1、隨著糧食產(chǎn)量需求的日益提高，大量化肥的施用導(dǎo)致了氨揮發(fā)、N2O排放和氮素淋濾流失等重大環(huán)境問題。作為應(yīng)對全球氣候變化的新材料，生物質(zhì)炭對土壤氮素物質(zhì)循環(huán)的生態(tài)效應(yīng)不容忽視。并且，由于氨氧化作用是硝化作用的限速步驟，其進程對氮素周轉(zhuǎn)具有決定性作用，因此，研究生物質(zhì)炭輸入對稻田土壤氨氧化作用的影響及其機理，對提升稻田土壤氮肥利用率、有效遏制氮素流失和面源污染、促進稻作制農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究針對生物質(zhì)炭對稻田土壤氨氧化作用的影

2、響機理這一核心問題，選取五種不同類型稻田土壤，以水稻秸稈生物質(zhì)炭為試材，研究了生物質(zhì)炭對稻田土壤氮素物質(zhì)周轉(zhuǎn)的影響，并結(jié)合微生物功能基因定量PCR與454高通量測序技術(shù)，分析了秸稈生物質(zhì)炭輸入對稻田土壤氨氧化過程主要功能微生物菌群多樣性的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以水稻秸稈生物質(zhì)炭為試材，選取緯度梯度上五種不同類型的稻田土壤，探究了溫室栽培條件下生物質(zhì)炭輸入對稻田土壤氮素物質(zhì)循環(huán)的影響及其作用機理。結(jié)果表明，生物質(zhì)炭輸入

3、對不同類型稻田土壤N2O排放量的影響有所不同，造成這種差異的主要原因可能是生物質(zhì)炭對不同類型稻田土壤氨氧化作用影響不同。通過相關(guān)性分析證明土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AOB)的比例因土壤質(zhì)地不同而有所差異;生物質(zhì)炭輸入可以顯著促進稻田土壤AOB的豐度，并在一定程度上降低AOA的豐度。當土壤生態(tài)系統(tǒng)氨氧化功能微生物中AOA占據(jù)主導(dǎo)地位時，生物質(zhì)炭的施入會抑制土壤氨氧化作用;當AOB為主要功能菌群時，生物質(zhì)炭的施入將促進土壤氨氧

4、化作用。
　　(2)利用454高通量測序技術(shù)，分析了4年間稻田土壤氨氧化功能微生物對生物質(zhì)炭人為輸入的響應(yīng)機制。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭添加對稻田土壤AOA的多樣性有一定促進作用，但會降低AOA菌群豐度。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)中AOA的優(yōu)勢菌群更適宜于生長在酸性環(huán)境中，而生物質(zhì)炭的輸入提高了土壤環(huán)境pH值，抑制了該優(yōu)勢菌群的生長。生物質(zhì)炭的外源輸入對AOB的種群數(shù)量影響不明顯，但會在一定程度上影響AOB的群落結(jié)構(gòu)，且這