水—旱转换中N 2 O排放特征及其相关功能基因研究
发布时间：2021-10-20 10:16
N2O是一种主要的温室气体,近年来N2O浓度的快速增长使全球变暖和臭氧层破坏的形势更严峻。冬水田是一种典型的以水稻种植为基础的土地利用模式。为提高土地利用率及增加农民收入,冬水田转稻麦轮作制度被广泛采纳。由于冬水田转稻麦轮作制度会伴随排水、翻耕和施肥,这些管理措施会改变微生物的活性和土壤理化性质,进而影响N2O的排放。关于冬水田转稻麦轮作后N2O的排放特征的研究已有不少。但是将田间N2O排放与田间原位土壤硝化-反硝化微生物及田间环境因子联结合到一起的研究十分匮乏。为了深入理解冬水田转稻麦轮作制度后N2O排放的变化特征和产生机制,本研究在四川省盐亭县的中国科学院盐亭紫色土农业生态试验站选取了3块典型的冬水田。将所选的每块田一分为二,一半仍为冬水田,在试验期间处于淹水休闲状态,另一半排水后种植冬小麦。同时设置不施加氮肥和常规施氮肥处理,每个处理设置3个重复。研究期间原位监测N2O排放通量,并采集土样提取土壤DNA,对土壤反硝化过程中的亚硝...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1. 研究背景
1.1.1 全球变暖
1.1.2 N_2O的危害及主要来源
1.2. 土壤N_2O排放的生物学过程
1.2.1. 自养硝化过程
1.2.2. 反硝化过程
1.2.3. 硝化细菌的反硝化过程
1.2.4. 其他过程
1.3. 影响N_2O排放的关键因子
1.3.1. 土壤因子
1.3.2. 人为因子
1.4. 土壤微生物研究方法
1.4.1. 微生物基因丰度的测定方法
1.4.2. 微生物群落结构和多样性的测定方法
第二章 研究目的、思路、内容及技术路线
2.1. 研究目的
2.2. 研究思路
2.3. 研究内容
2.4. 技术路线
第三章 冬水田转稻麦轮作田对N_2O排放的影响
3.1. 前言
3.2. 材料与方法
3.2.1. 实验地概况
3.2.2. 实验设计
3.2.3. 气体排放通量观测
3.2.4. 土样采集及测定
3.2.5. 数据分析
3.3. 结果与分析
3.3.1. 稻麦轮作和冬水田系统中N_2O的排放
3.3.2. 降雨量、气温和土壤因子的变化
3.3.3. 土壤因子对N_2O排放的影响
3.4. 讨论
3.4.1. 冬水田转稻麦轮作对N_2O排放的影响
3.4.2. 稻麦轮作系统中N_2O排放的关键控制因子
3.5. 小结
第四章 冬水田转稻麦轮作田对反硝化微生物群落组成和丰度的影响
4.1. 前言
4.2. 材料与方法
4.2.1. 区域概况和土样采集
4.2.2. 土壤理化性质的分析
4.2.3. 土壤DNA的提取和实时定量PCR
4.2.4. Illumina Miseq高通量测序
4.2.5. 数据处理
4.3. 结果与分析
4.3.1. 冬水田和稻麦轮作田中土壤理化性质
4.3.2. nirK和nirS的基因拷贝数和多样性指数
4.3.3. 冬水田转稻麦轮作对nir K和nir S基因物种组成的影响
4.3.4. nirK和nirS型反硝化菌基因丰度、群落结构与环境因子关系
4.4. 讨论
4.5. 小结
第五章 淹水-落干条件下添加秸秆对N_2O排放及其相关基因丰度的影响
5.1. 前言
5.2. 材料与方法
5.2.1. 实验区域概况,土样的采集和秸秆的选取
5.2.2. 实验设计
5.2.3. 气样的采集和分析
5.2.4. 土样的测定
5.2.5. 土壤DNA提取及Q-PCR
5.2.6. 数据分析
5.3. 结果与分析
5.3.1. N_2O的排放
5.3.2. 环境因子
5.3.3. 淹水-落干对 16S rRNA、硝化和反硝化基因的影响
5.3.4. 添加不同C/N比秸秆对 16S rRNA和硝化反硝化基因的影响
5.4. 讨论
5.4.1. 淹水-落干下N_2O及硝化反硝化基因对秸秆添加的响应
5.4.2. 两种土中硝化和反硝化基因调控N_2O的机制
5.5. 小结
第六章 土壤N_2O和CO_2排放间的关系
6.1. 前言
6.2. 材料与方法
6.2.1. 野外实验
6.2.2. 室内培养实验
6.2.3. 数据分析
6.3. 结果与分析
6.3.1. 田间和室内培养实验中N_2O和CO_2的排放特征
6.3.2. 施肥处理中N_2O和CO_2排放间的关系
6.3.3. 无肥处理中N_2O和CO_2排放间的关系
6.3.4. 秸秆添加后N_2O和CO_2排放间的关系
