《華北平原農田土壤反硝化和硝化的產物比與調控機制》是依託中國農業大學，由王敬國擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：華北平原農田土壤反硝化和硝化的產物比與調控機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：王敬國
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
控制硝化和反硝化過程的產物比是實現N2O減排的重要途徑之一。在我國糧食和設施蔬菜主產區華北平原，選擇主要糧食作物種植體系和高投入的設施菜田土壤為研究對象,以多點長期定位試驗為基礎，利用引進的專用設備(土壤自動培養測定系統)，研究典型管理措施條件下硝化和反硝化過程產物比發生規律及影響因子；利用分子生物學技術，揭示不同管理方式對土壤中硝化、反硝化菌組成結構、優勢種群、基因類型與基因表達的影響規律；探索利用硝化、反硝化過程的產物比，並結合田間N2O通量觀測，進行氮損失定量的途徑；闡明利用田間管理技術，通過降低硝化、反硝化產物比，實現本地區典型農田土壤N2O減排的調控機理。本研究將田間溫室氣體排放、土壤過程和相關微生物優勢功能種群及基因表達有機聯結起來，從理論上深入認識該區典型農田土壤N2O 的產生與調控機制；在實踐上為提出適合該地區N2O 減排和控制氮素損失的水肥管理措施提供科學依據。
結題摘要
在我國糧食和設施蔬菜主產區華北平原，選擇主要糧食作物種植體系和高投入的設施菜田土壤為研究對象,以多點長期定位試驗為基礎，利用引進的專用設備(土壤連續培養自動監測系統)，研究了管理措施對硝化和反硝化過程產物比發生規律的影響；利用分子生物學技術，揭示不同管理方式對土壤中硝化、反硝化菌組成結構、優勢種群與基因表達的影響規律；探索利用反硝化過程產物比進行氮損失定量的可能性；提出利用田間管理技術，實現本地區典型農田土壤N2O減排途徑。主要結果如下： （1）設施菜田土壤中N2O產生的主導過程是反硝化過程。在大田條件下，主要來自於硝化過程和與硝化過程相耦合的反硝化過程。硝化和反硝化過程均導致NO2-過渡性積累，與N2O的產生有顯著相關。以NO2-為底物的化學反硝化也對N2O產生有一定作用，特別是在酸性土壤上。 （2）分析了硝化基因（amoA）與反硝化基因（narG, nirS, nirK, nosZ）的表達。高通量測序的結果表明，在設施菜田土壤長期施用有機肥導致厚壁菌門，特別是芽孢桿菌是導致N2O排放的主要功能類群。 （3）土壤反硝化產物比受氧濃度、水分含量、碳源的有效性和氮形態等因素的影響，一般在0.14~0.71之間。利用產物比並結合田間N2O的通量觀測數據，可以大致估計土壤反硝化過程氮的氣態損失量。 （4）提出了華北大田土壤的減排措施：避免施肥造成的局部高銨濃度；在保證作物產量的前提下，用硝態氮肥代替銨態氮肥；用銨態氮肥的同時施用硝化抑制劑。 （5）建立全球農田土壤N2O排放的全新資料庫，明確了pH是全球N2O排放的主要控制因子之一，發展了農田N2O排放的估算方法。 本項目為提出適合該地區N2O 減排和控制氮素損失的水肥管理措施提供了科學依據。
