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BIOLOG与微量热耦合研究有机肥对红壤微生物代谢活性的影响开题报告

 2021-12-29 09:12  

全文总字数:2321字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

目前,日益增长的人口和不断萎缩的耕地面积的矛盾加剧。施用肥料是提高作物产量、解决以上矛盾的主要途径之一,其中有机肥料在维系土壤地力和保护环境方面效果显著,受到越来越多的关注。许多研究表明,施用有机肥能增加土壤微生物量、提高土壤微生物活性、改善土壤微生物群落结构。但施用有机肥后,是否存在某些碳源因子能显著提高土壤微生物代谢活性,目前鲜有报道。

鉴于biolog及微量热技术均能揭示土壤微生物在代谢活性方面的差异,我们推测两种技术结合有助于加深我们这方面的理解。本研究选取一种典型的土壤——红壤为研究对象,研究长期施用有机肥下土壤微生物代谢活性(碳源代谢及热代谢)的差异,验证有机肥在提高土壤活性方面的作用;进一步采用微量热法研究不同碳源对土壤代谢活性的影响,以揭示提高土壤代谢活性的关键碳源因子。本研究可为优化有机肥施肥方案、调控土壤微生物学过程提供理论依据,具有重要的科学价值和生态环境意义。

国内外研究现状

国内外许多研究采用biolog技术研究微生物的碳源代谢图谱,结果表明,施用有机肥在提高土壤碳源利用能力的方面效果显著,土壤微生物的代谢活性与施用化学肥料具有显著差异,如在潮土中施用畜禽粪便类有机肥能显著提高微生物碳源代谢活性,增强微生物对糖类、氨基酸类碳源利用能力等;但该技术主要是建立在可培养技术之上,其吸光值的变化与样品接种浓度有关,且较大程度上反应快速生长的微生物的活性,造成其揭示的信息与原位土壤有偏差。

微量热技术近几年在土壤微生物热代谢领域得到广泛应用,该方法具有简单、灵敏度高等特点。研究表明,微量热法与熏蒸法、呼吸法在研究热代谢活性方面具有很好的相关性,是评价土壤微生物活性方面非常有用的辅助工具。基于红壤及潮土地区长期试验结果均表明,施用有机肥显著改变了土壤微生物生长热谱特征,提高了微生物生长速率常数,增强微生物热代谢活性。但目前微量热方面的研究结果尚未能揭示引起微生物群落热代谢差异的因素,这主要是由于微量热技术具有非特异性的特点:它测定土壤中所有生物化学反应的热量,代表土壤微生物的总体代谢活性。该特点决定了微量热必须结合一些特异性技术对微生物群落活性进行深入探讨。

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2. 研究的基本内容

1)1.不同施肥处理对红壤微生物碳源代谢活性的影响

采用biolog eco微平板分别测定不同施肥处理中(对照处理、化肥处理、有机肥处理)微生物对碳源底物利用能力的差异,采用主成分分析(pca)区分引起不同有机肥处理分异的碳源因子。

(2)2.不同施肥处理对红壤热代谢活性的影响

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3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案:

采集长期施肥的红壤土壤样品(包含对照处理、化肥处理、有机肥处理)带回实验室冷藏。

(1)进行biolog eco微平板实验,具体实验步骤参照文献。微生物碳代谢活性采用微平板每孔颜色平均变化率来描述。采用主成分分析(pca)法区分不同有机肥处理,选取与主成分相关的相关系数大于0.5的碳源,作为备选的关键碳源因子。

(2)进行微量热实验:取新鲜的土壤样品20 g,先在28c下预培养一天,活化微生物以及恒定样品温度;预培养结束后,取1.2 g土壤样品放入灭菌的4 ml玻璃安瓿瓶中,添加0.2 ml含有5.0 mg硫酸铵和5.0 mg葡萄糖的溶液。安瓿瓶用聚四氟乙烯封口后置入微量热仪中于28c培养。

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4. 参考文献

zheng s, hu j, chen k, yao j, yu z, lin x. soil microbial activity measured by microcalorimetry in response to long-term fertilization regimes and available phosphorous on heat evolution. soil biol biochem. 2009;41(10):2094-9

xu j., feng y., barros n., zhong l., chen r., lin x. exploring the potential of microcalorimetry to study soil microbial metabolic diversity. journal of thermal analysis and calorimetry 2017:1-9.

冯有智,林先贵. 微量热法在土壤微生物研究中的应用进展. 土壤 2012;44(04):535-540.

郑华,欧阳志云,方治国,赵同谦,biolog在微生物群落功能多样性研究中的应用,土壤学报,2004,41(3):456-461

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