發(fā)布時(shí)間：2023-09-17 06:40

　　【目的】我國礦質(zhì)氮肥施用量過大帶來的環(huán)境惡效應(yīng)已引起高度重視。為此,如何減少氮素?fù)p失,提高氮素利用效率變得至關(guān)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(jī)肥或配施脲酶抑制劑(UI)/硝化抑制劑(NI)可以實(shí)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(zhuǎn)化劇烈,容易導(dǎo)致氮素?fù)p失,其中N₂O釋放和NH₃揮發(fā)是重要氮素?fù)p失途徑。然而,有機(jī)無機(jī)肥配施及添加UI、NI或雙抑制劑組合(DIs)對(duì)石灰性土壤NH₃和N₂O排放的影響仍不清楚,氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵微生物群落(硝化和反硝化)對(duì)其響應(yīng)尚不明確。因此,本論文研究了化肥配施有機(jī)肥以及添加UI、NI或DIs對(duì)石灰性土壤氮素轉(zhuǎn)化功能微生物豐度、結(jié)構(gòu)和多樣性的影響及對(duì)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(duì)采用增施有機(jī)肥及添加抑制劑后的響應(yīng),為石灰性農(nóng)田土壤施肥優(yōu)化管理提供理論依據(jù)。【方法】本研究包括田間定位施肥試驗(yàn)和室內(nèi)模擬培養(yǎng)試驗(yàn)兩部分。通過田間定位施肥試驗(yàn),運(yùn)用熒光定量PCR技...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級(jí)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(guān)鍵微生物群落研究進(jìn)展
        1.2.2 影響硝化/反硝化的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子
        1.2.3 脲酶/硝化抑制劑研究進(jìn)展
        1.2.4 抑制劑對(duì)土壤硝化/反硝化關(guān)鍵菌群的研究進(jìn)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(jī)肥對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵菌群和N₂O排放的影響
        1.2.8 有機(jī)肥、脲酶和硝化抑制劑協(xié)同應(yīng)用
第二章 研究材料與方法
    2.1 研究內(nèi)容
        2.1.1 有機(jī)無機(jī)肥配施及添加抑制劑下土壤理化性狀變化
        2.1.2 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)氮素轉(zhuǎn)化酶活性的影響
        2.1.3 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)氮素?fù)]發(fā)氣體影響
        2.1.4 有機(jī)無機(jī)肥配施及添加抑制劑對(duì)氮素轉(zhuǎn)化菌群群落特征的影響
    2.2 技術(shù)路線
    2.3 研究材料與方法
        2.3.1 田間定位試驗(yàn)概況及試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.3.2 試驗(yàn)材料
        2.3.3 模擬試驗(yàn)材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)
    2.4 樣品采集及預(yù)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(biāo)及方法
        2.5.1 土壤理化性質(zhì)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(shí)時(shí)熒光定量PCR(realtimePCR)
        2.5.7 PCR擴(kuò)增和高通量測序
    2.6 計(jì)算公式
    2.7 數(shù)據(jù)分析
        2.7.1 功能基因群落結(jié)構(gòu)和多樣性分析
        2.7.2 其他數(shù)據(jù)分析
第三章 有機(jī)肥耦合抑制劑對(duì)石灰性土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響
    3.1 有機(jī)無機(jī)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(shí)間的變化
        3.1.2 土壤銨態(tài)氮含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化
        3.1.3 土壤硝態(tài)氮含量隨培養(yǎng)時(shí)間的變化
        3.1.4 土壤總礦質(zhì)氮含量隨培養(yǎng)時(shí)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(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵過程的影響
        3.2.1 土壤表觀硝化率隨培養(yǎng)時(shí)間變化
        3.2.2 土壤銨硝比隨培養(yǎng)時(shí)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(jié)
第四章 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)土壤氮素轉(zhuǎn)化關(guān)鍵酶活性的影響
    4.1 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)土壤脲酶活性的影響
    4.2 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)土壤硝酸還原酶活性的影響
