全文总字数：4850字
1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
1.1 研究背景
随着我国工业和采矿业的迅速发展，化肥农药的大量使用，农田重金属污染面积日益扩大，其中水稻主产区的稻田污染较为严重。而重金属污染通过对土壤生物化学过程的影响，改变了有机碳的形态和生物活性，进而影响到稻田土壤碳氮的循环和温室气体排放的改变[1]。近年来的研究表明，土壤重金属的积累可影响土壤微生物的活性和有机碳、氮的分解，但影响方式较为复杂[2]。土壤各种活跃的组分中，有机质对重金属具有巨大的吸附容量，重金属与有机质的相互作用对金属的溶解性、移动性、生物可利用性以及有机质周转都有复杂的影响[3]。有研究认为重金属在土壤中积累会使土壤微生物的生物量下降，重金属污染可能通过影响碳输入及微生物活性从而影响稻田土壤有机碳库积累，降低了土壤有机碳库的稳定性[4]；但也有研究表明，土壤中重金属的积累可刺激土壤呼吸和土壤碳代谢作用，因此重金属污染程度不同，可能对土壤有机碳的利用和积累产生不同的影响[5]。
有机碳在土壤中的含量取决于土壤有机物料输入和损失相对速率的变化[6]。输入来自于凋落物分解和细根周转，进入土壤后的有机碳一部分以土壤呼吸的形式输出，而土壤呼吸作用是一个在微生物作用下的生物学过程，受微生物活性、土壤环境等因素影响[7]。因此土壤中有机碳的含量受多种因素综合作用的影响，包括土壤理化特性、土地利用方式、农田管理措施等[8]。为了深入了解土壤重金属积累对水稻土有机质矿化的影响，通过室内模拟试验利用土壤co2排放的动态变化研究了不同重金属污染程度土壤中有机物质的矿化速率的影响[9]。
2. 研究的基本内容和问题
2.1 研究目标
本课题研究以江苏宜兴宜丰镇水稻土为研究对象，重点研究不同程度重金属污染下添加外源有机物料对微生物活动变化，土壤呼吸的影响，土壤有机碳的分配和团聚体稳定性机制。
2.2 研究内容
3. 研究的方法与方案
3 研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
3.1 技术路线
| 不同程度重金属污染土壤 |
| 加入2g生物质炭 |
| 无处理 |
| 添加高浓度Cu、Zn污染 |
| 添加低浓度Cu、Zn污染 |
| 加入1%生物质炭 |
| 加入2%生物质炭 |
| 气相色谱仪测定 |
3.1 试验方法
3.1.1 供试土壤基本性质测定 供试土壤的基本理化性质参照《土壤农化分析》相关方法测定。土壤pH 测定水土比为1︰2.5，采用电位法测定；土壤有机质测定采用重铬酸钾容量法——外加热法；土壤全氮测定采用半微量凯氏定氮法；土壤有效磷测定采用NH4F-HCl 浸提，钼锑抗比色法；土壤速效钾采用NH4OAC 浸提，火焰光度计测定。
3.1.2 供试土壤重金属含量测定 土壤Pb、Cd、Cu、Zn全量用王水-高氯酸消化[13]，土壤重金属有效态含量采用DTPA浸提，其中Cu和Zn采用火焰原子吸收分光光度法，Cd、Pb采用石墨炉原子吸收分光光度法。
3.1.3重金属污染水稻土室内有机碳矿化培养试验 每种不同程度重金属污染土壤各称取9份100g的重复样，加入适当的蒸馏水以保持土壤湿润，在25℃条件下预培养7d，之后，把土壤样品分为3组，其中3个加入4g生物质炭，混均；3个加入2g生物质炭，混匀；另3个不进行任何处理，作为对照。把土壤样品置于500ml的培养瓶中，培养瓶用硅胶塞密封，硅胶塞内插入直径5mm的Turflon小管，管上方再套一根带塞的小管作气样采集口将培养瓶加盖密封，在25℃下恒温连续培养2个月。抽取气体样品时，用针孔注射器通过硅胶塞上的采集口采气。所采集的气体样品采用气相色谱仪测定。培养前15d，每天测定CO2的释放量，之后每隔3-4d测定CO2的释放量。同时测定无土样的空白对照。
3.1.4人为添加不同程度重金属污染下有机碳矿化的培养试验 在实验室分别人为添加了高浓度和低浓度污染的Cu、Zn两种重金属的混合污染。分别添加1％和2％的生物质炭，进行土壤呼吸的测定。添加重金属所用试剂为四水合硝酸铜和氯化锌。实验时每个培养瓶中称取100g上述风干土样，添加不同浓度的重金属污染，加水使得土壤含水率保持在田间持水量的60％，在25℃的培养箱中预培养一周后，同样按照计划好的图表，对应的加入秸秆生物质炭，并混匀，实验中每两天进行称重，确保土壤含水率保持在田间持水量的60％，按照计划表每天进行土壤呼吸的测定，计算土壤的矿化速率。
4. 研究创新点
将大田中的改变土地利用方式变成添加外源玉米秸秆短期培养，可将试验周期减短，相比大田实验更加关注短期内有机碳分配的变化，易做监测式试验。添加外源有机质对稻田土壤有机碳短期影响的研究,主要关注外源新鲜优质添加后土壤有机碳的差异及其影响因素，有机碳的剖面和团聚体粒组的分布变化,并利用δ13c同位素分析方法探讨水稻田种植玉米后有机碳含量的变化和团聚体颗粒分配的变化。
重金属污染对水稻土的研究,主要集中在土壤微生物以及酶活性方面,大多研究运用的是实验室添加重金属,短期培养的方法,试验不够全面，所以本文应用稳定性同位素技术研究稻田添加玉米秸秆新老碳的分配与更新;通过室内培养试验研究重金属污染对稻田土壤呼吸的影响，和对土壤微生物活动为驱动的土壤矿化和有机碳变化的影响。
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通过培养试验，能得到不同程度重金属污染下的水稻土添加玉米秸秆会对也会对微生物活动产生影响，以及对土壤矿化产生影响
通过培养试验，能得到不同程度重金属污染下的水稻土添加玉米秸秆会对团聚体结构的稳定性和不同粒级团聚体碳库的分配产生影响
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