發(fā)布時間：2023-09-17 06:40

　　【目的】我國礦質氮肥施用量過大帶來的環(huán)境惡效應已引起高度重視。為此,如何減少氮素損失,提高氮素利用效率變得至關重要。從優(yōu)化氮肥管理的角度上來說,采取化肥減量、配施有機肥或配施脲酶抑制劑(UI)/硝化抑制劑(NI)可以實現(xiàn)農(nóng)田土壤的氮素養(yǎng)分高效利用。石灰性土壤上氮素轉化劇烈,容易導致氮素損失,其中N₂O釋放和NH₃揮發(fā)是重要氮素損失途徑。然而,有機無機肥配施及添加UI、NI或雙抑制劑組合(DIs)對石灰性土壤NH₃和N₂O排放的影響仍不清楚,氮素轉化關鍵微生物群落(硝化和反硝化)對其響應尚不明確。因此,本論文研究了化肥配施有機肥以及添加UI、NI或DIs對石灰性土壤氮素轉化功能微生物豐度、結構和多樣性的影響及對NH₃和N₂O排放的影響,以期揭示石灰性土壤硝化-反硝化微生物群落特征對采用增施有機肥及添加抑制劑后的響應,為石灰性農(nóng)田土壤施肥優(yōu)化管理提供理論依據(jù)�！痉椒ā勘狙芯堪ㄌ镩g定位施肥試驗和室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗兩部分。通過田間定位施肥試驗,運用熒光定量PCR技...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 土壤硝化/反硝化過程及其關鍵微生物群落研究進展
        1.2.2 影響硝化/反硝化的環(huán)境驅動因子
        1.2.3 脲酶/硝化抑制劑研究進展
        1.2.4 抑制劑對土壤硝化/反硝化關鍵菌群的研究進展
        1.2.5 溫室氣體N₂O和NH₃排放
        1.2.6 抑制劑調(diào)控下土壤N₂O和NH₃釋放的變化
        1.2.7 有機肥對土壤氮素轉化關鍵菌群和N₂O排放的影響
        1.2.8 有機肥、脲酶和硝化抑制劑協(xié)同應用
第二章 研究材料與方法
    2.1 研究內(nèi)容
        2.1.1 有機無機肥配施及添加抑制劑下土壤理化性狀變化
        2.1.2 有機無機肥配施添加抑制劑對氮素轉化酶活性的影響
        2.1.3 有機無機肥配施添加抑制劑對氮素揮發(fā)氣體影響
        2.1.4 有機無機肥配施及添加抑制劑對氮素轉化菌群群落特征的影響
    2.2 技術路線
    2.3 研究材料與方法
        2.3.1 田間定位試驗概況及試驗設計
        2.3.2 試驗材料
        2.3.3 模擬試驗材料及試驗設計
    2.4 樣品采集及預處理
        2.4.1 大田樣品采集與處理
        2.4.2 模擬樣品采集與處理
    2.5 測試指標及方法
        2.5.1 土壤理化性質測定
        2.5.2 土壤微生物量、硝化潛勢和氮素礦化能力測定
        2.5.3 土壤酶活性的測定
        2.5.4 土壤N₂O和NH₃測定
        2.5.5 土壤總DNA的提取
        2.5.6 實時熒光定量PCR(realtimePCR)
        2.5.7 PCR擴增和高通量測序
    2.6 計算公式
    2.7 數(shù)據(jù)分析
        2.7.1 功能基因群落結構和多樣性分析
        2.7.2 其他數(shù)據(jù)分析
第三章 有機肥耦合抑制劑對石灰性土壤氮素轉化的影響
    3.1 有機無機肥配施添加抑制劑下的土壤不同氮素形態(tài)變化
        3.1.1 土壤尿素態(tài)氮含量隨培養(yǎng)時間的變化
        3.1.2 土壤銨態(tài)氮含量隨培養(yǎng)時間的變化
        3.1.3 土壤硝態(tài)氮含量隨培養(yǎng)時間的變化
        3.1.4 土壤總礦質氮含量隨培養(yǎng)時間的變化
        3.1.5 土壤微生物量碳和微生物量氮
        3.1.6 土壤全氮含量
    3.2 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤氮素轉化關鍵過程的影響
        3.2.1 土壤表觀硝化率隨培養(yǎng)時間變化
        3.2.2 土壤銨硝比隨培養(yǎng)時間變化
        3.2.3 土壤脲酶抑制率
        3.2.4 土壤硝化抑制率
        3.2.5 土壤礦化勢
        3.2.6 土壤潛在硝化勢
    3.3 討論
    3.4 本章小結
第四章 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤氮素轉化關鍵酶活性的影響
    4.1 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤脲酶活性的影響
    4.2 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤硝酸還原酶活性的影響
    4.3 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤亞硝酸還原酶活性的影響
    4.4 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤羥氨還原酶活性的影響
