土壤反硝化田间原位测定方法的研究进展
- 格式：doc
- 大小：86.00 KB
- 文档页数：6
文档推荐
-
短程硝化反硝化技术研究进展页数:7
-
自养反硝化技术研究进展页数:5
-
电催化反硝化处理水中硝酸盐的研究进展页数:5
下载文档原格式
合集下载
土壤中反硝化菌的分离与其反硝化能力的分析研究
土壤中反硝化菌的分离与其反硝化能力的分析研究上海交通大学附属中学高二（9）班姜北辰201209232011-21、绪论2、实验材料及方法3、结果与数据分析4、分析总结与讨论5、参考文献通过对土壤样本进行初筛和复筛，以限制氮源的方法分离出8株具有反硝化能力的微生物，对5株微生物的反硝化能力进行测定，其二周时间硝酸盐降解率最高为100%，最低为66.76%。
对此8株菌株的DNA进行PCR扩增，引物为已知的nirS和nosZ反硝化基因的相应引物，发现有三株菌株含有nosZ基因。
再对此8株菌株中的7株的16S rDNA进行PCR扩增，鉴定菌种。
关键词：反硝化微生物，菌种鉴定，反硝化菌筛选1、绪论：反硝化作用（denitrification）也称脱氮作用。
反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮（N2）或一氧化二氮（N2O）的过程。
大部分反硝化细菌是异养菌，例如脱氮小球菌、反硝化假单胞菌等，它们以有机物为氮源和能源，进行无氧呼吸，其生化过程可用下式表示：C6H12O6+12NO3-→6H2O+6CO2+12NO2-+能量CH3COOH+8NO3-→6H2O+10CO2+4N2+8OH-+能量反硝化作用使硝酸盐还原成氮气，从而降低了土壤中氮素营养的含量，对农业生产不利。
农业上常进行中耕松土，使土壤与氧气充分接触以防止反硝化作用。
反硝化作用是氮素循环中不可缺少的环节，可使土壤中因淋溶而流入河流、海洋中的NO3-减少，消除因硝酸积累对生物的毒害作用。
所以我们应尽量发挥其有利的一面，为人类所利用。
反硝化微生物对于硝酸根离子的还原步骤如右图，若要从微生物代谢角度验证菌株是否为反硝化菌最简单有效的方法便是测定nirS和nosZ基因是否存在。
由于N2O和NO都是温室气体，是否含有nosZ基因对于菌种的用途有着实际且重要的意义，即可以使土壤中微生物代谢产生的N2O和NO还原成氮气[1]。
本实验的目的便是通过筛选土壤中的反硝化菌，测定反硝化能力，鉴定其是否含有nirS 和nosZ基因，对此进行综合分析，找出反硝化能力较强的菌株，最终制备纯培养的反硝化菌菌株。
旱地土壤硝化_反硝化过程和呼吸作用测定方法研究进展
第19卷 第3期2007年9月 塔 里 木 大 学 学 报Journal of Tari m UniversityVol.19No.3Sep.2007 文章编号:1009-0568(2007)03-0071-04旱地土壤硝化-反硝化过程和呼吸作用测定方法研究进展卜东升1 张翠丽2 郑德明13(1 塔里木大学植物科技学院,新疆阿拉尔 843300)(2 西北农林科技大学资环学院,陕西杨凌 712100)摘要 硝化作用和反硝化作用是土壤中氮素转化的两个重要途径,它们的研究为当前农学与环境研究的热点之一。
同样土壤呼吸是当前全球碳循环研究的热点之一。
本文综述了国内外学者近年来对土壤硝化-反硝化作用及呼吸作用的研究方法,并对土壤碳氮转化的研究提出了一些建议。
关键词 硝化作用;反硝化作用;呼吸作用;研究方法中图分类号:S152 文献标识码:AResearch Advancem en t on the M ethod for N itr i f i ca ti on D en itr i f i ca ti onand Resp i ra ti on of D ry Land So ilBu Dongsheng1 Zhang Cuili2 Zheng De m ing13(1 College of Plant Science and Technol ogy,Tari m University,A lar,Xinjiang843300) (2 College of Res ources and Envir on ment,Northwest A&F University,Yangling,Shanxi712100)Abstract N itrificati on and Denitrificati on are i m portant app r oaches t o the transfor mati on f or carbon and nitr ogen of s oil,the research of which is one of the hot t op ic in the research of agriculture and envir on ment nowadays,as well as s oil res p irati on is another hot re2 search t op ic of carbon circulati on.The research of methods studying s oil nitrificati on,denitrificati on and s oil res p irati on are reviewed in this paper,and s ome advice is suggested.Key words nitrificati on;denitrificati on;res p irati on;research method 硝化作用和反硝化作用是土壤中氮素转化的两个重要过程。
