长期有机替代下稻田氮素转化的微生物学特征

发布时间：2023-01-25 16:22

　　有机肥替代部分化肥是保障国家粮食安全、生态环境安全和资源高效利用的重要措施。本论文以始于1984年的江西双季稻连作体系氮素有机替代长期定位试验为基础,采用荧光微型板酶检测技术、磷脂脂肪酸分析技术、15N同位素示踪技术、定量PCR、高通量测序技术和共现网络分析等方法,研究等氮磷钾养分投入量下,长期氮素有机替代对江西双季稻产量、土壤胞外酶活性、磷脂脂肪酸组成、氨氧化微生物以及固氮微生物群落结构的影响,阐明长期氮素有机替代下稻田氮素微生物转化特征,为稻田养分资源高效利用和农业绿色发展提供科学依据。论文主要进展如下:（1）长期氮素有机替代下水稻产量和土壤养分的变化特征。与化肥NPK配施相比,用30%、50%和70%有机氮替代化肥氮,早稻产量分别增加6.4%、4.5%和8.3%;相应地,晚稻产量分别增加8.0%、6.7%和9.6%。早、晚稻产量随有机氮替代比例的提高呈增加趋势。早、晚稻季,提高氮素有机替代比例能够显著（p≤0.05）提高土壤全碳、全氮、铵态氮、速效磷含量和pH值,但土壤C/N呈下降趋势。（2）长期氮素有机替代下土壤胞外酶活性的变化特征。施肥、季节以及它们之间的交互作用显著影响土壤... 

【文章页数】：93 页

【学位级别】：博士

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摘要
abstract
主要符号对照表
第一章 绪论
    1.1 氮素有机替代效应研究进展
        1.1.1 氮素有机替代对土壤肥力和作物产量的影响
        1.1.2 氮素有机替代对土壤酶活性的影响
        1.1.3 氮素有机替代对土壤微生物量及群落结构的影响
    1.2 氮循环分子生态学研究进展
        1.2.1 微生物氨氧化作用机制
        1.2.2 微生物固氮作用机制
    1.3 本文研究契机和总体思路
        1.3.1 研究契机
        1.3.2 总体思路
第二章 长期氮素有机替代下双季稻产量和土壤生物化学性质的变化特征
    2.1 材料与方法
        2.1.1 肥料长期定位试验概况
        2.1.2 土壤理化指标的测定
        2.1.3 数据分析与统计
    2.2 结果与分析
        2.2.1 长期氮素有机替代对水稻产量和土壤养分的影响
        2.2.2 长期氮素有机替代对土壤酶活性的影响
        2.2.3 长期氮素有机替代对土壤磷脂脂肪酸分布的影响
        2.2.4 早、晚稻产量与土壤生物化学指标之间的关系
    2.3 讨论
    2.4 小结
第三章 长期氮素有机替代双季稻连作体系下土壤氨氧化微生物分异特征
    3.1 材料与方法
        3.1.1 土壤采集与处理
        3.1.2 土壤氨浓度的计算
        3.1.3 土壤微生物量碳、氮的测定
        3.1.4 土壤硝化潜势的测定
        3.1.5 土壤DNA提取、实时荧光定量PCR和高通量测序
        3.1.6 生物信息学和系统发育分析
        3.1.7 数据分析与统计
    3.2 结果与分析
        3.2.1 长期氮素有机替代对土壤氨浓度和微生物量碳、氮的影响
        3.2.2 长期氮素有机替代对土壤硝化潜势的影响
        3.2.3 长期氮素有机替代对氨氧化古菌和细菌丰度的影响
        3.2.4 土壤理化性质对氨氧化古菌、细菌丰度及硝化潜势的影响
        3.2.5 长期氮素有机替代对氨氧化古菌群落结构的影响
        3.2.6 长期氮素有机替代对氨氧化细菌群落结构的影响
    3.3 讨论
    3.4 小结
第四章 长期氮素有机替代双季稻连作体系下土壤固氮微生物分异特征
    4.1 材料与方法
        4.1.1 土壤采集与处理
        4.1.2 土壤铁离子和有效钼含量的测定
        4.1.3 土壤固氮潜势的测定
        4.1.4 土壤DNA提取、实时荧光定量PCR和高通量测序
        4.1.5 生物信息学和系统发育分析
        4.1.6 数据分析与统计
    4.2 结果与分析
        4.2.1 长期氮素有机替代对土壤铁离子和有效钼含量的影响
        4.2.2 长期氮素有机替代对土壤固氮潜势的影响
        4.2.3 长期氮素有机替代对固氮微生物丰度的影响
        4.2.4 土壤理化性质、固氮微生物丰度和 PNFR 之间的关系
        4.2.5 长期氮素有机替代对非共生固氮微生物群落结构的影响
        4.2.6 非共生固氮微生物群落结构与土壤理化性质和固氮潜势的关系
        4.2.7 非共生固氮微生物分子生态网络分析
        4.2.8 非共生固氮微生物群落结构与固氮潜势之间的关系
    4.3 讨论
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 研究结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]有机肥替代化肥比例对黄壤土活性有机碳及酶活性的影响[J]. 余高,陈芬,谢英荷,谭杰斌.  中国蔬菜. 2020(04)
[2]不同有机氮替代部分无机氮对水稻产量及土壤微生物的影响[J]. 崔月贞,吴玉红,郝兴顺,张春辉,秦宇航,王晓娥,杨云霞.  西北农业学报. 2019(10)
[3]Substitution of chemical fertilizer by Chinese milk vetch improves the sustainability of yield and accumulation of soil organic carbon in a double-rice cropping system[J]. ZHOU Xing,LU Yan-hong,LIAO Yu-lin,ZHU Qi-dong,CHENG Hui-dan,NIE Xin,CAO Wei-dong,NIE Jun.  Journal of Integrative Agriculture. 2019(10)
[4]生物固氮体系人工设计的研究进展[J]. 燕永亮,王忆平,林敏.  生物产业技术. 2019(01)
[5]Soil microbial characteristics and yield response to partial substitution of chemical fertilizer with organic amendments in greenhouse vegetable production[J]. RONG Qin-lei,LI Ruo-nan,HUANG Shao-wen,TANG Ji-wei,ZHANG Yan-cai,WANG Li-ying.  Journal of Integrative Agriculture. 2018(06)
[6]长期施肥对不同深度稻田土壤碳氮水解酶活性的影响特征[J]. 杜林森,唐美铃,祝贞科,魏亮,魏晓梦,周萍,葛体达,王久荣,邹冬生,吴金水.  环境科学. 2018(08)
[7]化肥减量配施生物有机肥对油菜生长及土壤微生物和酶活性影响[J]. 宋以玲,于建,陈士更,肖承泽,李玉环,苏秀荣,丁方军.  水土保持学报. 2018(01)
[8]施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析[J]. 任凤玲,张旭博,孙楠,徐明岗,柳开楼.  中国农业科学. 2018(01)
[9]我国主要粮食作物化肥增产效应与肥料利用效率[J]. 闫湘,金继运,梁鸣早.  土壤. 2017(06)
[10]当前我国农业生产中的养分需求分析[J]. 李书田,刘晓永,何萍.  植物营养与肥料学报. 2017(06)

博士论文
[1]极地环境氮转化及其功能微生物群落多样性[D]. 王晴.中国科学技术大学 2019

硕士论文
[1]有机替代下绿洲棉田土壤特性与微生物多样性[D]. 李锐.石河子大学 2017



本文编号：3731563