本文主要研究内容
作者虞璐（2019）在《生物质炭对酸化土壤的改良效应及其对土壤硝化作用的影响》一文中研究指出：我国土壤酸化现象具有分布广、程度重、治理难的特点。土壤酸化会造成土壤肥力衰减显著、营养元素流失急增、重金属污染加剧等,进而严重危害作物产量和质量。生产上施用过量氮肥会导致严重的土壤酸化现象,面对这一突出问题寻找合适的土壤改良措施迫在眉睫。生物质炭作为新兴的酸性土壤改良剂,因其特殊的理化性质在缓解土壤酸化、提升土壤质量、改善作物生长环境等方面具有重要的应用价值。为了进一步研究生物质炭对施加氮肥的酸性土壤的改良效应和对土壤硝化作用的影响,我们(1)研究不同水平生物质炭对施用尿素的酸化土壤的化学性质的影响;(2)通过测定根际、非根际土壤氮指标的变化探究施加生物质炭对土壤硝化作用的影响;(3)研究不同水平生物质炭作用下微生物丰度和群落结构变化,以及硝化功能微生物群落的演变,从而阐释生物质炭对土壤养分变化和作物生长的作用机制;(4)开展田间试验验证生物质炭对酸化土壤的实际改良效果。研究结果为我国酸化土壤的改良和氮利用率的提升提供重要的理论依据与应用前景。主要研究结果如下:(1)生物质炭对酸性土壤化学性质的影响。将三个水平(0、1%、3%)的小麦秸秆生物质炭施加到施用三个水平(0、240、480kg N/ha)尿素的酸化土壤中,通过为期两年的盆栽试验探究不同水平的生物质炭对酸性土壤化学性质和大麦生长的影响。结果表明,施用3%生物质炭在第一年和第二年成熟期分别提升土壤pH 0.4-0.9个单位和0.2-1.0个单位。生物质炭的施加对交换性盐基离子和总碳含量都有显著的提升;然而,生物质炭的碱性效果在施用尿素的土壤中被不同程度地弱化。总的来说,生物质炭对低水平(240kg N/ha)尿素处理的酸化土壤比高水平(480kg N/ha)尿素处理的酸化土壤改良效果更显著。(2)生物质炭对土壤微生物丰度和多样性的影响。提取两年盆栽试验其中三个时期根际、非根际土壤的DNA,通过高通量测序分析微生物对生物质炭的响应。结果表明生物质炭对土壤微生物多样性指数的影响不显著,对微生物相对丰度有显著的影响。在根际土壤中,生物质炭的施加提升了与养分转化相关的变形菌门的丰度,对生物质炭响应的敏感微生物丰度先增加后趋于稳定;在非根际土壤中,生物质炭提升了变形菌门和放线菌门的丰度,敏感微生物对生物质炭的响应具有滞后性。冗余分析(RDA)和Mantel检验都表明环境因子比如土壤pH、可溶性有机碳(DOC)、交换性盐基离子、速效氮等都会影响土壤微生物群落结构。(3)生物质炭对土壤硝化作用的影响。生物质炭对大麦籽粒、茎秆、根系生物量分别提升24-46、6-20、0.7-6倍,对株高和根长分别提升0.9-1.4和0.6-2倍。在测定了土壤总氮(Ntotal)和速效氮(NH4+、N03-)的基础上,通过定量聚合酶链式反应(qPCR)监测了氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)基因拷贝数的动态变化。结果表明生物质炭提升了土壤总氮含量,但生物质炭施加显著降低根际土壤中的NH4+和NO3-浓度,而它对非根际土壤中的速效氮浓度无显著作用。生物质炭提升了氨氧化微生物基因拷贝数(p<0.05),且AOB基因拷贝数的增长速率大于AOA基因拷贝数的增长速率,AOA/AOB比值在240kg N/ha尿素+生物质炭(N1C2)中最小;但高浓度尿素会弱化生物质炭的作用,尤其表现在根际土壤中。生物质炭的施加有利于土壤氮素的保持和生物可利用氮的增加。(4)生物质炭对硝化微生物群落结构的影响。研究将高通量测序数据中与硝化作用相关的功能微生物基因序列挑选出来,和NCBI数据库进行比对,分别将氨氧化细菌(AOB)、氨氧化古菌(AOA)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)基因序列进行建树分析。结果表明,AOB中的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)是硝化作用优势菌,它们的丰度总和在大麦苗期和成熟期分别占了硝化微生物总丰度的60-85%和61-76%。在整个大麦生长期中,硝化微生物优势菌群从Nitrosospira向Nitrosomonas转变,尤其表现在根际土壤中。在苗期,生物质炭降低Nitrosomonas丰度、增加Nitrosospira丰度;在成熟期,生物质炭促进了NOB多样性。冗余分析表明在苗期,根际土壤的硝化微生物群落与土壤pH、交换性盐基离子、N03-、DOC正相关(P<0.01),而在成熟期它们和环境因子之间的相关性关系不显著。非根际土壤的硝化微生物群落与土壤pH和交换性盐基离子正相关(p<0.01),而与土壤DOC的相关性关系不显著。(5)生物质炭对土壤肥力和作物生长的影响。大田试验中将1%生物质炭施加到施用不同氮肥(尿素、硝酸钾和硫酸铵)处理的酸化土壤中,探究生物质炭对酸化土壤的改良效果以及对作物生长的影响。田间试验表明,生物质炭对缓解土壤酸化和提升作物产量均有显著的作用。其中,生物质炭和硝酸钾组合对土壤pH升高和土壤肥力提升的效果最佳。磷脂脂肪酸测定(PLFA)表明施加生物质炭提升了微生物总磷脂脂肪酸、革兰氏阴性菌特征磷脂脂肪酸、丛枝菌根真菌特征磷脂脂肪酸的丰度,降低了革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌、饱和脂肪酸/单一不饱和脂肪酸、环丙烯磷脂脂肪酸/含前体磷脂脂肪酸等比值。生物质炭改良后的土壤环境有利于作物根系生长,根系和微生物的共同作用提升了根际土壤中作物可利用的氮浓度,从而促进作物的生长。
Abstract
