课题基金基金详情
一氧化氮清除剂Carboxy-PTIO调控土壤硝化过程的微生物机制
结题报告
批准号:
41703080
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
申天琳
依托单位:
学科分类:
D0312.生物地球化学
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘之广、马金昭、卢豪
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
客服二维码
微信扫码咨询
中文摘要
土壤硝化作用是影响作物种植和农业面源污染的重要氮代谢过程,在肥料中添加硝化抑制剂是有效提高氮肥利用率的重要手段。常规抑制剂主要依靠抑制氨氧化细菌(AOB)的活性达到效果,本研究中采用的一氧化氮清除剂Carboxy-PTIO通过抑制土壤氨氧化古菌(AOA)的活性达到抑制剂效果,但其在土壤中的作用机制和有效性尚不明确。本课题通过模拟实验,利用分子生态学和DNA-SIP技术阐释PTIO调控土壤硝化作用的微生物机制;与DCD实验对比探明两种抑制剂对AOA和AOB不同抑制强度,揭示两类氨氧化微生物对土壤硝化过程的贡献率;并从土壤微生物学和土壤学两方面综合评价PTIO应用时的有效性和安全性,阐明其影响农田土壤氮素转化的机制。本课题为发展氮肥高效利用新技术提供新的靶标,为进一步深入研究土壤氨氧化微生物生理功能与群落结构提供重要参考,也为土壤施用PTIO的生态安全提供必要的理论依据。
英文摘要
Nitrification is a very important nitrogen metabolism process in terrestrial ecosystem , which could affect crop production and cause many environmental issues. Nitrification inhibitors are therefore widely used as an effective agricultural management practice to improve the efficiency of nitrogen fertilizers. The common inhibitors depend on inhibiting ammonia-oxidizing bacteria (AOB) activity to have the inhibitory effect, but carboxy-PTIO in our study has an inhibitory effect on ammonia-oxidizing archaea (AOA). The mechanism and efficiency of PTIO in soil remain unclear. Though the undisturbed soil incubation experiments, we adopted molecular ecology and DNA-based stable isotope probing technology to investigate the microbial mechanism of soil nitrification under the Inhibitor PTIO; compared with DCD inhibiting experiment, the effects of PTIO and DCD on AOA and AOB are evaluated, and the different microbial relative contribution on soil nitrification process in the typical farmland are explored; based on microbiology and soil science, the efficiency and safety of PTIO are evaluated and the mechanism of soil nitrogen transformation in farmland under PTIO is clarified. This research can be used to provide new target for the development of nitrogen fertilizer efficient utilization, to provide important reference on AOA and AOB physiological function and community structure study, and also to provide an important theoretical basis of ecological safety for using the ammonia-oxidizing archaea Inhibitor PTIO in the farmland ecosystem.
常规硝化抑制剂主要是通过抑制氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria, AOB)的活性达到抑制剂效果,本研究将纯菌培养中能够抑制氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea, AOA)和完全氨氧化细菌(Comammox)活性的Carboxy-PTIO(一氧化氮清除剂,PTIO)和NaClO3(氯酸钠)应用于土壤开展研究。通过恒温孵育试验,利用15N稳定性同位素示踪技术,以常规硝化抑制剂双氰胺(Dicyandiamide, DCD)作为对照组,研究相同用量下Carboxy-PTIO和NaClO3的硝化抑制作用及其对肥料氮转化的影响。通过本研究发现:DCD和NaClO3对土壤潜在氨氧化速率的抑制效果较好,表现为DCD>NaClO3>PTIO,从而延缓土壤中铵态氮向硝态氮的转化,延长铵态氮在土壤中的存留时间。同时,施用DCD能使添加氮肥后土壤 N2O排放总量显著降低78.9%-95.4%;而施用NaClO3仅能在低氮土壤中降低N2O排放总量,在高氮土壤中促进了土壤N2O排放;施用PTIO则恰恰相反,在低氮土壤中促进了土壤N2O排放,在高氮土壤中降低了N2O排放总量。进一步通过15N标记尿素处理试验发现:低氮土壤中肥料转化成土壤无机氮的速率远远小于高氮土壤,三种不同抑制剂处理在培养早期降低了肥料来源的15N2O排放。硝化抑制剂DCD无论在高氮还是低氮土壤中,均表现出显著的硝化抑制作用。NaClO3也可抑制土壤从铵态氮向硝态氮转化,但对土壤N2O排放抑制效果不明显。PTIO仅在长期施用氮肥土壤的培养前7天抑制硝化作用,对土壤N2O排放抑制效果不显著。因此,将PTIO和NaClO3作为土壤中一种新型抑制剂还需进一步考量。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.19675/j.cnki.1006-687x.2020.03005
发表时间:2020
期刊:应用与环境生物学报
影响因子:--
作者:安丽荣;卞文新;刘宝华;申天琳
通讯作者:申天琳
Long-term effects of untreated wastewater on soil bacterial communities
未经处理的废水对土壤细菌群落的长期影响
DOI:10.1016/j.scitotenv.2018.07.223
发表时间:2019-01-01
期刊:SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
影响因子:9.8
作者:Shen, Tianlin;Liu, Lu;Wang, Renqing
通讯作者:Wang, Renqing
DOI:10.1016/j.jhazmat.2020.122063
发表时间:2020
期刊:Journal of Hazardous Materials
影响因子:13.6
作者:Shen Tianlin;Wang Qiushuang;Li Chengliang;Zhou Bo;Li Yuhuan;Liu Yanli
通讯作者:Liu Yanli
国内基金
海外基金