有机肥和抑制剂对石灰性土壤氮素转化功能菌群及N2O和NH3排放的影响.pdf

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1、分类号：密级：公开学号：2015230212单位代码：10759石河子大学博士学位论文有机肥和抑制剂对石灰性土壤氮素转化功能菌群及N2O和NH3排放的影响学位申请人陶瑞指导教师褚贵新教授申请学位门类级别农学博士学科、专业名称作物学研究方向作物营养生理与施肥技术所在学院农学院中国·新疆·石河子2018年6月Theeffectsoforganicfertilizersandinhibitorsonsoilnitrogentransformationfunctionalmicrobes,N2OandN

2、H3emissionsoncalcareoussoilADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofAgricultureByRuiTao(CropScience)DissertationSupervisors:Prof.GuixinChuJune，2018石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导

3、师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保

4、密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日鸣谢本本研究受：1.国家公益性行业科研专项“旱地合理耕层构建技术指标研究(201503116)”，2015-2019资助完成。谨表谢忱！助完成。谨表谢忱！摘要【目的】我国矿质氮肥施用量过大带来的环境恶效应已引起高度重视。为此，如何减少氮素损失，提高氮素利用效率变得至关重要。从优化氮肥管理的角度上来说，采取化肥减量、配施有机肥或配施脲酶抑制剂(UI)/硝化抑制剂(NI)可以实现农田土壤的氮素养分高效利用。石灰性土壤上氮素

5、转化剧烈，容易导致氮素损失，其中N2O释放和NH3挥发是重要氮素损失途径。然而，有机无机肥配施及添加UI、NI或双抑制剂组合(DIs)对石灰性土壤NH3和N2O排放的影响仍不清楚，氮素转化关键微生物群落(硝化和反硝化)对其响应尚不明确。因此，本论文研究了化肥配施有机肥以及添加UI、NI或DIs对石灰性土壤氮素转化功能微生物丰度、结构和多样性的影响及对NH3和N2O排放的影响，以期揭示石灰性土壤硝化-反硝化微生物群落特征对采用增施有机肥及添加抑制剂后的响应，为石灰性农田土壤施肥优化管理提供理论依据

6、。【方法】本研究包括田间定位施肥试验和室内模拟培养试验两部分。通过田间定位施肥试验，运用荧光定量PCR技术研究了有机肥和化肥配施对土壤硝化微生物(AOA和AOB)以及反硝化功能基因(nirS/nirK/nosZ)丰度的影响，运用高通量测序技术分别研究了氮素转化功能微生物的结构和多样性的变化。同时用静态箱-气相色谱法研究了滴灌棉田N2O排放的影响。在室内培养试验中，选择两种培养温度(25和35℃)，研究了有机肥+尿素+UI(正丁基硫代磷酰三胺，NBPT)、有机肥+尿素+NI(2-氯-6-三氯甲基吡

7、啶，CP)和有机肥+尿素+DIs对氮素转化特征的影响，同样采用荧光定量PCR和高通量测序技术研究了硝化、反硝化菌群群落的影响。通过Picarro(G2508)仪器测定了NH3和N2O的排放。运用酶学方法研究了氮素转化关键酶的活性。【主要结果】1)有机无机肥配施添加NBPT或NBPT+CP在25和35℃培养条件下尿素水解完毕的天数分别推迟至22d和15d，添加CP或NBPT+CP在25和35℃培养下可以在土壤中维持较高NH4+浓度至69d和56d，并降低土壤NO3-的生成。有机无机肥配施添加CP处

8、理或NBPT+CP显著降低了培养初期的微生物量、土壤的表观硝化率和潜在硝化势(P<0.05)，而显著增加了土壤NH4+/NO3-和硝化抑制率。温度升高会显著降低脲酶抑制剂NBPT和硝化抑制剂CP在土壤中的有效作用时间(P<0.05)。2)有机无机肥配施添加NBPT可以显著降低培养初期土壤脲酶活性(P<0.05)，其中COM+NBPT或COM+NBPT+CP处理在35℃培养条件下分别较COM降低了脲酶活性47.6和41.2%。有机无机肥配施添加CP或NBPT+CP可以显著降低土壤的亚硝酸还原酶和羟