wo guo tu rang suan hua xian xiang ju you fen bu an 、cheng du chong 、zhi li nan de te dian 。tu rang suan hua hui zao cheng tu rang fei li cui jian xian zhe 、ying yang yuan su liu shi ji zeng 、chong jin shu wu ran jia ju deng ,jin er yan chong wei hai zuo wu chan liang he zhi liang 。sheng chan shang shi yong guo liang dan fei hui dao zhi yan chong de tu rang suan hua xian xiang ,mian dui zhe yi tu chu wen ti xun zhao ge kuo de tu rang gai liang cuo shi pai zai mei jie 。sheng wu zhi tan zuo wei xin xing de suan xing tu rang gai liang ji ,yin ji te shu de li hua xing zhi zai huan jie tu rang suan hua 、di sheng tu rang zhi liang 、gai shan zuo wu sheng chang huan jing deng fang mian ju you chong yao de ying yong jia zhi 。wei le jin yi bu yan jiu sheng wu zhi tan dui shi jia dan fei de suan xing tu rang de gai liang xiao ying he dui tu rang xiao hua zuo yong de ying xiang ,wo men (1)yan jiu bu tong shui ping sheng wu zhi tan dui shi yong niao su de suan hua tu rang de hua xue xing zhi de ying xiang ;(2)tong guo ce ding gen ji 、fei gen ji tu rang dan zhi biao de bian hua tan jiu shi jia sheng wu zhi tan dui tu rang xiao hua zuo yong de ying xiang ;(3)yan jiu bu tong shui ping sheng wu zhi tan zuo yong xia wei sheng wu feng du he qun la jie gou bian hua ,yi ji xiao hua gong neng wei sheng wu qun la de yan bian ,cong er chan shi sheng wu zhi tan dui tu rang yang fen bian hua he zuo wu sheng chang de zuo yong ji zhi ;(4)kai zhan tian jian shi yan yan zheng sheng wu zhi tan dui suan hua tu rang de shi ji gai liang xiao guo 。yan jiu jie guo wei wo guo suan hua tu rang de gai liang he dan li yong lv de di sheng di gong chong yao de li lun yi ju yu ying yong qian jing 。zhu yao yan jiu jie guo ru xia :(1)sheng wu zhi tan dui suan xing tu rang hua xue xing zhi de ying xiang 。jiang san ge shui ping (0、1%、3%)de xiao mai jie gan sheng wu zhi tan shi jia dao shi yong san ge shui ping (0、240、480kg N/ha)niao su de suan hua tu rang zhong ,tong guo wei ji liang nian de pen zai shi yan tan jiu bu tong shui ping de sheng wu zhi tan dui suan xing tu rang hua xue xing zhi he da mai sheng chang de ying xiang 。jie guo biao ming ,shi yong 3%sheng wu zhi tan zai di yi nian he di er nian cheng shou ji fen bie di sheng tu rang pH 0.4-0.9ge chan wei he 0.2-1.0ge chan wei 。sheng wu zhi tan de shi jia dui jiao huan xing yan ji li zi he zong tan han liang dou you xian zhe de di sheng ;ran er ,sheng wu zhi tan de jian xing xiao guo zai shi yong niao su de tu rang zhong bei bu tong cheng du de ruo hua 。zong de lai shui ,sheng wu zhi tan dui di shui ping (240kg N/ha)niao su chu li de suan hua tu rang bi gao shui ping (480kg N/ha)niao su chu li de suan hua tu rang gai liang xiao guo geng xian zhe 。(2)sheng wu zhi tan dui tu rang wei sheng wu feng du he duo yang xing de ying xiang 。