物)以便GC-MS检测
若使用HPLC-ELSD或HPLC-MS/MS,可省略衍生化
来源:网络
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