土壤反硝化田间原位测定方法的研究进展
土壤与环境 2001, 10(2): 149~153 Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@基金项目：中国-瑞典国际合作项目；陕西省重点科技攻关项目。
作者简介：梁东丽（1963－），女，副研究员。
文章编号：1008-181X （2001）02-0149-05土壤反硝化田间原位测定方法的研究进展梁东丽1，同延安1，OVE Emterdy 2（1：西北农林科技大学资环学院，陕西 杨凌 712100；2：Swedish University of Agricultural Sciences, Umea 90183, Sweden ）摘要：土壤中的反硝化作用由于直接影响到肥料氮的利用率和环境问题，仍然是氮素研究领域的热点和难点之一，而反硝化作用研究的进展在很大程度上依赖与土壤反硝化的田间测定方法的建立。
文章就目前反硝化研究领域常用的15N平衡差值法、15N 示踪气体通量法、乙炔抑制气室法、乙炔抑制土柱法的原理、气体样的采集、测定和计算作了综述，以期为土壤反硝化的研究提供依据。
关键词：反硝化；乙炔；15N ；土柱；硝化；N 2O 中图分类号：X511 文献标识码：AThe development of methods of denitrification field measurementLIANG Dong-li 1，TONG Yan-an 1，OVE Emteryd 2（1: Northwest Science & Technology University of Agriculture & Forestry, College of Resources & Environment Sciences, Yangling 712100, China;2: Swedish University of Agricultural Sciences, Umea 90183, Sweden ）Abstract: Denitrification is still a Vital and tough issue in the field of nitrogen study, not only cans it effect the nitrogen fertilizer utilization efficiency but also it can impact on the environment. The development of denitrification study is largely dependent on the method building up of denitrification field measurement. This article systematically summarized the methods that used in the denitrification study nowadays, which including their theories, gas collecting, calculation and so on. In addition, the results from different methods are compared in this paper.Key words: nitrification; denitrification; intact soil cores; C 2H 2; N 2O; 15N氮素的反硝化损失不仅降低肥料的利用率，更重要的是产生重要的温室效应气体N 2O [1]；N 2O 的温室效应是CO ２分子的200倍[3]，且还破坏臭氧层[2]；从1980~1990年10 a 间，由于N 2O 的增加使地球的紫外线辐射大约增加了6％[3]。
土壤反硝化作用研究进展
土壤反硝化作用研究进展作者：吕海霞杨丹丹牛犇来源：《河南农业·综合版》2020年第10期土壤反硝化作用是氮素生物地球化学循环的重要环节，是实现完整氮素循环不可缺少的组成部分。
一、国内外研究进展（一）影响因素19世纪五六十年代以来，国际上对土壤反硝化作用进行了大量的研究，特别是在其发生条件、研究方法及产物组成上有很大的进展。
一般认为pH值和有机碳含量是影响土壤反硝化作用的重要因素。
