不同耕作方式对稻田N2O排放及其功能微生物的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义：

水稻是我国最重要的粮食作物之一，甲烷（ch₄）和氧化亚氮（n₂o）作为稻田两大温室气体，在全球温室效应中起着很大作用。研究结果将揭示不同耕作条件下，氧化亚氮的排放特征，以及对其功能微生物的影响，为农业生产实现温室气体减排目标提供理论依据。

国内外研究进展：

2. 研究的基本内容和问题

我们的研究目的是测定稻田不同生育期(分蘖前、分蘖-拔节、拔节-孕穗及孕穗-成熟)以及全生育期的n₂o排放特征及其功能微生物的影响，以期筛选最佳的耕作与秸秆还田组合。

研究内容

不同耕作方式对氧化亚氮排放及其功能微生物的影响,我们设计了四种耕作模式： a：麦茬稻上水泡田旋耕，稻茬麦翻耕 旋耕 b麦茬稻上水泡田旋耕，稻茬麦旋耕 c：麦茬稻旱整，稻茬麦翻耕 旋耕 d：麦茬稻旱整，稻茬麦旋耕，在以上四种耕作模式的基础上，分别设计秸秆移除与秸秆还田共8个处理，每个处理重复3次，共24个小区。通过实验测定结果，选择最佳的组合。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

以项目设计的8种耕作模式为对象，采用静态暗箱-气象色谱法测定N₂O排放通量，并计算气体排放强度。全年连续监测，每10天测定1次。在N₂O排放峰期，取0-20cm土壤，测定硝化微生物 (AOA和AOB) 和反硝化酶的活性，含水率及硝态氮和铵态氮含量。

实验方案：

试验田块农场位于黄海分公司五分场N14#02，小区划分如图1右侧条田所示，小区全长930米，宽40米，划分成20块试验小区，其中小区1-12进行培肥试验，小区13-15为空白隔离，小区16-20进行种植试验。各小区之间要筑埂，耕作试验设计4个处理（如表1），重复3次，水稻种植方式为机插毯苗，小麦种植方式为机条播。各小区靠近水泥路10米内秸秆不还田,水稻品种除直播稻选用苏秀867外，其他一律使用连粳7号。小麦品种为淮麦22。

不同耕作处理模式及小区设计图

测定方法：

1.有机质含量：采用浓硫酸-重铬酸钾氧化法。

2.总氮含量：采用凯氏定氮法。

3.铵态氮含量：采用流动分析仪。

4.硝态氮含量：采用流动分析仪。

5.氧化还原电位：用全自动氧化还原电位去极化法测定仪直接在田间测定耕层土壤氧化还原电位。

6.AOA活性：实时荧光定量PCR，测定CamoA-19f和CamoA-616r的丰度，引物见下表 ( Pester et al., 2012 )

7.AOB 活性：实时荧光定量PCR，测定amoA-1F和amoA-2R的丰度，引物见下表( Chen et al., 2008 )

8.反硝化酶活性：采用乙炔抑制法 (My-Dung Jusselme et al. 2013)。称取相当于10g干土的鲜土放入150ml 三角瓶中，加入DEA 培养液KNO₃(50 mg N-NO₃^-g^-1干土),葡萄糖(0.5 mg C g^-1干土)和谷氨酸钠(0.5 mg C g^-1干土) 共3ml，并加入适量蒸馏水使其混合均匀。密封，抽真空，然后冲入氦气和乙炔混合气体（9010），气体过6mol/L H₂SO₄和蒸馏水，摇匀在培养箱中28^oC 下培养，在培养1h、3.5h、5h、6.5h后抽取顶空气体10ml 进行分析，反硝化酶活性用μgN-N₂O produced h^-1g^-1干土来表示。N₂O浓度测定采用气相色谱。

技术路线：

采用静态箱-气象色谱法测定甲烷和氧化亚氮排放。全年监测，每周采气一次，冬季每两周采气一次（小麦/油菜季、冬闲期）。每次采气同时记录气温、水层深度/土壤湿度（有水层时记录水层深度；无水层时测定0-5cm土壤湿度，烘干法测定质量含水量或TDR仪测定体积含水量）、氧化还原电位（Eh）等。

可行性分析：

所在课题组与沿江地区农科所具有长期良好的合作关系，已形成了8年的“稻麦秸秆集中沟埋还田”新型土壤耕作技术定位研究基地。本项目拟结合长期定位实验进行。

4. 研究创新点

通过对江苏省稻麦轮作田温室气体排放的研究，找出符合当地环境的耕作方式，最大限度的发挥农作物的产量优势。

5. 研究计划与进展

2018.9-11 查资料,阅读文献，前期准备。 2018.11 进行开沟埋草、播种施肥，小区设计。 2018.12-2019.3 取气体，取土样、植株样，记录气温、水层深度/土壤湿度。大田实验取温室气体，取土样、植株样（测定土壤与植株各种形态氮含量），测定硝化酶、反硝化酶活性。 2019.4 进行室内实验，分析样品，整理数据。 2019.5-2019.6 完成毕业论文，准备毕业答辩。