种植不同年限的草莓地土壤反硝化活性研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

氧化亚氮(n2o)是大气温室效应气体之一，近年来备受关注。n2o可以吸收来自陆地的热辐射，减少地表向外层空间的热辐射，从而产生温室效应；据估计其全球增温潜势值(globalwarmingpotential，gwp)是co2的310倍[1]。1moln2o的增温效应是co2的150-200倍[2]，并参与大气中许多光化学反应，破坏臭氧层，使到达地面的紫外线强度增加，导致人类皮肤癌和其他疾病的发病率迅速上升，并带来其他健康问题。n2o在大气中具有较长的滞留时间，近来研究表明，大气中n2o浓度呈显著增加的趋势，目前浓度比1750年大气中n2o浓度增加了17%，而且高于42万年以来任何时期的值[3]。对2100年大气中温室气体浓度的模型预测表明，届时n2o浓度增加范围为38-144ppvb[4]。全球n2o排放的主要自然源包括海洋、森林和草地土壤，人为源包括农业土壤、畜牧业、生物质燃烧和工业过程等。据估计大气中90%的n2o来自地表生物源[5]。土壤特别是农田土壤和热带地区的土壤，是全球最主要的n2o排放源，贡献率高达70%-90%[6]。因此近些年来，农田土壤中n2o的排放研究已成为焦点。

草莓(fragariaananassaduch)为多年生草本植物，果实营养丰富，富含多种维生素而被誉为水果皇后。草莓在世界小浆果生产中居于首位，世界草莓种植面积2009年为25.39万hm2，比1961年增长170％，草莓总产量为413.24万t，比2001年增长28.33％。2010年，我国草莓面积约11.4万hm2，总产量约200万t[7]。统计分析显示，江苏省草莓设施生产纯收入为15.33万元/hm2，最高可达27.00万元/hm2[8]，其中，2009年、2010年南京草莓种植农户人均纯收入分别为0.95万元和1.11万元，是水稻种植人均纯收入的11.9-22.2倍[9]。草莓以其栽培周期短、见效快、经济效益高、适于设施栽培等优势使其栽培面积和种植年限逐年增加。然而，随着种植年限的增加以及农民为追求高效益而盲目施肥，使得土壤有机质含量偏低，最终导致土壤团粒结构破坏，土壤酸化、盐渍化、土壤微生物学环境破坏等危害发生[10]，对土壤氮素转化关键微生物过程产生了深远影响。

反硝化作用是通过微生物反应将no3-或no2-异化还原为n2o和n2的过程，是土壤氮素循环的重要环节。由于反硝化作用不仅导致土壤氮素损失和氮肥利用率下降，而且其产生的气态氮化合物还是重要的温室气态来源，因此一直是农学、环境科学及生态学等多学科关注的热点问题。在草莓土壤生态系统中，反硝化作用同样深刻地影响着草莓生长和土壤环境生态。草莓自开花后，需肥量增多，并随着草莓果实的膨大，养分需求量迅速增加，尤其对氮养分。在设施草莓生产中，人们为了高产，盲目大量施用氮肥。据调查[11]，设施草莓栽培大量施用有机肥（一般30-45t/hm2）及化学矿质肥料（纯氮450-750kg/hm2），但氮肥的当季利用率约为30%-35%。未被草莓植株利用的氮素，大部分通过硝化和反硝化作用，以no3-和n2o形式排放到土壤和空气中[12]。有资料表明，种植2年的草莓种植地土壤n2o-n的释放量高达2.9kg/hm2/年[13]；devries等[14]研究发现施入化肥氮转化成n2o-n的排放系数，种植草莓的土壤高达3.5%，而稻田和其他作物分别为0.31%和0.62%[15]。显然，反硝化作用是导致草莓种植土壤氮素利用率低和n2o排放系数高的重要原因之一。那么，草莓土壤反硝化作用强度如何？不同年限的草莓土壤反硝化活性有何差异？

2. 研究的基本内容和问题

1、研究目标

本项目拟选取土壤类型、施肥管理措施、草莓品种等均一致但种植年限（0、1、4、6、10年）不同的草莓土壤样品，采用原位实验和人工微宇宙模拟实验相结合，测定不同种植年限草莓土壤生境特征下反硝化作用强度变化，为正确评估和量化草莓土壤n2o排放的环境生态效应、提高氮肥利用效率和降低温室气体排放、促进草莓生产持续发展提供科学依据。

2、研究内容

3. 研究的方法与方案

一、研究方法

选取土壤类型、施肥管理措施、草莓品种等均一致但种植年限（0、1、4、6、10年）不同的草莓种植土壤样品，采用原位实验和人工微宇宙模拟实验相结合，测定不同年限草莓种植土壤生境特征下反硝化作用强度变化。

二、技术路线

4. 研究创新点

结合当前伴随设施农业迅猛发展出现的普遍问题（种植年限增加、氮肥施用

过多等造成的土壤酸化、盐渍化、微生物区系环境破坏等）和设施农业土壤氮素

循环过程的弱点问题有针对性地开展研究，对设施农业栽培土壤n2o排放具有特别的表征意义。

5. 研究计划与进展

研究计划：

2016年2月-2016年4月完成不同年限土壤基本理化性质和反硝化活性测定

2016年4月-2016年5月完成数据分析和论文撰写