（二）发生要求反硝化过程通常用于描述氮氧化物（NO3-或NO2-）还原转化成氮气体（N2O和N2）的过程。
反硝化作用发生的总要求是：反硝化微生物并且具有代谢能力;合适的电子供体;嫌气条件或O2的有效性受到限制;N的氧化物，如 NO3-、NO2-、NO或N2O作为末端电子受体;适当的温度。
只有在上述条件同时满足的情况下，反硝化作用才能显著。
（三）研究方法土壤反硝化作用的研究方法种类很多，根据是在室内或是室外测定的不同，一般可分为田间原位测定方法和实验室培养测定方法两类。
根据测定的是产物还是反硝化底物的不同，可分为直接气体产物测定法、间接平衡差减法和底物消失速率测定法。
另外，根据测定中所用试剂的不同，又可将其分为15N同位素方法和乙炔抑制法。
（四）产生的效应反硝化的气态产物为NO， N2O和N2 。
反硝化作用对环境所产生的效应取决于其所产生的终产物及不同产物之间的比例。
众所周知，N2O是重要的温室气体之一，参与大气的光化学反应，而且很容易破坏臭氧层。
在百年时间尺度上N2O的全球增温潜势是CO2的296倍，其在大气中的寿命为120年。
自1988年以来，N2O以每年0.8 ug/L的速率增长，2004年浓度达318.6 ug/L ，比工业革命前（270 ug/L）增长了18%。
全球N2O年排放量是16.4Tg，其中土壤是N2O重要的排放源，约占年总排放量的62.2% ，施肥农业土壤上排放的N2O-N约为2.8 Tg。
产物NO虽然不是温室气体，但其是大气中的活性物质，在对流层中很容易被氧化成NO2。
森林土壤硝化、反硝化作用研究进展
，
ａ ｄ ｔ ｅａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｆ ｈ ｓ ｔｏ ｓｗ ｒ ｓｅ ｕ ．Ｍｅ ｎ ｈｌ ，ｔｅ ｒｓ ａｃ ｓ ｌ ｆ ｅ ｏａ ｎ ｄ ａ ｔｇ ｓ ａ ｄ ｄｓ ｖ ｎａ ｓｏ ｔｅ ｅ ｍｅ ｄ ｅｅ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ａ ｇ ｈ ｉ ｄ ａｗ ｉ ｅ ｈ ｅ ｒ ｈ ｒ ｕｔ ｏ ｔｍｐ ｒｌ ｅ ｅ ｓ
ａ ｄ ｓ ａ ａ ａｉｔ ｎ ａ ｄ ａ ｅ ｔ ｇ ｆｃｏｓｏ ｏ ｉ ｉｃ ｔ ｎａ ｄ ｄ ｎｔ ｆ ａ ｏ ｅ ｅｒｖｅ ｅ ｎ ｐ ￣ ｌ ｒ ｉ ｎ ｆ ｃｉ ｔｒ ｆ ｉ ｎｔｆ ａ ｏ ｎ ｅ ｉ ｉ ｆ ｎｗ ｒ ｅ ｉｗ ｄ．Ｉ ｅｅ ｄ ｏ ｕ ｇ ｓ ｏ ｓ ｖ ａｏ ｎ ａ ｓｌ ｒ ｉ ｉ ｉ ｆ ｃｉ ｎ ｔ ｎ ，ｓ ｍｅｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｈ ｉ ｗ ｒ ｕ ｒ ａ ｄ ｅｅ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ． ｆ
Ａｂ出阻ｃ ：ｎｔｅ ｃ ｎｅ ｔ ｆ ｌｂ ｌ ｌ ａ ｅｃ ａ ｇ ， ｈ ｔｄ ｎ ｎｔ ｇ ｎ ｃ ｃｅ ｎｆｒｓ ｓ ｆ ￣ｅ ｉ ｓｍ ｌ ｒ ｅ ｔ ｎ ｉ ｏ － ｌ ｔ Ｉ ｈ ｏ ｔｘ ｇｏ ａ ｉ ｔ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅｓ ｙ ｏ ｉ ｏ ｅ ｙ ｌｓｉ ｏｅ ｔ ｏ ｏ ｃｍ ｕ ｒ ｔ Ｏｉ ｌ ｏ ｅｕ ｇ ｎ ｄ ｍｐ ｒ ｅ ａ
森 林土 壤硝 化 、 硝化 作 用研 究进 展 反
苗方琴 ， 峰峰 ， 康 赵秀海
（ 北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 ， 北京 １０８ ） ００３
摘要 ： 在全球气候变化 的背景下 ， 对于森林土壤中氮素循环 的研究更加迫切 和重要。总结 比较 了土壤硝化 、 反
硝化和呼吸作用 的研究方法及各种方法 的优缺点 ， 同时综述 了国 内外关 于其时空变异 和影响因素 的相关 研 究， 最后提出四点建议 。
ａ ｄ ｔ ｅａ ｖ ｎａ ｅ ｎ ｉ ｄ ａ ｔ ｅ ｆ ｈ ｓ ｔｏ ｓｗ ｒ ｓｅ ｕ ．Ｍｅ ｎ ｈｌ ，ｔｅ ｒｓ ａｃ ｓ ｌ ｆ ｅ ｏａ ｎ ｄ ａ ｔｇ ｓ ａ ｄ ｄｓ ｖ ｎａ ｓｏ ｔｅ ｅ ｍｅ ｄ ｅｅ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ａ ｇ ｈ ｉ ｄ ａｗ ｉ ｅ ｈ ｅ ｒ ｈ ｒ ｕｔ ｏ ｔｍｐ ｒｌ ｅ ｅ ｓ
ａ ｄ ｓ ａ ａ ａｉｔ ｎ ａ ｄ ａ ｅ ｔ ｇ ｆｃｏｓｏ ｏ ｉ ｉｃ ｔ ｎａ ｄ ｄ ｎｔ ｆ ａ ｏ ｅ ｅｒｖｅ ｅ ｎ ｐ ￣ ｌ ｒ ｉ ｎ ｆ ｃｉ ｔｒ ｆ ｉ ｎｔｆ ａ ｏ ｎ ｅ ｉ ｉ ｆ ｎｗ ｒ ｅ ｉｗ ｄ．Ｉ ｅｅ ｄ ｏ ｕ ｇ ｓ ｏ ｓ ｖ ａｏ ｎ ａ ｓｌ ｒ ｉ ｉ ｉ ｆ ｃｉ ｎ ｔ ｎ ，ｓ ｍｅｓ ｇ ｅ ｔ ｎ ｈ ｉ ｗ ｒ ｕ ｒ ａ ｄ ｅｅ ｐ ｔ ｏ ｗ ｒ ． ｆ
