1. 研究目的与意义
稻田硝酸根还原过程是稻田土壤氮素转化的核心过程之一，主要包括反硝化、厌氧氨氧化（anammox）和硝酸根异化还原成铵（dnra）三个途径，决定了稻田生态系统约50%的氮肥去向，过去由于方法的限制，对这些过程造成的氮损失和盈余还无法准确定量和评估。
生物质炭作为一种非常有应用前景的土壤添加剂，已被证明可以带来很多有益的农学和环境效应，如降低有机污染物生物有效性、减少ch4和n2o等温室气体排放、提高土壤肥力和增加作物产量等。
但是，生物炭施加能否影响稻田硝酸根还原过程以及是否回到稻田氮肥的去向产生实质性影响也还不清楚.本课题以长期施用生物炭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，系统研究施用生物炭对反硝化、anammox和dnra速率的影响及其微生物机理。
2. 国内外研究现状分析
张振宇等人以生物炭理化性质分析与镉吸附-解吸动力学行为为基础，通过在镉污染稻田土壤上开展秸秆直接粉碎和碳化俩种还田方式的比较研究，探讨了生物炭实施后对土壤镉赋存形态的影响及其相互关系，系统分析了生物炭结合土壤因子对镉胁迫条件下水稻生理、生化性状及镉吸收、分配、转运和积累的影响。
潘根兴等人选择了施氮与否下生物质炭土壤施用实验，连续俩年观测土壤性质、水稻产量、土壤ch4和n2o排放的变化。
施氮肥条件下，生物质炭连续俩年对主要土壤肥力性质表现出改善效应，提高了土壤有机碳、全氮含量和ph，同时降低土壤容重，但对水稻产量影响不显著。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：（1）学习和掌握基于MIMS分析稻田硝酸根还原过程的方法；（2）采集长期未施用和施用生物炭的稻田土壤，详细表征和分析其理化和生物属性；（3）利用室内培养实验，系统研究未施用和施用生物炭土壤样品的反硝化、anammox和DNRA速率及硝酸根还原过程功能微生物基因的丰度的差异，初步揭示稻田长期施用生物炭对硝酸根还原过程的影响和机理。
研究计划： （1）11月选题，查阅文献，收集资料，明确研究方向；（2）12月拟定实验方案；（3）1月准备实验材料，进行预实验；（4）3-4月正式试验及数据分析；（5）5月撰写毕业论文；（6）6月修改文章并定稿，准备答辩。
4. 研究创新点
采用可以直接测定水样中溶解性氮气的膜进样质谱法（MIMS）和N2\Ar法量化水稻田土壤中硝酸根异化还原过程中反硝化、厌氧氨氧化、硝酸根异化还原成铵的潜在速率，相对贡献和影响因素，并结合 15N 同位素验证量化了各个反应的贡献率；这项研究首次同时发现在稻田土壤中N转化的过程中，厌氧氨氧化和硝酸根异化还原成铵在硝酸根消减过程中发挥了重要作用。
目前研究的目的是：（一）利用15N示踪技术，确定反硝化作用，厌氧氨氧化和硝酸根异化还原成铵的速率以及估计它们占总硝酸还原的贡献率；（二）阐明影响硝酸异化还原过程的关键因素；（三）利用15N示踪技术，反硝化和厌氧氨氧化速率是否可以近似N的去除率。