    4.3 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)土壤亞硝酸還原酶活性的影響
    4.4 有機(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)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(zhuǎn)化關(guān)鍵酶的關(guān)聯(lián)分析
    4.6 討論
    4.7 本章小結(jié)
第五章 有機(jī)無機(jī)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(jī)無機(jī)肥配施下土壤理化性質(zhì)改變
    5.2 氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AOB)的豐富度和多樣性
        5.2.1 有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)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(xì)菌和古菌群落OTU數(shù)量的變化
        5.3.1 連續(xù)有機(jī)無機(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)
        5.5.1 連續(xù)有機(jī)無機(jī)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(jié)構(gòu)的改變
    5.6 AOA和AOB對(duì)石灰性土壤硝化反應(yīng)的貢獻(xiàn)
        5.6.1 AOA和AOB對(duì)連續(xù)增施有機(jī)肥下土壤硝化反應(yīng)的相對(duì)貢獻(xiàn)
        5.6.2 AOA和AOB基因數(shù)量對(duì)抑制劑調(diào)控下土壤硝化反應(yīng)的相對(duì)貢獻(xiàn)
    5.7 討論
        5.7.1 有機(jī)無機(jī)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(jī)肥及添加抑制劑下AOA和AOB對(duì)石灰性土壤硝化反應(yīng)的貢獻(xiàn)
        5.7.3 生化抑制劑調(diào)控對(duì)土壤氨氧化微生物菌群結(jié)構(gòu)的影響
    5.8 本章小結(jié)
第六章 有機(jī)無機(jī)肥配施及添加抑制劑對(duì)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(jī)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(jī)無機(jī)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(jī)無機(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)變化
    6.4 討論
        6.4.1 有機(jī)肥及生化抑制劑調(diào)控下土壤反硝化菌群結(jié)構(gòu)的變化
        6.4.2 兩種Nir基因(nirS/nirK)對(duì)土壤亞硝酸還原酶活性的影響
        6.4.3 有機(jī)無機(jī)肥配施添加硝化抑制劑對(duì)反硝化菌群的影響
    6.5 本章小結(jié)
第七章 土壤N₂O和NH₃排放對(duì)有機(jī)無機(jī)配施添加抑制劑的響應(yīng)
    7.1 抑制劑調(diào)控有機(jī)無機(jī)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(shí)間的變化
    7.3 有機(jī)無機(jī)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(jī)無機(jī)肥配施添加抑制劑對(duì)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(shí)間的變化
    7.6 有機(jī)肥配施抑制劑對(duì)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?fù)p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(jī)無機(jī)肥配施模式下,添加UI/NI對(duì)N₂O排放的影響
        7.9.2 有機(jī)無機(jī)肥配施模式下,添加UI/NI對(duì)NH₃排放的影響
    7.10 本章小結(jié)
第八章 氮素轉(zhuǎn)化功能菌群及N₂O和NH₃排放與土壤因子的關(guān)聯(lián)分析
    8.1 連續(xù)施肥下土壤因子對(duì)硝化微生物AOA和AOB群落結(jié)構(gòu)的影響
    8.2 連續(xù)施肥下土壤因子對(duì)土壤反硝化群落結(jié)構(gòu)的影響
    8.3 有機(jī)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(guān)分析
    8.4 土壤因子和土壤N轉(zhuǎn)化關(guān)鍵菌群數(shù)量對(duì)N₂O釋放的貢獻(xiàn)
    8.5 土壤因子對(duì)NH₃排放的貢獻(xiàn)
    8.6 討論
        8.6.1 土壤理化因子影響AOA和AOB菌群群落的關(guān)聯(lián)分析
        8.6.2 土壤理化因子影響nirK、nirS和nosZ菌群結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)分析
        8.6.3 土壤理化因子和微生物對(duì)土壤N₂O和NH₃排放的影響
    8.7 本章小結(jié)
第九章 主要研究結(jié)論與展望
    9.1 主要結(jié)論
    9.2 本研究的創(chuàng)新點(diǎn)
    9.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷
石河子大學(xué)博士研究生學(xué)位論文導(dǎo)師評(píng)閱表



本文編號(hào)：3847207