Ａｂ出阻ｃ ：ｎｔｅ ｃ ｎｅ ｔ ｆ ｌｂ ｌ ｌ ａ ｅｃ ａ ｇ ， ｈ ｔｄ ｎ ｎｔ ｇ ｎ ｃ ｃｅ ｎｆｒｓ ｓ ｆ ￣ｅ ｉ ｓｍ ｌ ｒ ｅ ｔ ｎ ｉ ｏ － ｌ ｔ Ｉ ｈ ｏ ｔｘ ｇｏ ａ ｉ ｔ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅｓ ｙ ｏ ｉ ｏ ｅ ｙ ｌｓｉ ｏｅ ｔ ｏ ｏ ｃｍ ｕ ｒ ｔ Ｏｉ ｌ ｏ ｅｕ ｇ ｎ ｄ ｍｐ ｒ ｅ ａ
森 林土 壤硝 化 、 硝化 作 用研 究进 展 反
苗方琴 ， 峰峰 ， 康 赵秀海
（ 北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 ， 北京 １０８ ） ００３
摘要 ： 在全球气候变化 的背景下 ， 对于森林土壤中氮素循环 的研究更加迫切 和重要。总结 比较 了土壤硝化 、 反
硝化和呼吸作用 的研究方法及各种方法 的优缺点 ， 同时综述 了国 内外关 于其时空变异 和影响因素 的相关 研 究， 最后提出四点建议 。
秦树平-土壤反硝化方法学与反硝化机制研究
土壤反硝化方法学与 反硝化机制研究
秦树平 福建农林大学
2018-07-05
汇报内容
一、研究背景 二、土壤反硝化研究方法改进 三、土壤反硝化机制初探 四、未来研究设想
土壤反硝化研究难点
难点：氮气高背景浓度下测定微量氮气排放
土壤氮气排放测定方法
① 乙炔抑制法(使用最广泛） ② 氮同位素示踪法 ③ 膜进样质谱法 ④ 氦环境法(最直接） ⑤ N2O同位素自然丰度法(探索阶段，原位in et al., ＳＢＢ 2012， 2013
乙炔抑制法评估(好氧）
Qin et al., Geoderma in revision
原位无扰动氮气通量测定
要求： ①将被测系统的人为扰动降到最低（不添加抑 制剂、示踪剂、不改变系统环境） ②方法的可靠性能够检验 ③测定过程简单易行
15N-N O与N O/(N O+N )比率的关系 2 2 2 2
a
-30 -20
15 δ N2 O（ ‰）
b
10 20 30
δ N2 O（ ‰） -30 -20 -10 0 0 10 20 30
15
-10
0
0
ln(N2 O/(N2 O+N2 ))
ln(N2 O/(N2 O+N2 ))
-3
-3 -6 -9 -12
Qin et al., WR 2017
N2O同位素自然丰度法示意图
①乙炔抑制法 ③氦环境法
氮素含量较高的 ②氮同位素示踪法 农业类土壤 室内机理研究 湿地生态系统 土壤
④膜进样质谱法 ⑤N2O同位素自然 丰度法
土壤反硝化机制初探
深层土壤反硝化机制
厚包气带农田深层土壤反硝化限制因子
反硝化速率低
秦树平 福建农林大学
2018-07-05
汇报内容
一、研究背景 二、土壤反硝化研究方法改进 三、土壤反硝化机制初探 四、未来研究设想
土壤反硝化研究难点
难点：氮气高背景浓度下测定微量氮气排放
土壤氮气排放测定方法
① 乙炔抑制法(使用最广泛） ② 氮同位素示踪法 ③ 膜进样质谱法 ④ 氦环境法(最直接） ⑤ N2O同位素自然丰度法(探索阶段，原位in et al., ＳＢＢ 2012， 2013
乙炔抑制法评估(好氧）
Qin et al., Geoderma in revision
原位无扰动氮气通量测定
要求： ①将被测系统的人为扰动降到最低（不添加抑 制剂、示踪剂、不改变系统环境） ②方法的可靠性能够检验 ③测定过程简单易行
15N-N O与N O/(N O+N )比率的关系 2 2 2 2
a
-30 -20
15 δ N2 O（ ‰）
b
10 20 30
δ N2 O（ ‰） -30 -20 -10 0 0 10 20 30
15
-10
0
0
ln(N2 O/(N2 O+N2 ))
ln(N2 O/(N2 O+N2 ))
-3
-3 -6 -9 -12
Qin et al., WR 2017
N2O同位素自然丰度法示意图
①乙炔抑制法 ③氦环境法
氮素含量较高的 ②氮同位素示踪法 农业类土壤 室内机理研究 湿地生态系统 土壤
④膜进样质谱法 ⑤N2O同位素自然 丰度法
土壤反硝化机制初探
深层土壤反硝化机制
厚包气带农田深层土壤反硝化限制因子
反硝化速率低
土壤硝化和反硝化作用及影响因素研究进展
土壤硝化和反硝化作用及影响因素研究进展
刘义;陈劲松;刘庆;陈林武
【期刊名称】《四川林业科技》
【年(卷),期】2006(027)002
【摘要】土壤硝化和反硝化作用是生态系统中氮循环的两个重要环节,是氮素损失的潜在途径,土壤硝化和反硝化作用可向大气中释放温室气体,由此带来环境危害.本文综述了国内外学者对土壤硝化和反硝化作用的研究现状,总结了土壤硝化和反硝化作用的研究方法及其影响因子.土壤硝化和反硝化作用是两个非常复杂的生态学过程,针对研究工作中存在的不足,提出建议:1)改进实验方法、加强对总硝化作用的研究;2)进一步探索森林生态系统中硝化和反硝化作用规律;3)注重对土壤中硝化和反硝化作用微生物学机理的研究.
