一种基于罗丹明测定土壤脱氢酶活性的新方法

《Biology and Fertility of Soils》：A new resazurin-based method to determine dehydrogenase activity in soil

　　摘要土壤生物活性是土壤健康的基本决定因素，通过微生物介导的代谢过程调节碳周转、养分循环和生态系统生产力。测定土壤脱氢酶活性的快速方法可提供与呼吸相关的微生物电子传递方面的有价值信息，是土壤生物评估的重要组成部分。中性红（resazurin）是一种氧化还原敏感的人造电子受体，在监测多种生物系统中的微生物代谢方面显示出很大的前景，但用于测定农业土壤脱氢酶活性的系统优化和验证仍然有限。在本研究中，对基于中性红的检测方法进行了优化和验证，作为一种测定土壤脱氢酶活性的快速方法。该检测方法使用来自三个长期施肥试验的土壤进行开发，这些试验代表了对比的养分管理方案和农业生态系统。通过检测方法与已建立的土壤生物指标和复合土壤生物质量指数（SBQI）之间的关系来评估其性能。通过重复性、灭菌、生物量分配、微生物生物量梯度和储存稳定性实验进一步评估了分析的稳健性，随后在多种农业生态土壤中进行验证。中性红还原活性对长期养分管理梯度表现出一致响应，并与微生物生物量碳（r = 0.53）、脱氢酶活性（r = 0.51）、荧光素二乙酸酯水解（r = 0.42）和土壤呼吸（r = 0.63）呈显著正相关。灭菌和分配实验证实，染料还原主要是由微生物介导的，并且强烈依赖于代谢活性生物量。在人工土壤系统中，微生物生物量的添加与中性红还原表现出强线性关系（R2 = 0.91），证明了该检测方法对代谢活性微生物生物量的定量响应。中性红还原活性在不同土壤中也与SBQI显著相关（R2 = 0.462, p < 0.001），表明该检测方法测定的土壤脱氢酶活性密切反映了土壤整体生物质量的变化。总之，这些发现表明，中性红还原提供了一种快速、可靠且机制合理的方法来测定土壤脱氢酶活性，具有在对比性农业土壤中常规评估微生物呼吸活性的潜在应用价值。