生物质炭施用对茶园土壤N2O排放的影响及其关联微生物机制研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1.研究背景n2o是大气中最重要的长寿命温室气体之一。

尤其在过去几十年间，大气中n2o浓度几乎平均以0.26%的年速率线性递增[1] 。

除导致温室效应外，大气中n2o还可与d电离层的氧原子发生反应生成no，并进一步与同温层的臭氧 (o3) 发生反应，从而消耗o3，破坏臭氧层，导致到达地球表面的紫外辐射增强，使人类的生存环境受到破坏。

2. 研究的基本内容和问题

1.研究目标本课题以我国苏南太湖地区茶园酸性土壤为对象，在已开展的n2o排放通量田间原位观测试验的基础上，将重心聚焦于室内机理培养实验，拟回答以下科学问题：(i) 茶园酸性土壤n2o排放受土壤理化特性、气候因子和土壤功能微生物共同驱动的机制；(ii)生物质炭施用所导致的茶园酸性土壤n2o排放强度以及氮肥的排放系数的改变；(iii)生物质炭施用所导致的土壤理化特性和功能微生物群落特征的改变。

课题致力于揭示生物质炭对茶园酸性土壤n2o排放的影响机制，为填补其微生物机理空白提供潜在可能性。

2.研究内容(1) 茶园酸性土壤碳氮过程与n2o排放的微生物学关联机制研究通过对茶园酸性土壤微生物群落和参与碳氮转化的功能微生物群的定量表达的研究，揭示茶园酸性土壤碳氮迁移转化与氮氧化物排放的微生物学关联机制。

3. 研究的方法与方案

1.研究方法(1)静态箱-气相色谱法原位测定茶园土壤n2o排放通量；(2)测定土壤碳氮过程、土壤理化特性及生物学特性等指标采用国际上成熟的常规方法，例如，水溶性碳doc的测定：toc仪法；no3--n的测定：cu-cd还原法；nh4 -n的测定：靛酚蓝法；ph：bekerman ph计法。

(3)利用powersoil dna /rna isolation kit 从土壤样品中提取dna/rna，通过 takara的反转录试剂盒将提取的rna样品制备成cdna样品。

(4)荧光定量pcr；末端限制性片段长度多态性分析技术。

4. 研究创新点

1.创新点茶园土壤n2o产生途径和过程复杂，其产生的生物学特征和机制尚不明确。

一般认为，土壤n2o主要产生于土壤微生物参与的硝化和反硝化过程，但其具体过程较为复杂。

同时，生物质炭施用对茶园土壤n2o排放的影响机制也尚不清楚。

5. 研究计划与进展

1.研究计划2018.02-2018.03：前期准备，阅读相关文献，熟悉前期试验，撰写开题报告2018.03-2018.05：进行室内机理培养实验，包括包括土壤理化性质测定和功能微生物分析等2018.05：数据整合分析，撰写结题论文，毕业答辩2.预期结果(1)揭示茶园酸性土壤N2O排放的微生物学驱动机制；(2)阐明生物质炭对茶园生态系统N2O排放总量的影响及耦合的微生物机理 3.可能存在的问题本研究只选择了一种茶园酸性土壤，可能部分结果的代表性不高，在下一步研究中，可以多选择一些典型的茶园酸性土壤或不同类型农林土壤。