磺胺二甲嘧啶及其降解产物对稻田温室气体排放特性的影响及其机理研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题研究背景与意义

全球气候变暖形势逐渐严峻，而气候变化的主要原因是人类活动向大气中排放过量的二氧化碳（co₂）、甲烷（ch₄）和氧化亚氮（n₂o）等温室气体。n₂o 增温效应是 co₂ 的 296至310 倍，对温室效应的贡献率约占5%。据估计，大气中每年有5%至20%的co₂、15%至30%的ch₄、80%至90%的 n₂o来源于土壤 ^[1,2]。小麦、水稻与玉米作为世界三大粮食，其种植面积大，产量高，施肥多，所以稻麦农田是大气 n₂o 的主要生物排放源之一，并且稻麦田n₂o的排放受气候条件、土壤特性和农业管理措施等多种因素的影响^[3]。所以全面了解n₂o排放规律、影响因素与机理是实现稻麦田温室气体减排的前提和客观要求。

2. 研究的基本内容和问题

一、研究目标

本研究旨在通过室内培养模拟试验，分别模拟水田与旱地土壤条件，选取磺胺类抗生素的典型代表磺胺二甲嘧啶smz及其主要降解产物2-氨基-4,6-二甲基嘧啶（adpd）为研究对象，在无植物参与的条件下，探究不同浓度的磺胺二甲嘧啶及其降解产物adpd对农田土壤n₂o的排放和土壤氮循环的影响及其微生物机制，为进一步探究磺胺二甲嘧啶及其降解产物对土壤n₂o排放的影响的原因及其具体机制提供科学依据。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

本研究整体设计采用室内培养模拟实验法，在无植株参与的条件下对水田以及旱地土壤状况进行模拟，以排除诸多干扰因素，更好的解释n₂o排放的浓度效应以及微生物机制，为未来田间原位实验奠定基础并提供参考。

采用高效液相色谱法测定土壤中磺胺二甲嘧啶降解产物的残留量；采用间歇密闭培养-气相色谱法对样品产生的n₂o排放通量进行测定；采用氯化钾浸提，流动注射分析仪分析法对产n₂o的相关底物进行测定。进一步研究磺胺二甲嘧啶及其降解产物对农田土壤排放n₂o的浓度效应及其机制。

4. 研究创新点

本研究拟通过室内培养模拟实验，分别模拟水田与旱田在不同肥源条件下被磺胺二甲嘧啶及其降解产物污染后的土壤状况，探究在ADPD污染条件下农田土壤N₂O排放的浓度效应；并结合气相色谱法和定量PCR等分析技术，对土壤的NH₄ -N、NO₃^--N含量以及氮循环相关的微生物功能基因进行测定，从而探究磺胺二甲嘧啶及其降解产物对土壤氮循环的影响及其内在机理，而进一步了解磺胺二甲嘧啶及其降解产物影响土壤N₂O排放的微生物机制。

5. 研究计划与进展

2019.12-2020.3 查阅整理相关文献，了解国内外相关最新研究进展，搜集资料并制定本研究实验方案；

2020.3-2020.5 进行室内模拟培养实验，采集瓶内气体并测定n₂o排放通量，同时采集土壤样品，并进行相关理化以

及微生物指标的测定，开始毕业论文的撰写工作。