作物间作对农业土壤硝酸盐淋失的动态影响研究
发布时间：2022-04-25 18:09
现代农业系统氮肥利用率很低,施入肥料的氮素约有20%以硝酸盐的形式损失而未被植物吸收,导致资源浪费的同时也对环境和人类健康带来压力。特别是在集约化蔬菜生产系统中,由于高强度施肥和灌溉以及蔬菜根系发育不完全,硝酸盐淋洗非常严重。因此,系统研究缓解硝酸盐淋失的策略对于设施农业植物氮素利用效率的提升和农业系统面源污染的缓解具有重要意义。本研究首先利用15N标记技术揭示农业土壤硝态氮的形成与转化过程及其相关微生物调控机制,进而设计单作和间作种植模式,寻找低氮素淋失、高氮素利用效率的间作模式。最后,大田实验验证选取的间作模式对硝酸盐淋失的阻控效果,同时通过设置网格和PVC板处理探究间作模式阻控硝酸盐淋失的机理。研究主要产生以下的结果:（1）三种土壤施尿素后,中性高碳氮土壤由AOB驱动的硝化和nir S型菌驱动的反硝化导致高NO3-淋失和高N2O排放,而两种酸性土壤的硝化和反硝化则分别主要由AOA和nir K型菌驱动。（2）浅根系辣椒与深根系的苜蓿和玉米间作的种植做法依赖于增强深土层的根系养分吸收增加氮素利用率...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氮素循环的生物重要性
1.2 土壤氮素转化路径
1.2.1 硝化过程
1.2.2 反硝化过程
1.2.3 氮素其他生物转化途径
1.3 硝酸盐淋失的研究
1.3.1 硝酸盐淋失的原因及影响因素
1.3.2 硝酸盐淋失的危害
1.3.3 硝酸盐淋失的研究现状
1.4 间作体系的生态学原理及实践
1.4.1 间作体系的生态学原理
1.4.2 间作体系对硝酸盐淋失阻控的研究进展
1.5 论文研究目标、研究内容和技术路线
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
第2章 不同土壤氮素转化过程和硝酸盐淋失研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验样地和实验设计
2.2.2 土壤样品采集与分析
2.2.3 土壤N_2O气体样品采集与分析
2.2.4 土壤浸出液样品采集与分析
2.2.5 土壤DNA提取和定量PCR
2.2.6 统计分析
2.3 实验结果与分析
2.3.1 土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度
2.3.2 土壤浸出液和淋溶液的NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度
2.3.3 土壤硝化、反硝化微生物功能基因丰度变化
2.3.4 土壤N_2O排放量和尿素贡献量
2.3.5 土壤氮素转化速率及影响因子
2.4 主要结论
第三章 种植模式对土壤氮素转化和植物氮素利用效率的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 供试土壤描述及土柱安装
3.2.2 实验设计
3.2.3 样品采集与分析
3.2.4 土壤DNA提取与定量PCR
3.3 结果和分析
3.3.1 土壤残留NO_3~--N和NH_4~+-N含量
3.3.2 土壤浸出液和淋溶液NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度变化
3.3.3 间作植物地上部和地下部生物量和总氮含量
3.3.4 间作种植的氮素平衡
3.3.5 硝化微生物功能基因丰度
3.4 主要结论
第四章 大田辣椒/玉米间作对硝酸盐淋失的阻控机制研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验地址与土壤理化性质描述
4.2.2 实验设计与方法
4.2.3 土壤样品采集与测定
4.2.4 植物根茎叶采集与测定
4.2.5 DNA提取与基因定量
4.2.6 统计分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度变化
4.3.2 辣椒/玉米地下部根系的形态特征
4.3.3 植株产量优势和总氮吸收量
4.3.4 土壤硝化和反硝化微生物功能基因丰度动态变化
4.3.5 间作模式的氮素利用效率和表观氮素损失
4.4 主要结论
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 存在的问题与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田土壤氮素淋失阻控方法研究进展[J]. 高薪,张婷瑜. 农业工程. 2019(03)
[2]减量施氮与间作大豆对华南地区甜玉米农田氮平衡的影响[J]. 王志国,刘培,邵宇婷,唐艺玲,管奥湄,王建武. 中国生态农业学报. 2018(11)
[3]三种环境材料复合对土壤水肥保持同步增效的影响[J]. 马妍,刘振海,刘陆涵,史妍君,黄占斌. 农业环境科学学报. 2017(12)
[4]长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响[J]. 罗培宇,樊耀,杨劲峰,葛银凤,蔡芳芳,韩晓日. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
[5]土壤中新型肥料氮素淋失特征研究[J]. 段玉环,郑西来,辛佳,王艳. 安徽农学通报. 2016(08)
[6]填闲玉米对京郊设施菜地土壤氮素淋洗影响的模拟分析[J]. 梁浩,胡克林,侯森,邹国元,王磊. 农业机械学报. 2016(08)
[7]寿光设施菜地土壤养分累积与农产品硝酸盐污染研究[J]. 高新昊,刘苹,刘兆辉,李彦,江丽华,郑福丽. 江西农业学报. 2013(06)
[8]向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用[J]. 董宛麟,于洋,张立祯,潘志华,苟芳,邸万通,赵沛义,潘学标. 农业工程学报. 2013(07)
[9]青岛市售冬季大棚蔬菜中亚硝酸盐、硝酸盐含量的测定及安全性评价[J]. 张双灵,孙萍,符方映. 现代食品科技. 2012(08)