【总页数】6页(P36-41)
【作者】刘义;陈劲松;刘庆;陈林武
【作者单位】四川省林业科学研究院,四川,成都,610081;中国科学院成都生物研究所,四川,成都,610041;中国科学院成都生物研究所,四川,成都,610041;四川省林业科学研究院,四川,成都,610081
【正文语种】中文
【中图分类】S714
【相关文献】
1.土壤的硝化-反硝化作用因素研究进展 [J], 刘秋丽;马娟娟;孙西欢;李京玲
2.土壤硝化—反硝化作用研究进展 [J], 李振高;俞慎
3.农田土壤硝化反硝化作用及其对生物炭添加响应的研究进展 [J], 赵光昕;张晴雯;刘杏认;田秀平
4.森林土壤硝化、反硝化作用研究进展 [J], 苗方琴;康峰峰;赵秀海
5.吊罗山青皮林土壤硝化－反硝化作用及其影响因素 [J], 高文栋;钟圣赟;刘伟丰;金哲昊;王艺霖;郝清玉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
间作群体内土壤呼吸和硝化-反硝化作用研究
间作群体内土壤呼吸和硝化-反硝化作用研究高阳;申孝军;李新强;黄玲;巩文军;段爱旺【期刊名称】《灌溉排水学报》【年(卷),期】2015(34)2【摘要】通过田间试验,采用气压分离过程法(BaPS)测定了2个氮肥处理下,玉米/大豆间作群体的土壤呼吸速率、硝化速率和反硝化速率。
结果表明,施氮处理根区根系生物量高于不施氮处理,而非根系生物量差异较小。
施氮处理下,根区土壤呼吸速率约为不施氮处理的1.1倍,非根区土壤呼吸差异较小。
施氮处理下,玉米和大豆条带土壤硝化速率分别约为不施氮处理的1.71倍和1.82倍。
施氮和不施氮处理下,间作条带根区硝化速率均高于非根区。
反硝化作用不是试验区玉米/大豆间作系统氮肥损失的主要途径。
因此,该区加强水肥管理以控制硝化-反硝化作用,有利于减少间作系统的氮流失和提高氮肥利用效率。
【总页数】4页(P16-19)【关键词】硝化速率;反硝化速率;土壤呼吸;气压分离过程;间作【作者】高阳;申孝军;李新强;黄玲;巩文军;段爱旺【作者单位】中国农业科学院农田灌溉研究所/农业部作物需水与调控重点实验室;河南省焦作市广利灌区管理局【正文语种】中文【中图分类】S344.2;S154.2【相关文献】1.溴甲烷熏蒸对土壤反硝化作用及nosZ型反硝化微生物群落结构的影响 [J], 燕平梅;乔宏萍;赵文婧;陈燕飞;单树花;曹坳程2.臭氧浓度升高对农田土壤呼吸、硝化及反硝化作用的影响 [J], 石侃;3.氯化苦熏蒸对土壤反硝化作用及nirS型反硝化细菌群落结构的影响 [J], 燕平梅; 魏爱丽; 赵文婧; 李娜; 李博; 曹坳程4.模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响 [J], 史艳姝;陈书涛;胡正华;沈小帅;张勇5.不同水肥措施对甜高粱农田土壤呼吸和硝化-反硝化作用的影响 [J], 孟阳阳;刘冰;康建军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
旱地土壤硝化-反硝化过程和呼吸作用测定方法研究进展
旱地土壤硝化-反硝化过程和呼吸作用测定方法研究进展卜东升;张翠丽;郑德明
【期刊名称】《塔里木大学学报》
【年(卷),期】2007(19)3
【摘要】硝化作用和反硝化作用是土壤中氮素转化的两个重要途径,它们的研究为当前农学与环境研究的热点之一.同样土壤呼吸是当前全球碳循环研究的热点之一.本文综述了国内外学者近年来对土壤硝化-反硝化作用及呼吸作用的研究方法,并对土壤碳氮转化的研究提出了一些建议.
