一种利用铕元素测定食物网中能流的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用铕元素测定食物网中能流的方法，它是用Eu3+标记水稻-害虫-害虫的天敌的系统，取样测得各营养级的Eu元素含量的方法，来测得食物网中的能流。与现有技术相比，本发明操作简单，节约人力和物力，且不受特定设备的限制，应用和推广前景好。
【专利说明】—种利用铕元素测定食物网中能流的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生态学领域，具体涉及一种利用铕元素测定食物网中能流的方法。
【背景技术】
[0002]能流是所有生态系统内在的共有的功能和特征之一。应用生物量与热值测定法，戈峰、陈常铭和丁岩钦曾对水稻褐飞虱八斑球腹蛛生态系统及棉田生态系统能流进行了研究
[0003]对于生态系统能流的定量研究，传统的方法有能量折算法和数量消长法，如宿庆瑞(1997)对东北玉米主产区生态系统能流的分析，杨纪明等(1998)对海洋食物链能流的初步研究。近年来，稳定性同位素技术在生态学方面的应用比较广泛。但该技术主要用于分析动物的食性、营养级关系、食物链结构以及动物迁徙习性方面的研究，如黄道建和黄小平(2006)将该技术用于海草生态学的研究，万祎等(2005)利用该技术分析渤海湾食物网主要生物种的营养层次。国外对该技术的应用也有大量报道(Brian R.Herwig等，2004)。另外，分子水平上的食物网研究也很广泛，J.D.Harwood等(2001)用单克隆抗体法寻找食物链中的错误，N.Agusti等(2003)用分子标记法检测蜘蛛对弹尾目昆虫的捕食选择。
[0004]利用稀土元素铕作为示踪物定量测定节肢动物食物网间的能流关系是一个全新的课题。胡自强首次采用稀土元素铕荧光物示踪法，对水稻一叶蝉一蜘蛛这一食物链营养关系进行了初步的定量测试，结果表明，所选用的稀土元素铕可以通过该食物链传递，证明铕用于食物链营养关系定量分析是可行的。但是其方法存在技术和设备上的问题，尚不能进行推广应用。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单，测量准确的利用铕元素测定食物网中能流的方法，以解决现有技术中存在的设备条件要求高，操作繁琐等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下:
[0007]一种利用铕元素测定食物网中能流的方法，它包括如下步骤:
[0008](I)将Eu2O3溶于盐酸水溶液，加热至100±0.5°C蒸近干后加水溶解，得到Eu3+水溶液；
[0009](2)将步骤(I)中得到的Eu3+水溶液标记于水稻上，标记4?6天后将害虫释放于水稻上，优选5天；放入害虫2?4天后，在水稻和害虫的系统中放入害虫的天敌，优选3天；
[0010]其中，5?20株水稻用10mlEu3+水溶液进行标记；
[0011]其中，5?20株水稻中放入I?15只害虫；
[0012]其中，每I?15只害虫放入I?6只害虫的天敌；
[0013]其中，对用Eu3+水溶液标记的水稻进行取样，取样方法为放入害虫后每24h对水稻的根、茎和叶进行取样，所取样品总质量为I?4g ;
[0014]其中，加入害虫后对害虫进行取样，取样方法为害虫放入水稻后每24h对其进行取样，每次取一整只害虫；
[0015]其中，加入害虫的天敌后对害虫的天地进行取样，取样方法为害虫的天敌放入水稻后每24h对其进行采样，每次取一整只害虫的天敌；
[0016](3)称量步骤(2)中所取的样品的湿重，干燥后称量干重，并用电阻炉进行灰化处理；
[0017](4)将步骤(3)中所得的灰化后的样品浸提，向浸提液加入NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液，静置后在紫外一可见分光光度计上以654nm为测试波长测定样品吸光度，由Eu3+标准曲线计算出样品所对应的Eu元素含量。
[0018]步骤(I)中，盐酸水溶液中盐酸的质量百分比为36?38%，Eu203与溶解所用水的质量比为I:4500?5500。
[0019]步骤⑵中，Eu3+水溶液标记于水稻的方法为将Eu3+水溶液浇灌于水稻根部土壤或喷洒于水稻叶部；根据害虫所食水稻部位而确定具体用哪种方标记，若吃食水稻根部和茎部使用根部浇灌的方式进行标记，若吃食叶部建议使用喷洒叶面进行标记水稻。
[0020]其中，优选对苗期、扬花期或成熟期的水稻使用5.0mg/L的Eu3+水溶液进行标记，分蘖期的水稻使用10.0mg/L的Eu3+水溶液进行标记。