[10]武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究[J]. 崔敏,胡承孝,Di Hong Jie,孙学成,谭启玲,张木. 植物营养与肥料学报. 2012(03)
博士论文
[1]填闲作物阻控设施蔬菜土壤硝态氮累积和淋失的研究[D]. 吉艳芝.河北农业大学 2010
[2]小麦/玉米/蚕豆间作系统中氮、磷吸收利用特点及其环境效应[D]. 李文学.中国农业大学 2001
硕士论文
[1]上海城郊土壤硝化、反硝化作用及其影响因素研究[D]. 施振香.上海师范大学 2010
本文编号：3648084
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 氮素循环的生物重要性
1.2 土壤氮素转化路径
1.2.1 硝化过程
1.2.2 反硝化过程
1.2.3 氮素其他生物转化途径
1.3 硝酸盐淋失的研究
1.3.1 硝酸盐淋失的原因及影响因素
1.3.2 硝酸盐淋失的危害
1.3.3 硝酸盐淋失的研究现状
1.4 间作体系的生态学原理及实践
1.4.1 间作体系的生态学原理
1.4.2 间作体系对硝酸盐淋失阻控的研究进展
1.5 论文研究目标、研究内容和技术路线
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线
第2章 不同土壤氮素转化过程和硝酸盐淋失研究
2.1 引言
2.2 材料与方法
2.2.1 实验样地和实验设计
2.2.2 土壤样品采集与分析
2.2.3 土壤N_2O气体样品采集与分析
2.2.4 土壤浸出液样品采集与分析
2.2.5 土壤DNA提取和定量PCR
2.2.6 统计分析
2.3 实验结果与分析
2.3.1 土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度
2.3.2 土壤浸出液和淋溶液的NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度
2.3.3 土壤硝化、反硝化微生物功能基因丰度变化
2.3.4 土壤N_2O排放量和尿素贡献量
2.3.5 土壤氮素转化速率及影响因子
2.4 主要结论
第三章 种植模式对土壤氮素转化和植物氮素利用效率的影响
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 供试土壤描述及土柱安装
3.2.2 实验设计
3.2.3 样品采集与分析
3.2.4 土壤DNA提取与定量PCR
3.3 结果和分析
3.3.1 土壤残留NO_3~--N和NH_4~+-N含量
3.3.2 土壤浸出液和淋溶液NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度变化
3.3.3 间作植物地上部和地下部生物量和总氮含量
3.3.4 间作种植的氮素平衡
3.3.5 硝化微生物功能基因丰度
3.4 主要结论
第四章 大田辣椒/玉米间作对硝酸盐淋失的阻控机制研究
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 实验地址与土壤理化性质描述
4.2.2 实验设计与方法
4.2.3 土壤样品采集与测定
4.2.4 植物根茎叶采集与测定
4.2.5 DNA提取与基因定量
4.2.6 统计分析
4.3 结果与讨论
4.3.1 土壤NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度变化
4.3.2 辣椒/玉米地下部根系的形态特征
4.3.3 植株产量优势和总氮吸收量
4.3.4 土壤硝化和反硝化微生物功能基因丰度动态变化
4.3.5 间作模式的氮素利用效率和表观氮素损失
4.4 主要结论
第五章 总结与展望
5.1 结论
5.2 创新点
5.3 存在的问题与展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]农田土壤氮素淋失阻控方法研究进展[J]. 高薪,张婷瑜. 农业工程. 2019(03)
[2]减量施氮与间作大豆对华南地区甜玉米农田氮平衡的影响[J]. 王志国,刘培,邵宇婷,唐艺玲,管奥湄,王建武. 中国生态农业学报. 2018(11)
[3]三种环境材料复合对土壤水肥保持同步增效的影响[J]. 马妍,刘振海,刘陆涵,史妍君,黄占斌. 农业环境科学学报. 2017(12)
[4]长期施肥对棕壤氨氧化细菌和古菌丰度的影响[J]. 罗培宇,樊耀,杨劲峰,葛银凤,蔡芳芳,韩晓日. 植物营养与肥料学报. 2017(03)
[5]土壤中新型肥料氮素淋失特征研究[J]. 段玉环,郑西来,辛佳,王艳. 安徽农学通报. 2016(08)
[6]填闲玉米对京郊设施菜地土壤氮素淋洗影响的模拟分析[J]. 梁浩,胡克林,侯森,邹国元,王磊. 农业机械学报. 2016(08)
[7]寿光设施菜地土壤养分累积与农产品硝酸盐污染研究[J]. 高新昊,刘苹,刘兆辉,李彦,江丽华,郑福丽. 江西农业学报. 2013(06)
[8]向日葵和马铃薯间作条件下氮素的吸收和利用[J]. 董宛麟,于洋,张立祯,潘志华,苟芳,邸万通,赵沛义,潘学标. 农业工程学报. 2013(07)
[9]青岛市售冬季大棚蔬菜中亚硝酸盐、硝酸盐含量的测定及安全性评价[J]. 张双灵,孙萍,符方映. 现代食品科技. 2012(08)
[10]武汉市城郊区集约化露天菜地生产系统硝态氮淋溶迁移规律研究[J]. 崔敏,胡承孝,Di Hong Jie,孙学成,谭启玲,张木. 植物营养与肥料学报. 2012(03)
博士论文
[1]填闲作物阻控设施蔬菜土壤硝态氮累积和淋失的研究[D]. 吉艳芝.河北农业大学 2010
[2]小麦/玉米/蚕豆间作系统中氮、磷吸收利用特点及其环境效应[D]. 李文学.中国农业大学 2001
硕士论文
[1]上海城郊土壤硝化、反硝化作用及其影响因素研究[D]. 施振香.上海师范大学 2010
本文编号：3648084
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3648084.html