6.4. 讨论
6.5. 小结
第七章 结论和展望
7.1. 主要结论
7.2. 研究创新点
7.3. 研究不足与展望
7.3.1. 研究不足
7.3.2 研究展望
参考文献
附录
附录A:作者简历
附录B:参加的学术会议
附录C:已发表的学术论文
附录D:待发表的学术论文
附录E:参与的研究项目
致谢
本文编号：3446729
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：128 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
缩略词表
第一章 绪论
1.1. 研究背景
1.1.1 全球变暖
1.1.2 N_2O的危害及主要来源
1.2. 土壤N_2O排放的生物学过程
1.2.1. 自养硝化过程
1.2.2. 反硝化过程
1.2.3. 硝化细菌的反硝化过程
1.2.4. 其他过程
1.3. 影响N_2O排放的关键因子
1.3.1. 土壤因子
1.3.2. 人为因子
1.4. 土壤微生物研究方法
1.4.1. 微生物基因丰度的测定方法
1.4.2. 微生物群落结构和多样性的测定方法
第二章 研究目的、思路、内容及技术路线
2.1. 研究目的
2.2. 研究思路
2.3. 研究内容
2.4. 技术路线
第三章 冬水田转稻麦轮作田对N_2O排放的影响
3.1. 前言
3.2. 材料与方法
3.2.1. 实验地概况
3.2.2. 实验设计
3.2.3. 气体排放通量观测
3.2.4. 土样采集及测定
3.2.5. 数据分析
3.3. 结果与分析
3.3.1. 稻麦轮作和冬水田系统中N_2O的排放
3.3.2. 降雨量、气温和土壤因子的变化
3.3.3. 土壤因子对N_2O排放的影响
3.4. 讨论
3.4.1. 冬水田转稻麦轮作对N_2O排放的影响
3.4.2. 稻麦轮作系统中N_2O排放的关键控制因子
3.5. 小结
第四章 冬水田转稻麦轮作田对反硝化微生物群落组成和丰度的影响
4.1. 前言
4.2. 材料与方法
4.2.1. 区域概况和土样采集
4.2.2. 土壤理化性质的分析
4.2.3. 土壤DNA的提取和实时定量PCR
4.2.4. Illumina Miseq高通量测序
4.2.5. 数据处理
4.3. 结果与分析
4.3.1. 冬水田和稻麦轮作田中土壤理化性质
4.3.2. nirK和nirS的基因拷贝数和多样性指数
4.3.3. 冬水田转稻麦轮作对nir K和nir S基因物种组成的影响
4.3.4. nirK和nirS型反硝化菌基因丰度、群落结构与环境因子关系
4.4. 讨论
4.5. 小结
第五章 淹水-落干条件下添加秸秆对N_2O排放及其相关基因丰度的影响
5.1. 前言
5.2. 材料与方法
5.2.1. 实验区域概况,土样的采集和秸秆的选取
5.2.2. 实验设计
5.2.3. 气样的采集和分析
5.2.4. 土样的测定
5.2.5. 土壤DNA提取及Q-PCR
5.2.6. 数据分析
5.3. 结果与分析
5.3.1. N_2O的排放
5.3.2. 环境因子
5.3.3. 淹水-落干对 16S rRNA、硝化和反硝化基因的影响
5.3.4. 添加不同C/N比秸秆对 16S rRNA和硝化反硝化基因的影响
5.4. 讨论
5.4.1. 淹水-落干下N_2O及硝化反硝化基因对秸秆添加的响应
5.4.2. 两种土中硝化和反硝化基因调控N_2O的机制
5.5. 小结
第六章 土壤N_2O和CO_2排放间的关系
6.1. 前言
6.2. 材料与方法
6.2.1. 野外实验
6.2.2. 室内培养实验
6.2.3. 数据分析
6.3. 结果与分析
6.3.1. 田间和室内培养实验中N_2O和CO_2的排放特征
6.3.2. 施肥处理中N_2O和CO_2排放间的关系
6.3.3. 无肥处理中N_2O和CO_2排放间的关系
6.3.4. 秸秆添加后N_2O和CO_2排放间的关系
6.4. 讨论
6.5. 小结
第七章 结论和展望
7.1. 主要结论
7.2. 研究创新点
7.3. 研究不足与展望
7.3.1. 研究不足
7.3.2 研究展望
参考文献
附录
附录A:作者简历
附录B:参加的学术会议
附录C:已发表的学术论文
附录D:待发表的学术论文
附录E:参与的研究项目
致谢
本文编号：3446729
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