1、水稻根际氮转化特征及微生物生态研究水稻根际氮转化特征及微生物生态研究 目录研究背景 研究意义 技术路线 实验根际 是生物圈最为复杂且重要的 “微生态热区 ”之一，生物植物 -土壤 -微生系统中，微生物生物量和营养元素的迅速运转，以及植物 -土壤 -微生系统的相互作用，其中根际微生物起着关键的作用。几乎所有的有机体都需要利用氮元素作为营养，氮是植物的初始限制营养元素，植物与微生物之间存在强烈的竞争关系。 稻田是我国典型的农田生态系统，我国水稻产量世界第一，占全国粮食总产约 50%，水稻土面积占全国耕地总面积约 25%，是具有重大经济意义的土壤资源，对我国粮食安全具有举足轻重的作用。稻田作为一种独
2、特的人工湿地生态系统，还具备其它耕作土壤所没有的生态环境功能，主要体现在较强的固碳潜力，消纳大气和其它环境污染物质，净化大气环境等，但稻田的温室气体排放效应亦不容忽视。土壤有机质循环和积累既是土壤物理、化学和生物过程和肥力的物质基础，又与固碳作用和温室气体的产生和排放密切相关。中国是目前世界上水稻产量和化学氮肥投入最大的国家之一，仅排在印度之后。为了获取高产，当代农业中氮肥的大量施用增加了土壤氮投入的同时，也导致了大量氮素的流失，由此带来一系列生态环境问题。比如氨挥发，硝态氮的淋溶， N2O的排放。研究背景土壤、植物和微生物之间的相互作用使得稻田土壤碳氮铁生物地球化学循环互相依赖，紧密相关。
3、研究意义本研究旨在研究不同生长时期氮素过程尤其是根际与非根际过程氮转化差异，及与碳、铁等关键生命元素的耦合关系。在研究水稻关键生长期根际 -非根际有机无机氮素含量等生化过程差异的基础上，定量氮循环过程关键功能基因，挖掘根际生化过程与氮循环过程关键功能微生物的内在联系，及其这些关键功能微生物在影响水稻生长、温室气体排放、硝化 /反硝化等重要过程中的作用机制，定性和定量研究稻田根际厌氧氨氧化作用，及该过程对氮损失量的贡献，为温室气体排放研究、完善陆地生态系统氮素理论、构建局域生物地球化学过程的模型及其模型验证提供有力支撑。 技术路线化学分析项目：可溶性有机碳（ DOC），土壤微生物生物量碳（ Cm
4、ic），土壤微生物生物量氮（ Nmic），及土壤溶液中的 NH4+， NO3-， Fe2+， 溶解性有机氮（ DON），实验方案：1.根袋盆栽试验2.在水稻生长不同时期定期收集根际 /非根际土壤溶液和土壤样品，测定土壤基本理化性质，重点分析土壤有机碳，有机氮，无机氮和不同形态铁含量3.监测温室气体甲烷和氧化亚氮排放特征4.稳定同位素标记1.水稻根际微生物丰度及对 CH4和 N2O 排放的影响 根际中的 NH4+， DON低于非根际，但是根际土壤中的 NO3-浓度显著高于非根际。根际中因为根系分泌作用其 DOC 含量显著高于非根际，微生物生物量 C 没有显著性差异，但是在非根际土壤中，微生物生物量氮显著高于根际。 根际产生的 CH4和 N2O 均显著高于非根际
