不同氮添加下丛枝菌根真菌对土壤氨氧化微生物的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1本课题研究的意义

氮(n)是生物必需的营养元素，作为蛋白质的主要成份，氮也是维持生物体结构组成和执行所有生物化学过程的物质基础^[1]。在所有元素的生物地球化学循环中，氮循环与微生物的关系最为密切^[2]。在农田生态系统中，施用氮肥是提高农田生产力和作物产量的一项重要生产方式。据统计农田生态系统中，每年约投入100tg氮肥（主要的以铵态氮肥的形式投入），投入量占了全球氮平衡的 25%^[3]。

在土壤氮循环过程中，微生物起主导作用。氨氧化微生物通过氨氧化作用将铵态氮氧化成硝态氮。氨氧化作用，也称亚硝化作用，是硝化作用的第一个反应步骤，也是限速步骤，是全球氮循环的中心环节^[4]，其作用能力的强弱对于土壤氮循环具有重要的实践和生态学意义^[5]。土壤氨氧化作用的执行者主要包括氨氧化细菌（aob）和氨氧化古菌（aoa）两大类，它们都含有氨氧化特征基因amoa，能将氨氧化为亚硝酸盐，在土壤氨氧化过程中起着重要的作用^[6]。通过对amoa基因丰度的检测，可以作为表征不同施肥处理对土壤氨氧化微生物丰度和土壤环境变化的指标之一^[7]。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：探明不同氮添加条件下，amf对土壤氨氧化微生物丰度的影响及潜在机制。

研究内容：玉米地上部分生物量，玉米地上部分碳氮含量，土壤ph值变化，土壤碳氮含量，土壤微生物量碳变化，玉米根amf侵染率，土壤氨氧化微生物功能基因amoa基因丰度变化。

拟解决的关键问题：1、amf是否对土壤氨氧化微生物丰度产生影响。2、在不同氮添加情况下，其影响是否会发生变化，其潜在机制是什么。

3. 研究的方法与方案

研究方法：本研究主要采用室内盆栽模拟试验，试验所用土壤取自宁夏固原云雾山国家级自然保护区(E 10626′10630 ′; N3559 ′3602 ′)。土壤主要特征为：pH 8.16 0.05，土壤有机碳 (SOC)含量为每千克土壤24.8 0.2 g ，总氮含量为每千克土壤1.6 0.1 g。

本研究的技术路线见附件。

实验方案：盆栽试验在南京农业大学资环学院温室进行。种植的植物为玉米，盆钵中间放置两侧开口尼龙网网住的PVC管，玉米种植在PVC管外，带有¹⁵N标记的硫酸铵分三次施在PVC管中。盆栽模拟图见附件图1。实验设置两个因素，分别为氮添加和AMF。其中氮添加水平设置了3个水平：LN: 0 kg/ha, MN: 150 kg/ha 和HN: 300 kg/ha，通过尼龙网孔隙大小来控制AMF及根的通过与否，也设置了3个水平：0.45μm，30μm和1000μm。0.45μm对应为空白组，植物根和AMF菌丝都无法通过；30μm对应AMF组，AMF菌丝可通过尼龙网但植物根无法通过；1000μm对应根 AMF组，AMF菌丝和植物根都可通过尼龙网。

共9个处理，每个处理4个重复，共36个盆钵。处理见表。

盆栽试验结束后，主要测定的指标有：植物地上部分生物量、土壤NH₄ 和 NO₃^-量、微生物碳（MBC）、AMF侵染率、AOA和AOB的丰度。

可行性分析：本实验设计合理，研究方法科学可行，实验室具备分析土壤微生物相关技术手段，研究内容基于土壤生态过程中氮循环及其相关微生物的研究，实验展开顺利，研究内容有一定的理论及实践意义。

4. 研究创新点

本研究选取了生态学中的热点问题，即不同类群功能微生物对土壤氮转化的影响，丛植菌根真菌与氨氧化微生物都是与土壤氮转化相关的微生物，但是其相互作用，尤其是在氮添加情况下，丛枝菌根真菌对土壤氨氧化微生物的影响及其潜在机制还不是很清楚。本研究的特色和创新之处是强调了不同功能微生物相互关系在调节土壤氮转化及植物吸收氮过程中的重要作用。

5. 研究计划与进展

室内盆栽试验预计在2016年8月初布置，玉米生长三个月后收获植物，同时测定植物指标及PVC管中土壤指标。预计2016年10月底植物已经收获，植物指标已经测定完成，植物根AMF侵染率已经测定完成，土壤基本理化性质及amoA基因丰度已经测定完成。相关实验及数据整理预计在2017年3月前结束，2017年3月到2017年4月进行论文的写作。