生物硝化抑制剂的研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

在农业生产过程中氮肥大量的投入施用，在促进作物增产的同时，也给生态环境带来了重要的影响。农业系统中注入的铵态氮在土壤硝化微生物的硝化作用下，不仅会降低氮肥的利用效率（nue），同时硝化产物硝酸盐的大量淋失会污染水体环境，并且后续反硝化作用还会生成温室气体n₂o，这对生态环境造成了巨大的负担。生物硝化抑制剂（bni）是一些植物从根系分泌的，对土壤硝化细菌有特定抑制效果的物质。因此生物硝化抑制剂是提高氮肥利用效率的一种新的途径。

研究意义

硝化作用是导致农田土壤中氮素损失的一个重要途径（sahrawat, 1980; mason, 1992; strong and cooper, 1992；peterjohn and schlesinger, 1990; vitousek and howarath, 1991; raun and johnson, 1999），同时也是造成环境污染的一个重要原因（clark 1962; jarvis, 1996; tilman et al., 2001; schlesinger, 2009）。在我国，为了提高并保证作物产量，在实际生产中氮肥施用量一直居高不下（dinnes et al., 2002；galloway et al., 2008; schlesinger, 2009），因此施用硝化抑制剂来降低no₃^-淋失和反硝化机率，是实现氮肥高效管理、提高氮肥利用效率的一种有效措施（hughes and welch, 1970; hendrickson et al.,1978; ranney, 1978; bremner et al., 1981; rodgers, 1986）。但是由于缺乏成本效益，在实际生产中并未得到大面积推广（mccall and swann, 1978; gomes and loynachan, 1984; subbarao et al., 2006a）。而种植能够合成并分泌硝化抑制剂的农作物，不仅可以用做化学硝化抑制剂的替代，同时由于作物本身就具有一定的经济价值，因此在实际生产中也具有一定的可行性。而且从长远的社会与环境效益来讲，这也是一种节能、减排的生产方式，值得大力推广。

2. 研究的基本内容和问题

研究的目标、内容和拟解决的关键问题

研究目标：以高粱分泌的生物硝化抑制剂为例，明确生物硝化抑制剂对土壤中亚硝化细菌的影响机制，通过分析根际土壤亚氧化细菌的数量与对照土壤中亚氧化细菌数量的差异，通过数量差异反映生物硝化抑制能力。

研究内容：明确生物硝化抑制剂对土壤中亚硝化细菌的影响机制，以及对土壤中氮素循环中铵硝转化的影响。以人工合成硝化抑制剂nitrapyrin（np）为对照，通过分析高粱根际土壤铵氧化细菌数量与对照土壤中细菌数量的差异，通过数量差异反映高粱根际的硝化抑制活性。

3. 研究的方法与方案

研究方法与实验方案

通过以高粱分泌生物硝化抑制剂对羟基苯丙酸（mhpp）的调控机制与效果研究为例，分析生物硝化抑制剂对土壤硝化细菌的抑制效果。

1） 植物材料与培养方法:

4. 研究创新点

特色或创新之处

近几十年来国内外对植物本身合成及分泌的抑制土壤硝化作用的研究一直在不断的深入，但是从分子水平上对其分泌机制加以全面的研究则还未见报导。

因此，本设计实验从土壤及微生物的角度对其控制硝化作用的机理进行研究。

这不仅填补了相关研究的空白，同时为农业生产上提高氮素利用率开辟一条新的研究路径。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2015.8-2015.12：

在不同浓度的nh₄ 或no₃^-营养下培育高粱，收集根系分泌物，测定生物硝化抑制剂bni的分泌速率，同时进行盆栽试验。提取土壤dna，对比ck等处理，分析高粱根系分泌物对土壤中亚氧化细菌数量的影响。