硝化-反硝化過程是稻田氮損失與N₂O排放的重要途徑,干濕交替是影響稻田硝化-反硝化的關(guān)鍵過程。在干濕交替的條件下稻田的氧化還原電位會發(fā)生劇烈變化,導致鐵元素在水稻根部富集形成鐵膜,而鐵膜中無定形鐵可作為電子供體/受體參與稻田硝化-反硝化過程。本文以典型水稻土為研究對象,以闡明干濕交替對稻田硝化-反硝化氣態(tài)氮損失及其產(chǎn)物構(gòu)成的影響機制為目標,研發(fā)并運用雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法,研究干濕交替過程中硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、可溶性有機碳和鐵膜等關(guān)鍵環(huán)境因子對硝化-反硝化脫氮總量及其產(chǎn)物構(gòu)成和硝化-反硝化微生物群落結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵功能基因表達的影響,明確其中的環(huán)境調(diào)控機制與微生物驅(qū)動機制。研究結(jié)果表明:(1)雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法可以抵抗大氣高N₂背景濃度的影響,實現(xiàn)土壤N₂通量的直接準確測定。在該方法中,外罐的N₂濃度隨著時間的推移一直呈增長趨勢,且高達1400 ppmv,而內(nèi)罐中經(jīng)過高壓滅菌處理過的土柱的N₂濃度一直恒定在400 ppmv以...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 稻田生態(tài)系統(tǒng)的氮轉(zhuǎn)化過程
        1.1.1 我國水稻的生產(chǎn)現(xiàn)狀
        1.1.2 我國水稻氮肥的利用現(xiàn)狀
        1.1.3 氮肥與環(huán)境效應
        1.1.4 農(nóng)田的灌溉與氮肥的利用效率
        1.1.5 稻田生態(tài)系統(tǒng)中的氮素存在形態(tài)與轉(zhuǎn)化過程
        1.1.6 影響硝化-反硝化的主要環(huán)境因子
        1.1.7 水稻土中的鐵元素
        1.1.8 稻田生態(tài)系統(tǒng)與N₂O排放
    1.2 硝化-反硝化的測定方法
    1.3 研究意義與主要內(nèi)容
        1.3.1 研究意義
        1.3.2 研究內(nèi)容
    1.4 研究目標與技術(shù)路線
        1.4.1 研究目標
        1.4.2 技術(shù)路線
2 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂系統(tǒng)的構(gòu)建與測試
    2.1 材料與方法
        2.1.1 土壤樣品
        2.1.2 雙層密閉系統(tǒng)
        2.1.3 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法
    2.2 結(jié)論與討論
        2.2.1 雙層密閉系統(tǒng)的氣密性
        2.2.2 雙層密閉土柱法的檢測極限
        2.2.3 土柱直徑對測定N₂通量的變異系數(shù)的影響
    2.3 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法的實際應用
        2.3.1 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法的應用優(yōu)勢
        2.3.2 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法的應用領(lǐng)域
    2.4 本章小結(jié)
3 干濕交替條件下水稻土的硝化與反硝化作用
    3.1 土壤采集地概況
    3.2 水稻土預培養(yǎng)
    3.3 水稻種子預處理
        3.3.1 水稻浸種
        3.3.2 露白后催芽
        3.3.3 播種
    3.4 研究方法
        3.4.1干濕交替室內(nèi)模擬實驗
        3.4.2 雙密閉原狀土柱-直接定量N₂法測定水稻土硝化-反硝化脫氮及產(chǎn)物構(gòu)成
        3.4.3 相關(guān)環(huán)境因子的測定
        3.4.4 硝化-反硝化微生物群落結(jié)構(gòu)測定
    3.5 結(jié)果與討論
        3.5.1 水稻土硝化-反硝化脫氮總量及產(chǎn)物構(gòu)成對干濕交替的響應規(guī)律
        3.5.2 關(guān)鍵環(huán)境因子對硝化-反硝化脫氮總量及產(chǎn)物構(gòu)成的調(diào)控機制
        3.5.3 關(guān)鍵微生物對水稻土硝化-反硝化的驅(qū)動機制
        3.5.4 水稻根部鐵膜含量與反硝化速率的相關(guān)性
    3.6 本章小結(jié)
4 水稻根部鐵膜對反硝化過程的調(diào)控機制
    4.1 材料與方法
        4.1.1 鐵膜影響水稻土釋放N₂O與微生物群落結(jié)構(gòu)
        4.1.2 探明鐵膜影響水稻土釋放N₂O途徑
        4.1.3 驗證Fe(Ⅱ)是否是通過反硝化途徑促進N₂O排放
    4.2 結(jié)果與分析
    4.3 本章小結(jié)
5 主要結(jié)論、創(chuàng)新之處及展望
    5.1 主要結(jié)論
    5.2 創(chuàng)新之處
    5.3 研究展望與不足
參考文獻
致謝



本文編號：3841379