di qu liang nian pen zai shi yan ji zhong san ge shi ji gen ji 、fei gen ji tu rang de DNA,tong guo gao tong liang ce xu fen xi wei sheng wu dui sheng wu zhi tan de xiang ying 。jie guo biao ming sheng wu zhi tan dui tu rang wei sheng wu duo yang xing zhi shu de ying xiang bu xian zhe ,dui wei sheng wu xiang dui feng du you xian zhe de ying xiang 。zai gen ji tu rang zhong ,sheng wu zhi tan de shi jia di sheng le yu yang fen zhuai hua xiang guan de bian xing jun men de feng du ,dui sheng wu zhi tan xiang ying de min gan wei sheng wu feng du xian zeng jia hou qu yu wen ding ;zai fei gen ji tu rang zhong ,sheng wu zhi tan di sheng le bian xing jun men he fang xian jun men de feng du ,min gan wei sheng wu dui sheng wu zhi tan de xiang ying ju you zhi hou xing 。rong yu fen xi (RDA)he Manteljian yan dou biao ming huan jing yin zi bi ru tu rang pH、ke rong xing you ji tan (DOC)、jiao huan xing yan ji li zi 、su xiao dan deng dou hui ying xiang tu rang wei sheng wu qun la jie gou 。(3)sheng wu zhi tan dui tu rang xiao hua zuo yong de ying xiang 。sheng wu zhi tan dui da mai zi li 、jing gan 、gen ji sheng wu liang fen bie di sheng 24-46、6-20、0.7-6bei ,dui zhu gao he gen chang fen bie di sheng 0.9-1.4he 0.6-2bei 。zai ce ding le tu rang zong dan (Ntotal)he su xiao dan (NH4+、N03-)de ji chu shang ,tong guo ding liang ju ge mei lian shi fan ying (qPCR)jian ce le an yang hua xi jun (AOB)、an yang hua gu jun (AOA)ji yin kao bei shu de dong tai bian hua 。jie guo biao ming sheng wu zhi tan di sheng le tu rang zong dan han liang ,dan sheng wu zhi tan shi jia xian zhe jiang di gen ji tu rang zhong de NH4+he NO3-nong du ,er ta dui fei gen ji tu rang zhong de su xiao dan nong du mo xian zhe zuo yong 。sheng wu zhi tan di sheng le an yang hua wei sheng wu ji yin kao bei shu (p<0.05),ju AOBji yin kao bei shu de zeng chang su lv da yu AOAji yin kao bei shu de zeng chang su lv ,AOA/AOBbi zhi zai 240kg N/haniao su +sheng wu zhi tan (N1C2)zhong zui xiao ;dan gao nong du niao su hui ruo hua sheng wu zhi tan de zuo yong ,you ji biao xian zai gen ji tu rang zhong 。sheng wu zhi tan de shi jia you li yu tu rang dan su de bao chi he sheng wu ke li yong dan de zeng jia 。(4)sheng wu zhi tan dui xiao hua wei sheng wu qun la jie gou de ying xiang 。yan jiu jiang gao tong liang ce xu shu ju zhong yu xiao hua zuo yong xiang guan de gong neng wei sheng wu ji yin xu lie tiao shua chu lai ,he NCBIshu ju ku jin hang bi dui ,fen bie jiang an yang hua xi jun (AOB)、an yang hua gu jun (AOA)he ya xiao suan yan yang hua jun (NOB)ji yin xu lie jin hang jian shu fen xi 。