    4.5 土壤環(huán)境因子與土壤氮素轉化關鍵酶的關聯(lián)分析
    4.6 討論
    4.7 本章小結
第五章 有機無機肥配施及添加抑制劑下石灰性土壤AOA和AOB菌群特征
    5.1 連續(xù)有機無機肥配施下土壤理化性質改變
    5.2 氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AOB)的豐富度和多樣性
        5.2.1 有機無機肥配施對石灰性土壤AOA和AOB菌群豐富度的影響
        5.2.2 抑制劑調(diào)控下石灰性土壤AOA和AOB菌群豐富度的變化
    5.3 石灰性土壤氨氧化細菌和古菌群落OTU數(shù)量的變化
        5.3.1 連續(xù)有機無機肥配施下土壤AOA和AOB基因OTU數(shù)量
        5.3.2 抑制劑調(diào)控下土壤AOA和AOB基因OTU數(shù)量
    5.4 AOA和AOB基因數(shù)量
        5.4.1 連續(xù)有機肥配施化肥下AOA和AOB基因數(shù)量變化
        5.4.2 抑制劑調(diào)控下AOA和AOB基因數(shù)量的變化
    5.5 AOA和AOB菌群群落結構
        5.5.1 連續(xù)有機無機肥配施下AOA和AOB群落組成的變化
        5.5.2 抑制劑調(diào)控下AOA和AOB群落結構的改變
    5.6 AOA和AOB對石灰性土壤硝化反應的貢獻
        5.6.1 AOA和AOB對連續(xù)增施有機肥下土壤硝化反應的相對貢獻
        5.6.2 AOA和AOB基因數(shù)量對抑制劑調(diào)控下土壤硝化反應的相對貢獻
    5.7 討論
        5.7.1 有機無機肥配施及添加抑制劑下土壤氨氧化微生物菌群數(shù)量的變化
        5.7.2 有機肥及添加抑制劑下AOA和AOB對石灰性土壤硝化反應的貢獻
        5.7.3 生化抑制劑調(diào)控對土壤氨氧化微生物菌群結構的影響
    5.8 本章小結
第六章 有機無機肥配施及添加抑制劑對石灰性土壤反硝化菌群的影響
    6.1 反硝化基因nirS、nirK和nosZ的豐富度
        6.1.1 有機肥施用下石灰性土壤反硝化種群豐富度和多樣性的變化
        6.1.2 抑制劑調(diào)控下的土壤反硝化種群豐富度及多樣性
        6.1.3 有機無機肥配施添加抑制劑下土壤反硝化菌群功能多樣性的聚類分析
    6.2 反硝化基因的數(shù)量
        6.2.1 有機無機肥配施下石灰性土壤反硝化基因拷貝數(shù)的變化
        6.2.2 硝化抑制劑調(diào)控下土壤反硝化基因拷貝數(shù)的變化
    6.3 反硝化基因種群的組成
        6.3.1 連續(xù)增施有機肥下土壤反硝化基因組成的改變
        6.3.2 抑制劑調(diào)控下土壤反硝化菌群群落的結構變化
    6.4 討論
        6.4.1 有機肥及生化抑制劑調(diào)控下土壤反硝化菌群結構的變化
        6.4.2 兩種Nir基因(nirS/nirK)對土壤亞硝酸還原酶活性的影響
        6.4.3 有機無機肥配施添加硝化抑制劑對反硝化菌群的影響
    6.5 本章小結
第七章 土壤N₂O和NH₃排放對有機無機配施添加抑制劑的響應
    7.1 抑制劑調(diào)控有機無機肥配施下土壤N₂O排放速率的變化
    7.2 土壤N₂O排放累積量隨培養(yǎng)時間的變化
    7.3 有機無機肥配施添加抑制劑下N₂O-N損失占輸入N量的比變化
    7.4 有機無機肥配施添加抑制劑對土壤NH₃排放通量的影響
    7.5 土壤NH₃排放累積量隨培養(yǎng)時間的變化
    7.6 有機肥配施抑制劑對土壤NH₃排放系數(shù)的影響
    7.7 不同施肥制度下NH₃-N和N₂O-N氮素損失總量的變化
    7.8 不同施肥制度下肥料氮素持有量的變化
    7.9 討論
        7.9.1 有機無機肥配施模式下,添加UI/NI對N₂O排放的影響
        7.9.2 有機無機肥配施模式下,添加UI/NI對NH₃排放的影響
    7.10 本章小結
第八章 氮素轉化功能菌群及N₂O和NH₃排放與土壤因子的關聯(lián)分析
    8.1 連續(xù)施肥下土壤因子對硝化微生物AOA和AOB群落結構的影響
    8.2 連續(xù)施肥下土壤因子對土壤反硝化群落結構的影響
    8.3 有機肥耦合抑制劑下土壤理化性狀與硝化-反硝化菌群數(shù)量的相關分析
    8.4 土壤因子和土壤N轉化關鍵菌群數(shù)量對N₂O釋放的貢獻
    8.5 土壤因子對NH₃排放的貢獻
    8.6 討論
        8.6.1 土壤理化因子影響AOA和AOB菌群群落的關聯(lián)分析
        8.6.2 土壤理化因子影響nirK、nirS和nosZ菌群結構的關聯(lián)分析
        8.6.3 土壤理化因子和微生物對土壤N₂O和NH₃排放的影響
    8.7 本章小結
第九章 主要研究結論與展望
    9.1 主要結論
    9.2 本研究的創(chuàng)新點
    9.3 研究展望
參考文獻
致謝
作者簡歷
石河子大學博士研究生學位論文導師評閱表



本文編號：3847207