【总页数】6页(P71-75,84)
【作者】卜东升;张翠丽;郑德明
【作者单位】塔里木大学植物科技学院,新疆,阿拉尔,843300;西北农林科技大学资环学院,陕西,杨凌,712100;塔里木大学植物科技学院,新疆,阿拉尔,843300
【正文语种】中文
【中图分类】S152
【相关文献】
1.荒漠绿洲带膜下滴灌土壤硝化-反硝化和呼吸作用的研究 [J], 卜东升;郑德明;姜益娟;张翠丽
2.海洋沉积物中硝化和反硝化过程研究进展 [J], 曹文卿;刘素美
3.污水处理厂沉积池中反硝化过程及其反硝化速率分析 [J], 邓茗濂
4.辽河口沉积物反硝化过程研究-以反硝化功能基因丰度及nirK型细菌群落结构分
析为例 [J], 明红霞;陈泉睿;史银银;苏洁;于颖;樊景凤
5.稻田反硝化速率测定方法研究进展 [J], 李晓波;马兰;马舒坦;马倩倩;颜晓元因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的研究进展
*共同第一作者。 #通讯作者。
文章引用: 赵明明, 赵鑫盟, 希尼尼根, 于景丽. 农田土壤 nirK 和 nirS 型反硝化微生物的研究进展[J]. 微生物前沿, 2018, 7(2): 65-72. DOI: 10.12677/amb.2018.72008
赵明明 等
1内蒙古大学生态与环境学院，内蒙古 呼和浩特 2内蒙古农业大学兽医学院，内蒙古 呼和浩特 3内蒙古自治区环境污染控制与废物资源化重点实验室，内蒙古 呼和浩特
Keywords
Agricultural Soils, Nitrogen Fertilizer, Denitrifying Microbes, nirK and nirS Genes, Techniques
农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的 研究进展
赵明明1*，赵鑫盟1*，希尼尼根2#，于景丽1,3#
Open Access
1. 引言
1.1. 反硝化作用与反硝化微生物功能基因简介
反硝化作用是微生物在无氧或微氧条件下以 NO3− 或 NO2− 作为电子受体进行呼吸代谢获得能量，同时 将 NO3− 或 NO2− 还原为 N2O 或 N2 的过程。反硝化作用既是土壤氮肥损失的途径之一，也是产生温室气体 N2O 的主要途径。土壤的反硝化作用主要是由土壤微生物引起的，包括异化反硝化细菌、非反硝化发酵 性细菌和真菌、自养型硝化细菌等。反硝化作用是一个由四步反应构成的生物地球化学过程，包括硝酸 盐还原，亚硝酸盐还原，一氧化氮 NO 还原和氧化亚氮还原 N2O。其中，每一步都由相应的酶来催化， 分别为硝酸还原酶(Nitrate reductase, Nar)、亚硝酸还原酶(Nitrite reductase, Nir)、一氧化氮还原酶(Nitric oxide reductase, Nor)和一氧化二氮还原酶(Nitrous oxide reductase, Nos) [1] [2]，如图 1 所示。
文章引用: 赵明明, 赵鑫盟, 希尼尼根, 于景丽. 农田土壤 nirK 和 nirS 型反硝化微生物的研究进展[J]. 微生物前沿, 2018, 7(2): 65-72. DOI: 10.12677/amb.2018.72008
赵明明 等
1内蒙古大学生态与环境学院，内蒙古 呼和浩特 2内蒙古农业大学兽医学院，内蒙古 呼和浩特 3内蒙古自治区环境污染控制与废物资源化重点实验室，内蒙古 呼和浩特
Keywords
Agricultural Soils, Nitrogen Fertilizer, Denitrifying Microbes, nirK and nirS Genes, Techniques
农田土壤nirK和nirS型反硝化微生物的 研究进展
赵明明1*，赵鑫盟1*，希尼尼根2#，于景丽1,3#
Open Access
1. 引言
1.1. 反硝化作用与反硝化微生物功能基因简介
反硝化作用是微生物在无氧或微氧条件下以 NO3− 或 NO2− 作为电子受体进行呼吸代谢获得能量，同时 将 NO3− 或 NO2− 还原为 N2O 或 N2 的过程。反硝化作用既是土壤氮肥损失的途径之一，也是产生温室气体 N2O 的主要途径。土壤的反硝化作用主要是由土壤微生物引起的，包括异化反硝化细菌、非反硝化发酵 性细菌和真菌、自养型硝化细菌等。反硝化作用是一个由四步反应构成的生物地球化学过程，包括硝酸 盐还原，亚硝酸盐还原，一氧化氮 NO 还原和氧化亚氮还原 N2O。其中，每一步都由相应的酶来催化， 分别为硝酸还原酶(Nitrate reductase, Nar)、亚硝酸还原酶(Nitrite reductase, Nir)、一氧化氮还原酶(Nitric oxide reductase, Nor)和一氧化二氮还原酶(Nitrous oxide reductase, Nos) [1] [2]，如图 1 所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