jie guo biao ming ,AOBzhong de ya xiao hua luo jun shu (Nitrosospira)he ya xiao hua chan bao jun (Nitrosomonas)shi xiao hua zuo yong you shi jun ,ta men de feng du zong he zai da mai miao ji he cheng shou ji fen bie zhan le xiao hua wei sheng wu zong feng du de 60-85%he 61-76%。zai zheng ge da mai sheng chang ji zhong ,xiao hua wei sheng wu you shi jun qun cong Nitrosospiraxiang Nitrosomonaszhuai bian ,you ji biao xian zai gen ji tu rang zhong 。zai miao ji ,sheng wu zhi tan jiang di Nitrosomonasfeng du 、zeng jia Nitrosospirafeng du ;zai cheng shou ji ,sheng wu zhi tan cu jin le NOBduo yang xing 。rong yu fen xi biao ming zai miao ji ,gen ji tu rang de xiao hua wei sheng wu qun la yu tu rang pH、jiao huan xing yan ji li zi 、N03-、DOCzheng xiang guan (P<0.01),er zai cheng shou ji ta men he huan jing yin zi zhi jian de xiang guan xing guan ji bu xian zhe 。fei gen ji tu rang de xiao hua wei sheng wu qun la yu tu rang pHhe jiao huan xing yan ji li zi zheng xiang guan (p<0.01),er yu tu rang DOCde xiang guan xing guan ji bu xian zhe 。(5)sheng wu zhi tan dui tu rang fei li he zuo wu sheng chang de ying xiang 。da tian shi yan zhong jiang 1%sheng wu zhi tan shi jia dao shi yong bu tong dan fei (niao su 、xiao suan jia he liu suan an )chu li de suan hua tu rang zhong ,tan jiu sheng wu zhi tan dui suan hua tu rang de gai liang xiao guo yi ji dui zuo wu sheng chang de ying xiang 。tian jian shi yan biao ming ,sheng wu zhi tan dui huan jie tu rang suan hua he di sheng zuo wu chan liang jun you xian zhe de zuo yong 。ji zhong ,sheng wu zhi tan he xiao suan jia zu ge dui tu rang pHsheng gao he tu rang fei li di sheng de xiao guo zui jia 。lin zhi zhi fang suan ce ding (PLFA)biao ming shi jia sheng wu zhi tan di sheng le wei sheng wu zong lin zhi zhi fang suan 、ge lan shi yin xing jun te zheng lin zhi zhi fang suan 、cong zhi jun gen zhen jun te zheng lin zhi zhi fang suan de feng du ,jiang di le ge lan shi yang xing jun /ge lan shi yin xing jun 、bao he zhi fang suan /chan yi bu bao he zhi fang suan 、huan bing xi lin zhi zhi fang suan /han qian ti lin zhi zhi fang suan deng bi zhi 。sheng wu zhi tan gai liang hou de tu rang huan jing you li yu zuo wu gen ji sheng chang ,gen ji he wei sheng wu de gong tong zuo yong di sheng le gen ji tu rang zhong zuo wu ke li yong de dan nong du ,cong er cu jin zuo wu de sheng chang 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自浙江大学的虞璐，发表于刊物浙江大学2019-07-07论文，是一篇关于生物质炭论文,酸化土壤论文,硝化作用论文,微生物群落结构论文,根际论文,浙江大学2019-07-07论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自浙江大学2019-07-07论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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