新型双层密闭—直接定量N 2 系统的研发及其在稻田硝化—反硝化研究中的应用

发布时间：2023-08-11 16:30

　　硝化-反硝化过程是稻田氮损失与N₂O排放的重要途径,干湿交替是影响稻田硝化-反硝化的关键过程。在干湿交替的条件下稻田的氧化还原电位会发生剧烈变化,导致铁元素在水稻根部富集形成铁膜,而铁膜中无定形铁可作为电子供体/受体参与稻田硝化-反硝化过程。本文以典型水稻土为研究对象,以阐明干湿交替对稻田硝化-反硝化气态氮损失及其产物构成的影响机制为目标,研发并运用双密闭原状土柱-直接定量N₂法,研究干湿交替过程中硝态氮、铵态氮、可溶性有机碳和铁膜等关键环境因子对硝化-反硝化脱氮总量及其产物构成和硝化-反硝化微生物群落结构与关键功能基因表达的影响,明确其中的环境调控机制与微生物驱动机制。研究结果表明:(1)双密闭原状土柱-直接定量N₂法可以抵抗大气高N₂背景浓度的影响,实现土壤N₂通量的直接准确测定。在该方法中,外罐的N₂浓度随着时间的推移一直呈增长趋势,且高达1400 ppmv,而内罐中经过高压灭菌处理过的土柱的N₂浓度一直恒定在400 ppmv以...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 稻田生态系统的氮转化过程
        1.1.1 我国水稻的生产现状
        1.1.2 我国水稻氮肥的利用现状
        1.1.3 氮肥与环境效应
        1.1.4 农田的灌溉与氮肥的利用效率
        1.1.5 稻田生态系统中的氮素存在形态与转化过程
        1.1.6 影响硝化-反硝化的主要环境因子
        1.1.7 水稻土中的铁元素
        1.1.8 稻田生态系统与N₂O排放
    1.2 硝化-反硝化的测定方法
    1.3 研究意义与主要内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
    1.4 研究目标与技术路线
        1.4.1 研究目标
        1.4.2 技术路线
2 双密闭原状土柱-直接定量N₂系统的构建与测试
    2.1 材料与方法
        2.1.1 土壤样品
        2.1.2 双层密闭系统
        2.1.3 双密闭原状土柱-直接定量N₂法
    2.2 结论与讨论
        2.2.1 双层密闭系统的气密性
        2.2.2 双层密闭土柱法的检测极限
        2.2.3 土柱直径对测定N₂通量的变异系数的影响
    2.3 双密闭原状土柱-直接定量N₂法的实际应用
        2.3.1 双密闭原状土柱-直接定量N₂法的应用优势
        2.3.2 双密闭原状土柱-直接定量N₂法的应用领域
    2.4 本章小结
3 干湿交替条件下水稻土的硝化与反硝化作用
    3.1 土壤采集地概况
    3.2 水稻土预培养
    3.3 水稻种子预处理
        3.3.1 水稻浸种
        3.3.2 露白后催芽
        3.3.3 播种
    3.4 研究方法
        3.4.1干湿交替室内模拟实验
        3.4.2 双密闭原状土柱-直接定量N₂法测定水稻土硝化-反硝化脱氮及产物构成
        3.4.3 相关环境因子的测定
        3.4.4 硝化-反硝化微生物群落结构测定
    3.5 结果与讨论
        3.5.1 水稻土硝化-反硝化脱氮总量及产物构成对干湿交替的响应规律
        3.5.2 关键环境因子对硝化-反硝化脱氮总量及产物构成的调控机制
        3.5.3 关键微生物对水稻土硝化-反硝化的驱动机制
        3.5.4 水稻根部铁膜含量与反硝化速率的相关性
    3.6 本章小结
4 水稻根部铁膜对反硝化过程的调控机制
    4.1 材料与方法
        4.1.1 铁膜影响水稻土释放N₂O与微生物群落结构
        4.1.2 探明铁膜影响水稻土释放N₂O途径
        4.1.3 验证Fe(Ⅱ)是否是通过反硝化途径促进N₂O排放
    4.2 结果与分析
    4.3 本章小结
5 主要结论、创新之处及展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新之处
    5.3 研究展望与不足
参考文献
致谢



本文编号：3841379