土壤与环境 2001, 10(2): 149~153 Soil and Environmental Sciences E-mail: ses@基金项目：中国-瑞典国际合作项目；陕西省重点科技攻关项目。
作者简介：梁东丽（1963－），女，副研究员。
文章编号：1008-181X （2001）02-0149-05土壤反硝化田间原位测定方法的研究进展梁东丽1，同延安1，OVE Emterdy 2（1：西北农林科技大学资环学院，陕西 杨凌 712100；2：Swedish University of Agricultural Sciences, Umea 90183, Sweden ）摘要：土壤中的反硝化作用由于直接影响到肥料氮的利用率和环境问题，仍然是氮素研究领域的热点和难点之一，而反硝化作用研究的进展在很大程度上依赖与土壤反硝化的田间测定方法的建立。
文章就目前反硝化研究领域常用的15N平衡差值法、15N 示踪气体通量法、乙炔抑制气室法、乙炔抑制土柱法的原理、气体样的采集、测定和计算作了综述，以期为土壤反硝化的研究提供依据。
关键词：反硝化；乙炔；15N ；土柱；硝化；N 2O 中图分类号：X511 文献标识码：AThe development of methods of denitrification field measurementLIANG Dong-li 1，TONG Yan-an 1，OVE Emteryd 2（1: Northwest Science & Technology University of Agriculture & Forestry, College of Resources & Environment Sciences, Yangling 712100, China;2: Swedish University of Agricultural Sciences, Umea 90183, Sweden ）Abstract: Denitrification is still a Vital and tough issue in the field of nitrogen study, not only cans it effect the nitrogen fertilizer utilization efficiency but also it can impact on the environment. The development of denitrification study is largely dependent on the method building up of denitrification field measurement. This article systematically summarized the methods that used in the denitrification study nowadays, which including their theories, gas collecting, calculation and so on. In addition, the results from different methods are compared in this paper.Key words: nitrification; denitrification; intact soil cores; C 2H 2; N 2O; 15N氮素的反硝化损失不仅降低肥料的利用率，更重要的是产生重要的温室效应气体N 2O [1]；N 2O 的温室效应是CO ２分子的200倍[3]，且还破坏臭氧层[2]；从1980~1990年10 a 间，由于N 2O 的增加使地球的紫外线辐射大约增加了6％[3]。
农业是N 2O 的主要来源[5, 6]；虽然施入的氮肥仅有0.5%~1.5%转化成N 2O [8]，但全球每年氮素的消耗量高达93.5 Tg N ，使得N 2O 的总量正以每年0.25％的速度递增[4]，再加上N 2O 的寿命为150 a [3]，因此可靠和直接的田间原位测定土壤产生的N 2O 量，一直是土壤氮素研究领域的一个热点和难点；由于反硝化涉及因子多而复杂，因此土壤反硝化的时间和空间变异度很大[7]，这就为田间测定增加了难度；直到近20 a ，反硝化的测定方法才有了进一步的发展，现就目前常用的测定方法综述如下。
1 15N 方法该方法包括15N 平衡差值法和15N 示踪气体通量法两种。
1.1 15N 平衡差值法该方法是基于微区试验中不存在径流损失，氮的当季淋洗损失又极低，而把所有的氮素损失都作为气态损失的基础上建立的，就是把从15N 微区试验中测得的氮素总损失量中扣除氨挥发损失量而作为硝化－反硝化作用的损失量，也称为表观反硝化损失量，已被广泛应用[9, 10]。
其优点是15N 的丰度和氨挥发量可准确测得，缺点是施入的15N 肥料与土壤原有的氮素间的生物交换作用、土壤中的气体逸出受阻等，使得测定值偏低；再加上氮损失总量、氨挥发量等各个环节的测定，使得最终的测定误差很大；而土壤和植株的采样过程是造成误差的主要原因[11]。