[0021]步骤(2)中，所述的害虫为飞虱；所述的害虫的天敌为蜘蛛。
[0022]步骤(3)中，干燥的方法为60±1°C下干燥箱中干燥lh，灰化方法为800°C下电阻炉中灰化处理Ih。
[0023]步骤(4)中，浸提的方法为使用盐酸水溶液对灰化成分进行浸提，灰化成分与盐酸盐酸水溶液的体积比为1:1.1?1.4 ;盐酸水溶液中盐酸的质量百分比为36?38%。
[0024]步骤⑷中，所述的NaAc-HAc缓冲溶液由0.lmol/L Hac水溶液与0.1mol/L NaAc水溶液按1:2的体积比混合制得，所述的偶氮胂III水溶液中，偶氮胂III的浓度为
2.9X 10_4mol/L ;其中，浸提液、NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液的体积比为7:2:1。
[0025]其中，Eu3+标准曲线计算的制定方法为:
[0026]将步骤(I)中所得的Eu3+水溶液与水按1:100的体积比稀释后，再与水分别按4:1、3:2、1: 1、2:3、1:4的体积比进行稀释，并分别向稀释液中加入NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液，静置15min后取适量溶液于Icm石英玻璃比色皿中，以空白溶液加NaAc-HAc缓冲溶液和显示剂偶氮胂III溶液作为参比，在紫外一可见分光光度计上以654nm为测试波长测定样品吸光度，根据各浓度溶液所对应的吸光度建立标准曲线。
[0027]其中，NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液与步骤⑷中所用的溶液相同。其中，稀释液或空白溶液、NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液的体积比为7:2:1
[0028]有益效果:与现有技术相比，本发明具有如下优势:
[0029](I)本发明使用普通的紫外一可见分光光度计即可准确测得Eu元素含量，无需使用岛津RF-5301PC型荧光分光光度计，无操作限制，应用范围广。
[0030](2)本发明步骤简单，采用市售的Eu2O3即可操作，无需进行萃取和反萃取等繁琐步骤，节约物质成本和人力成本。
[0031](3)本发明所测得的Eu元素含量准确且精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1为实施例1中标准曲线图。
【具体实施方式】
[0033]根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
[0034]实施例1
[0035]1、水稻的培养
[0036]于2014年4月15日称取50g水稻种子置于温度控制在25°C ±0.5°C的人工气候箱(型号为QHX-300BS-1II购买于上海新苗仪器有限公司)中，浸泡24小时，浸种期间间隔12小时换一次水，浸种过后，把水倒掉，将种子用纱布包裹，继续置于温度控制在250C ±0.5°C的人工气候箱内让水稻种子发芽，发芽时间为3天，发芽期间根据种子保水程度适当补水，要求水不淹没种子。4月19日，在4个容积相等的栽培盆中，每盆播撒16粒发芽状况良好、均匀的水稻种子。栽培盆设置为4组其中I组为空白对照，置于东华理工大学生物系生态学实验室培养，定期进行施肥，灌水，除虫的农事管理。
[0037]2、标准曲线的制定
[0038]将Eu2O3溶于质量百分比为36?38%的盐酸水溶液，加热至100±0.5°C蒸近干后加水溶解，(Eu2O3与溶解所用水的质量比为1:4500?5500)，得到Eu3+水溶液，然后所得的Eu3+水溶液与水按1:100的体积比稀释后，再与水分别按4:1、3:2、1:1、2:3、1:4的体积比进行稀释，并分别向稀释液中加入NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液，静置15min后取适量溶液于Icm石英玻璃比色皿中，以空白溶液加NaAc-HAc缓冲溶液和显示剂偶氮胂III溶液作为参比，在紫外一可见分光光度计上以654nm为测试波长测定样品吸光度，根据各浓度溶液所对应的吸光度建立标准曲线图，见图1。
[0039]3、水稻的标记以及害虫和天敌的投放
[0040]5月20日，水稻生长到分蘖期时，用规格相同的网罩将水稻与外界相对隔离，要求网罩不影响水稻的正常生长，然后使用10.0mg/L的Eu3+水溶液对水稻以根部浇灌的形式进行标记，每盆水稻所用Eu3+水溶液的量为100ml，标记五天后每组放3只饥饿处理的褐飞虱到用网罩隔离的水稻中，飞褐虱放入三天后，其中3个组放I只饥饿处理的拟水狼蛛到以上处理的水稻上，空白对照组中只放飞虱不放蜘蛛。蜘蛛放入I天后进行取样。
