土壤氨基糖的测定--细菌残体碳和真菌残体碳的定量

细菌残体碳（BNC）和真菌残体碳（FNC）是土壤有机碳库中来自微生物残体的重要组成部分，指土壤中细菌和真菌死亡后，细胞壁、细胞膜、细胞质等细胞结构残留的碳，是土壤有机碳的关键来源之一。

一、细菌残体碳和真菌残体碳的定义

细菌残体碳是细菌生长繁殖过程中，死亡细胞的细胞壁、细胞质等结构分解后残留于土壤中的碳。真菌残体碳是真菌死亡后，其细胞壁、菌丝体等结构残留的碳，其中几丁质是真菌残体的标志性成分，化学性质较稳定。微生物残体碳并非活体微生物的碳，而是死亡后未被完全分解的残体碳，且因结构复杂，分解速率较慢，容易在土壤中积累，成为土壤有机碳的稳定库。

二、细菌残体碳和真菌残体碳的生态意义

土壤有机碳的来源包括植物残体、动物排泄物、微生物残体等。其中，微生物残体碳，尤其是 BNC 和 FNC，占土壤有机碳的比例可达 30%-80%，远高于植物残体直接贡献的比例，是土壤碳库的核心构建者。BNC 和 FNC 分解慢、易与矿物结合，是土壤固碳的重要载体。其含量越高，土壤碳库越稳定，减少碳排放的潜力越强。残体碳中含氮、磷等元素，经微生物分解后可释放养分，供植物吸收。BNC/FNC 的比例可反映微生物群落结构，如真菌占优的生态系统，FNC 比例更高；其总量可指示土壤碳库的活性，如农田土壤长期施肥可能提高 BNC，因细菌繁殖旺盛。

三、细菌残体碳和真菌残体碳的测定

BNC 和 FNC因残体结构复杂，与土壤其他有机质混合，本身难以直接测定，测定土壤中的真菌残体碳和细菌残体碳，目前最成熟、应用最广泛的方法是基于氨基糖生物标志物的间接估算方法，利用真菌和细菌残体中特异性氨基糖的含量，结合转换系数推算残体碳量。这一方法的核心逻辑是，真菌和细菌死亡后，其细胞壁等结构中的氨基糖会稳定残留在土壤中，且不同类群的氨基糖组成具有特异性。

1.测定原理

1）真菌残体的特异性氨基糖真菌细胞壁富含由 N - 乙酰氨基葡萄糖聚合而成的几丁质，因此土壤中氨基葡萄糖（GlcN） 的一部分来自真菌残体，另一部分可能来自细菌，需通过比例区分。

2）细菌残体的特异性氨基糖细菌细胞壁的肽聚糖含N - 乙酰胞壁酸（MurN），MurN几乎仅存在于细菌中，是细菌的专属标志物，和氨基半乳糖（GalN），GalN细菌来源占比更高。其中，胞壁酸（MurN）是区分细菌残体的关键指标。通过测定土壤中上述氨基糖的含量，结合氨基糖 - 残体碳转换系数，间接计算 FNC 和 BNC。转换系数来自对纯培养真菌 / 细菌的成分分析，如真菌中氨基糖占残体碳的比例、细菌中胞壁酸占残体碳的比例。

2.测定步骤

1）土壤样品前处理

样品采集与保存：采集新鲜土壤后，去除石块、植物残体等杂质，过 2mm 筛；若不能立即测定，需-20℃以下温度冷冻保存，避免微生物分解氨基糖。

样品预处理：取适量土壤，用 1mol/L HCl 去除碳酸盐，然后用去离子水冲洗至中性，烘干后研磨成细粉。

2）氨基糖的提取土壤中的氨基糖以几丁质、肽聚糖等聚合物形式存在，需通过酸水解转化为可检测的单体氨基糖水解条件：用 6mol/L 盐酸在 105-110℃下水解 6-8 小时，聚合物完全分解为单体。终止水解：水解后冷却，用 NaOH 中和至中性，离心取上清液。

3）氨基糖的净化与衍生

净化：通过阳离子交换柱吸附氨基糖，去除中性糖、有机酸等，再用氨水洗脱，收集洗脱液并浓缩。

衍生化：氨基糖本身无强紫外吸收，需衍生为易检测的衍生物，或通过硅烷化提高气相色谱检测的响应值。

4）氨基糖的检测指标：

氨基葡萄糖（GlcN）：真菌残体的主要标志物（需扣除细菌贡献）

氨基半乳糖（GalN）：辅助指示细菌残体（细菌来源占比更高）

氨基甘露糖（ManN）：细菌和真菌均可产生氨基甘露糖（辅助指示指标）

胞壁酸（MurN）：细菌残体的特异性标志物（唯一细菌来源）

5）FNC 和 BNC 的计算

通过氨基糖含量推算残体碳，需用到氨基糖 - 残体碳转换系数，这些系数来自对纯培养真菌 / 细菌的分析，不同研究可能略有差异，需参考权威文献。细菌残体碳（BNC）的计算，以胞壁酸（MurN） 为核心指标，

公式为：BNC=MurN含量*细菌转换系数

常用转换系数为1 mg 胞壁酸对应约 45-50 mg 细菌残体碳，因细菌种类差异，多数研究采用 50 mg C/mg MurN。

真菌残体碳（FNC）的计算，需先从总氨基葡萄糖（GlcN）中扣除细菌来源的部分，再用真菌转换系数计算：

真菌来源的 GlcN = 总 GlcN - 细菌 GlcN；

FNC=真菌GlcN含量*真菌转换系数常用转换系数为1 mg 真菌 GlcN 对应约 9-10 mg 真菌残体碳，多数研究采用 10 mg C/mg GlcN。这一方法的优势是操作成熟、重复性好，能反映土壤中微生物残体碳的长期积累，是目前土壤生态学中研究 FNC 和 BNC 的经典方法。