水稻是我国种植面积很大的一种粮食作物，在全球变暖日益严峻的情况下，氧化亚氮（N2O）作为稻田两大温室气体之一，在全球温室效应中起着很大作用。为了发现在不同的耕作措施下N2O排放的特征和对其功能微生物的影响，为找到减少农田温室气体排放的理论依据。在江苏盐城黄海农场五分场进行一年的大田实验，分别设置了水整（旋耕），水整（旋耕+翻耕），旱整（旋耕），旱整（旋耕+翻耕）四种耕作方式，秸秆移除与秸秆还田两种不同处理，一共8种不同的耕作模式。通过对实验地土壤理化性质的测定，微生物活性的测定以及N2O排放的测定，通过实验数据的分析选择最佳的耕作方式。通过对这些数据的分析得出秸秆还田的处理更有利于土壤中形成更多的有机物，增加土壤中的养分，从而增加土壤微生物的数量，从而影响N2O的排放。在实验地土壤中，nirS与nirK基因的丰度大于nosZ基因的丰度。翻耕+旋耕的处理方式所产生的N2O高于仅旋耕处理。最后通过对不同处理的比较得出结论，在秸秆还田的处理下通过旱整和旋耕的耕作方式更有利于减少农田N2O排放及保持相应的产量。
目录
摘要.........1
关键词.1
Abstract... ... ... ... ...1
Key words...1
引言...................1
1材料与方法.......................3
1.1试验方案 ..............3
1.2试验设计................4
1.3实验田间管理................5
1.4实验样品的采集及测定........5
1.4.1土壤理化性质测定.............5
1.4.2土壤微生物活性测定.............5
1.4.3土壤N2O采集及排放通量测定.........6
1.5 数据处理..........6
2结果与分析...........7
2.1 不同耕作方式对土壤理化性质的影响..............7
2.1.1 土壤含水量...................7
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2.1.2 土壤铵态氮...................8
2.1.3 土壤硝态氮...................9
2.2 不同耕作方式对土壤反硝化微生物的影响..........10
2.2.1 nirK基因丰度....................10
2.2.2 nirS 基因丰度..................11
2.2.3 nosZ基因丰度..................12
2.2.4 nosZ /（nirK+nirS）比值............13
2.3 不同耕作方式对稻田N2O排放及产量的影响........14
3.讨论....16
3.1 不同耕作方式对土壤理化性质的影响........16
3.2 不同耕作方式对土壤微生物活性的影响 ......17
3.3 不同耕作方式对稻田N2O排放及产量的影响 ... .. 17
4结论 ... ... ... ... .. 18
致谢 ... ... ...18
参考文献... ...不同耕作方式对稻田N2O排放及其功能微生物的影响
引言
引言
氧化亚氮 ( Nitrous Oxide，N2O) 是一种对引起全球气候变化有着非常重要影响的温室气体，其对全球变暖造成的影响大约能占到所有温室气体的5%左右，通过相关资料可知氧化亚氮的单分子增温潜势为二氧化碳的310倍左右，其能长时间存在于大气圈中，会因为其能够破坏大气层中的臭氧层，从而增加地面的紫外线辐射［1］。近年来,全球的气候变化使经济社会发展面临着严重的问题，为了保护环境，节能减排,对于N2O 的释放规律的研究越来越受到人们的重视。水稻生长发育过程是氧化亚氮产生的一个重要方式，在稻田中其排放途径与土壤内的生物作用、农民对于氮肥的不当使用、土地资源利用和人类生产对自然环境的影响，最重要的是土壤的理化性质有着密切的关系[2]。在土壤中活动的细菌及微生物的活性也对N2O的排放了造成一定的影响，在土壤中大部分 N2O 的产生是因为微生物的硝化作用和反硝化作用造成的［3］，有研究表明，硝化细菌与铵化细菌所发挥作用的最适土壤温度为28到30摄氏度，如果土壤温度环境发生了变化，则会引起 N2O的硝化及反硝化过程，若土壤温度在比较低的情况下将会导致土壤中缺氮影响植物的正常生长发育。土壤含水率是土壤的一项重要指标，对于植物生长有很大的影响，当含水率发生改变的情况下，可能会直接导致土壤中细菌或微生物数量的变化以及对其功能的影响，因此会作用于其硝化过程和反硝化过程，从而改变了稻田N2O的释放量[4]。氮肥的过度施用对于N2O的排放也有很大的影响，氮肥能够有效的提升作物的产量，人们在耕作时一味的寻求增加作物的产量，加上目前化肥技术的提升，农田对于氮素化肥的使用率每年都居高不下。但是如果未在科学指导的情况下，仅为了数量上的积累而不注重质量盲目使用的话，氮肥中的营养就并未合理施入到土壤中，这将会导致土壤氮肥利用率不高，产量增加不明显等结果，有研究表示氮肥损失率平均达 45％[5]。过度使用氮肥也会导致温室气体的排放，到目前为止，人们对于对于减少N2O排放的具体方法研究主要集中在农田施用长效肥料、缓释肥或有机肥、添加硝化抑制剂等方面以及进行保护性耕作模式。
秸秆还田的措施是传统农业中为了提升作物产量的重要方法，合理的还田方法在我国的农业生产中发挥着重要的作用以及有着丰富的研究前景。秸秆在埋入土壤后，会对其腐殖化的过程产生影响，秸秆在还田后能够产生具有活性的团聚剂，这些团聚剂可以与土壤中的颗粒相结合，从而能促进稻田土壤中的孔隙度增加，提升其土壤含水率，减少土壤的紧实度，升高土壤温度，以及加快形成土壤的团粒结构，使土壤容重下降，从而可以增强土壤的肥力保持、水分保持的能力，起到固定表层土壤，防止水土流失作用。有研究表明，秸秆的生物量占农田中作物总量的一半左右，通过对秸秆的合理使用将会对农田生态系统的物质循环和能量流动具有十分重要的影响[6]。不当的秸秆还田使用也是会在稻田N2O的产生中产生重要的影响。不同的耕作措施对于减少氧化亚氮的排放也有重要作用，秸秆还田能够改变土壤表层微环境，会使土壤中的氮在发生矿化、固持过程的强度上和时间上发生重大变化[7]，这些变化会对土壤中的无机态氮比如硝态氮和铵态氮等这些氮素的造成一定的影响，在此影响下也会在一定的程度上影响稻田中的氧化亚氮的排放[8]。N2O 是厌氧微生物的反硝化作用与好氧微生物的硝化作用共同作用下的产物。耕作方式的不同会产生土壤的容重，不同土壤深度下养分的分配以及对土壤团聚体等因素发生变化从而通过这些不同因素的影响而对稻田N2O的排放造成不同的变化。翻耕的措施可以对土壤的物理性质的变化产生较好的作用，比如可以增厚土壤的耕作层，破除土壤的垂直结构，以及为土壤对植物的养分和水分的供应创造更加有利的条件，于此同时这种耕作方法也可以增大植株根部的生长范围，扩大根系面积。与之相比的情况下，旋耕处理下的土壤的耕层较浅，根系向下拓展的阻力，虽然这种措施不利于根系生长，但是有利于养分的累积。秸秆的C/N对于土壤中微生物的活性以及活动会产生一定的影响。通过秸秆的添加，土壤中会增加新鲜的有机质, 为微生物和细菌提供更多的营养基质, 但如果C/N过大的话，在土壤中微生物分解秸秆过程里因为需要固定部分的矿质氮，因此会减少土壤中的含氮量。

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