Fe耦合下的稻田硝酸根还原过程的影响研究文献综述

一.研究背景：

过去几十年来，氮肥（通常是尿素和氨）在水稻土中得到了大量应用，尤其是在世界上主要稻米高产国之一的中国迄今已成为最大的氮肥生产国和消费国，占2010年世界化肥产量的三分之一。而且，用于水稻土的氮肥用量很可能进一步增加来满足不断增长的人口。然而，过量使用氮肥不仅会降低作物的氮利用效率，而且会增加氮肥对环境的损失，从而导致大气和水体系中的污染。因此，关于氮肥污染环境的担忧在数十年来不断提高，并且许多研究都集中在稻田土壤氮循环的途径上。近来已经发现厌氧NH 4 氧化可以偶联到三价铁还原（称为Feammox），生成N 2，Fe 2 O 3硝酸盐（NO2-），或硝酸盐（NO-）作为几种环境中的最终产物。

二.研究目的和意义：

本课题以多种不同地方的稻田土壤为研究对象，利用膜进样质谱法（MIMS）结合15N示踪手段，系统研究在不同的环境条件下加入外源铁对反硝化、anammox和DNRA速率的影响及其微生物机理。本研究将为全面评价铁在稻田土壤硝酸根还原过程中的作用提供科学依据。 主要研究目的为： （1）学习和掌握基于MIMS分析稻田硝酸根还原过程的方法； （2）采集几种较为典型的稻田土壤，详细表征和分析其理化和生物属性； （3）利用室内培养实验，系统研究不同外界条件下加不同浓度外源铁对土壤样品的反硝化、anammox和DNRA速率及硝酸根还原过程的影响及功能微生物基因的丰度的差异，初步揭示不同的稻田环境条件对铁耦合硝酸根还原过程的影响和机理。

三.研究方法：

1.样品采集

采集江苏常熟、江西鹰潭、湖南桃源等水稻土表层土壤（0 - 20 cm），分别命名为CS、YT、TY ，采集后装入无菌塑料袋并排除空气后密封，立刻带回实验室进行处理。在厌氧操作箱内将土壤样品混合均匀后分成三部分处理。第一部分风干用于测定理化性质，包括土壤含水量、pH、有机碳含量、无机氮含量、活性铁浓度；第二部分冷藏于4摄氏度冰箱用于用膜进样质谱仪测定土样中的氮气产生量；第三部分冷冻于- 80 ℃用于提取DNA。

1. 2.同位素示踪培养

所有实验操作都必须在厌氧操作箱内完成，测定水稻土中Feammox的速率运用了同位素示踪法和膜进样质谱法。