[0041]4、试验样品的取样及处理
[0042]分别对实验中的水稻茎部，以及飞虱和蜘蛛进行取样，取样后称量出各样品的湿重。称湿重后，置于恒温干燥箱(型号为WGL-230B，于天津市泰斯特仪器有限公司购买)内恒温60°C下处理I小时，称量干重，后置于电阻炉(型号为5X-5-12，于天津市泰斯特仪器有限公司购买)内恒温800°C下灰化处理I小时。
[0043]5、实验样品吸光度的测量
[0044]使用分析纯盐酸原液对灰化成分进行浸提，体积比控制在1:1.2之间。浸提液经过稀释后，吸取7ml加入2ml NaAc-HAc缓冲溶液和Iml 2.9 X 10_4mol/L偶氮胂III水溶液，静置15min后，在紫外一可见分光光度计上以654nm为测试波长测定样品吸光度。
[0045]6、实验数据的处理
[0046]将各样品吸光度带入标准曲线中，计算出每只褐飞虱每天食水稻量；同理计算出每只蜘蛛每天食褐飞風量。
【权利要求】
1.一种利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将Eu2O3溶于盐酸水溶液，加热至100±0.5°C蒸干后加水溶解，得到Eu3+水溶液； (2)将步骤⑴中得到的Eu3+水溶液标记于水稻上，标记4?6天后将害虫释放于水稻上，放入害虫2?4天后，在水稻和害虫的系统中放入害虫的天敌； 其中，5?20株水稻用10mlEu3+水溶液进行标记； 其中，5?20株水稻中放入I?15只害虫； 其中，每I?15只害虫放入I?6只害虫的天敌； 其中，对用Eu3+水溶液标记的水稻进行取样，取样方法为放入害虫后每24h对水稻的根、茎和叶进行取样，所取样品总质量为I?4g ; 其中，加入害虫后对害虫进行取样，取样方法为害虫放入水稻后每24h对其进行取样，每次取一整只害虫； 其中，加入害虫的天敌后对害虫的天敌进行取样，取样方法为害虫的天敌放入水稻后每24h对其进行采样，每次取一整只害虫的天敌； (3)分别称量步骤(2)中所取的水稻、害虫和害虫的天敌的湿重，干燥后称量干重，并用电阻炉分别进行灰化处理； (4)将步骤(3)中所得的灰化后的样品浸提，浸提液经过稀释处理后加入NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液，静置后在紫外一可见分光光度计上以654nm为测试波长测定样品吸光度，由Eu3+标准曲线计算出样品所对应的Eu元素含量。
2.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(I)中，盐酸水溶液中盐酸的质量百分比为36?38%，Eu2O3与溶解所用水的质量比为1:4500 ?5500。
3.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(2)中，Eu3+水溶液标记于水稻的方法为将Eu3+水溶液浇灌于水稻根部土壤或喷洒于水稻叶部。
4.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的害虫为飞虱；所述的害虫的天敌为蜘蛛。
5.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(3)中，干燥的方法为60±1°C下干燥箱中干燥lh，灰化方法为800°C下电阻炉中灰化处理lh。
6.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(4)中，浸提的方法为使用盐酸水溶液对灰化成分进行浸提，灰化成分与盐酸盐酸水溶液的体积比为1:1.1?1.4 ;盐酸水溶液中盐酸的质量百分比为36?38%。
7.根据权利要求1所述的利用铕元素测定食物网中能流的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的NaAc-HAc缓冲溶液由0.lmol/L Hac水溶液与0.lmol/L NaAc水溶液按1:2的体积比混合制得，所述的偶氮胂III水溶液中，溶质偶氮胂III的浓度为2.9X10_4mol/L;其中，浸提液、NaAc-HAc缓冲溶液和偶氮胂III水溶液的体积比为7:2:1。
【文档编号】G01N21/33GK104406929SQ201410724351
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月3日 优先权日:2014年12月3日
【发明者】王雅, 葛建忠, 何芳, 胡国光, 袁凤辉 申请人:东华理工大学