1.2 15N 示踪气体直接法该方法是施用高丰度的15N 标记肥料，用一个密闭气室定时采集土壤所释放的气体，并将气体通过一个加热的含还原铜的管使得N 2O 分解为N 2150 土壤与环境Vol.10 No.2（N2O＋2Cu→N2＋Cu2O），并用质谱仪测定（N2O+N2）－15N气体中各种分子的比。
用15N 标记的肥料可直接定量反硝化产生的含氮气体，不仅可直接测得所施肥料产生的Ｎ2和N2O[12]而且可测得土壤矿化中的Ｎ2和N2O [13]。
15N直接法首先是Hauck（1958）[14]年提出的，但直到近20 a来，由于质谱仪的发展，这种方法才变的较为实用。
Siegel（1982）[15]改进了这个技术并修改了计算方法，Mulvaney和Boast （1986）[16]修改了计算方程使其更适用于低丰度的15N源，而Mulvaney和Kurtz（1982）[17]则证明了用这种方法可测定土壤中Ｎ2O的逸出，这个方法已被广泛应用于各种农业系统中[7]，这个技术的优点是灵敏度高，在试验过程中不需要扰动土壤来测定土壤NO3－N的含量；当有反硝化发生时，土壤的NO3（N含量可由某一地点固定时间逸出的Ｎ2计算而知，当土壤15N超过50%时其最低检出限为5 g N/ha*d；方法的缺点是需要价格昂贵的质谱仪，测定值低于表观反硝化量，原因是N2O滞留于土壤和土壤溶液中，进入大气中的量甚少，再者就是平衡差减法的多重误差。
这个技术包含有几个假定，首先是假定气体采集过程中气室中28N2的总量是固定不变的，但Siege（l982）[15]指出假如气室中28N2是所产生气体总量的100倍或更多，这种技术也是正确的。
第二：也就是最重要的假定：15N标记的NO3在土壤中的分布是均匀的，因为标记的15N混合不均匀，会造成对反硝化量的低估，但Mulvaney（1988）[18]，Mosier和Schimel（1993）[19]的研究表明，即使土壤NO3－N的标记是不均匀的，这种方法仍然可对产生的氮气作出准确的估计。
1.2.1 15N肥料施入方法在确立微区后，将含15N 50%~80%的氮肥施入土壤，也可采用向微区表层下几厘米土壤注射一定量溶液的方法；另一种方法是取出微区表层10 cm土壤，与15N肥料完全混合[21]；或者用移液管把肥料溶液均匀地撒在土表；或者把15N肥料直接撒在稻田水面。
1.2.2 样品的采集对旱地作物，除了灌溉和降水使土壤总氧气扩散受阻外，一般没有明显的反硝化[7]。
通常要每天监测，一般气室密闭的时间不能超过2 h，分别在0、1、2 h用大型密闭性注射器抽取样品；对稻田和质地粘重的土壤，一般气室要密闭一夜[22]。
样品经过前处理除去H2O、CO2、O2，在质谱仪上分析。
1.2.3 计算△r =Cs－Ca, C=29N2／28N2△r'=Cs'－Ca', C'=（30N2／28N2＋29N2）C和C'是质谱仪测定的离子的比率，Cs和Cs'代表某一时间样品的测定值，Ca和Ca'是气室刚密闭时所取气体样的测定值。
15Xn=2015*（△r'/△r）/（1+（2.015（△r'/△r），为15N在土壤NO3中所占的摩尔分数。
d=△r'/15Xn，气室所收集的所有氮气中来自于反硝化的部分。
气室中来自与土壤反硝化的总氮气＝气室中N2的总体积*ｄN2flux=△C/A*t （１）其中Ａ气室覆盖的土壤面积，ｔ是气室密闭的时间，△C是气室密闭的时间内气室中29N2和28N2浓度的变化。
我们假定大气中的N2含量是78％，用气室的体积乘以78％为气室中的含N2体积（ml），1摩尔氮气在标准状态下（温度为273 K，大气压是760 mm Hg柱）的体积是22400 ml，气室中N2的体积除以标准体积即是N2的摩尔数，再乘以28（N2的分子量）既是气室中N2的质量数（g），亦即△C；再按方程（1）进行计算,单位是单位面积单位时间的Ｎ克数。
2 乙炔抑制培养法70年代初期，Federova（1973）[23]发现在反硝化过程中乙炔可抑制N2O还原为N2，这个发现形成了乙炔抑制法的基础[24]。
NO3-→NO2-→N2O→N2在此以前，因为大气中N2的背景浓度很高（78%），很难测定反硝化过程中产生的N2，由于乙炔抑制了反硝化的最后一步，反硝化量可用测定周围大气中N2O的逸出量而得到。
根据使用技术的不同，这个方法又分为密闭气室法和原状土柱法。
2.1 密闭气室法用气室法所测定的通量是对土壤和大气所交换气体的估计，所使用的容器可以是一个长10~60 cm，直径为15~30 cm的圆筒，但需要注意的是所使用的容器的形状必须适合耕作、灌溉、作物类型、行距等的需要；另外用乙炔抑制法进行长期测Vol.10 No.2 梁东丽等：土壤反硝化田间原位测定方法的研究进展151定时要求有许多点位，以便每7 d轮换一个新位点。
2.1.1 乙炔源商用的乙炔含有大量的丙酮[25]，丙酮作为异养微生物的碳源，在用于反硝化试验时必须事先除去，可将气体通过两个（一个含浓硫酸，另一个含蒸馏水）相连的气体分散管除去丙酮[26]；另一种方法是用Ca2C产生乙炔，尽管乙炔中含有少量的其它气体如Ｈ２、CH４等[25]，但这些污染物不影响土壤的反硝化[29]。