一种水稻根部铁膜促进土壤硝酸盐还原的方法技术

本发明专利技术公开了一种水稻根部铁膜促进土壤硝酸盐还原的方法，水稻铁膜能加强硝酸盐的还原，并耦合了铁氧化还原的过程，增加了N2的排放；本发明专利技术能够富集土壤的反硝化微生物以及铁氧化还原的微生物，并能够增强作物微生物的硝酸盐还原，且耦合铁的氧化还原，从而减少硝酸盐淋失的风险，是一种原位条件下环境友好型的方法，实际可操作性强。

A Method of Promoting Soil Nitrate Reduction by Iron Film in Rice Root

The invention discloses a method for promoting nitrate reduction in soil by iron film at Rice root, which can strengthen nitrate reduction and couple the process of iron oxidation and reduction to increase N2 emission; the invention can enrich denitrifying microorganisms in soil and iron oxidation and reduction microorganisms, and can enhance nitrate reduction of crop microorganisms, and couple iron oxidation and reduction. It is an environmentally friendly method under in situ conditions and has strong practicability to reduce the risk of nitrate leaching.

【技术实现步骤摘要】
一种水稻根部铁膜促进土壤硝酸盐还原的方法
本专利技术属于土壤改良
，具体涉及一种水稻根部铁膜促进土壤硝酸盐还原的方法。
技术介绍
氮是农田经淋溶损失的最主要元素之一。土壤中的氮素以有机态和无机态形式存在，有机氮包括易水解和难水解两种形式，无机氮包括游离氮、铵态氮、硝态氮和亚硝态氮。土壤多为带负电荷的胶体，因而易于大量吸附铵态氮，而很难吸附硝态氮。故在降雨和灌水作用下，土壤中的氮素大部分以可溶性的硝态氮淋失。因此在水分管理充分的条件下，控制土壤硝态氮的含量成为控制氮素淋溶损失的主要因素。目前，避免土壤氮素损失的方式主要是在土壤中添加硝化抑制剂，抑制土壤中硝化作用，从而减少硝态氮含量。但硝化抑制剂均为化学物质，容易造成二次污染。利用植物根部铁膜影响土壤中硝酸盐还原的技术尚未见报道，开发一种环境友好型、可操作性强的技术来实现增强硝酸盐还原的方法，对于原位条件下土壤硝酸盐移除的技术具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种促进土壤中硝酸盐还原的方法。本专利技术的另一目的在于提供一种富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法。本专利技术的又一目的在于提供一种富集土壤中铁氧化还原的微生物的方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种促进土壤中硝酸盐还原的方法，其特征在于，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻移植于土壤中培养，并将土壤淹水5～9mm，所述淹水时间为9～10d。进一步的，将水稻种子用10％H2O2溶液浸泡10～15min消毒，用水彻底清洗干净后将种子浸泡在水中，于培养箱中催芽。进一步的，将催芽的二叶期幼苗移栽到水稻全营养液中培养18-24d，营养液每3d更换一次，pH为5.5-5.8。进一步的，水稻根部铁膜形成的方法为：将水稻苗于70～80mgL-1硫酸亚铁溶液中诱导培养40～48h。进一步的，所述的水稻为四叶期幼苗。进一步的，所述土壤中含有反硝化微生物和/或与反硝化作用耦合的铁氧化还原的微生物。一种富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻种植在土壤中，并将土壤淹水5～9mm；所述淹水时间为9～10d。进一步的，水稻移植到土壤中后，培养5d后，对土壤进行淹水处理。进一步的，所述淹水处理的方法为：每盆含土干重1.5kg，加入水并保持淹水层为5～9mm。进一步的，所述的还原硝酸盐的微生物包括反硝化微生物和铁氧化还原相关的微生物。进一步的，所述反硝化微生物包括Pseudomonas、Thoibacillus、Thermomonas、Bacillus、CandidatusNitrososphaera。进一步的，所述铁氧化还原相关的微生物包括Thermomonas、Rhodobacter、Pseudomonas、Dechloromonas、Thiobacillus、Clostridium、Desulfovibrio、Alkaliphilus、Anaeromyxobacter、Desulfotomaculum、Alicyclobacillus、Bacillus。一种促进土壤中反硝化作用耦合铁氧化还原的方法，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻种植在土壤中，所述土壤中含有能够耦合硝酸盐还原的铁氧化还原微生物。一种富集土壤中能够耦合硝酸盐还原相关的铁氧化还原微生物的方法，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻移植于土壤中，所述能够耦合硝酸盐还原的铁氧化还原微生物包括Thermomonas、Rhodobacter、Pseudomonas、Dechloromonas、Thiobacillus、Clostridium、Desulfovibrio、Alkaliphilus、Anaeromyxobacter、Desulfotomaculum、Alicyclobacillus、Bacillus。本专利技术的有益效果是：(1)水稻铁膜能加强硝酸盐的还原，N2O和N2的排放，并耦合了铁氧化还原的过程。在移植了铁膜水稻(IP)的土壤中，水溶性N2O和反应器顶空N2O的浓度明显高于对照组(CK)的土壤，同时土壤中的硝态氮含量下降，证实了土壤中的硝酸盐可以通过反硝化加强硝酸盐还原过程；(2)本专利技术是一种原位条件下以及环境友好型的技术，并且实际可操作性强，能够增强作物根部的微生物硝酸盐还原，并耦合铁氧化还原，从而减少硝酸盐淋失的风险；(3)本专利技术能够富集还原硝酸盐的微生物；(4)本专利技术适用于铁氧化物含量低并且硝态氮施肥过量的土壤。通过加强植物根部土壤硝酸盐还原是一种有效减少地下水硝酸盐污染的方式，水稻根部铁膜是一个铁营养库，主要由无定形氧化铁构。迄今为止，仍然缺少植物根部铁膜如何影响土壤中硝酸盐还原的信息。这类信息对于原位条件下土壤硝酸盐移除的技术是必不可少的。附图说明图1为水稻的空白对照(CK)和已经诱导形成铁膜(IP)的图片；图2为在IP组和CK组水稻移栽至土壤中并淹水处理后，其铁膜含量变化(a)、N2O排放速率(b)和可溶性N2O浓度(c)(n＝3)；图3为在IP组和CK组水稻移栽至土壤中并淹水处理后，其土壤和根部微生物群落的非度量多维尺度(NMDS)分析(a)、土体土和根际土微生物群落的非度量多维尺度(NMDS)分析(b)和属(c)的相对丰度(n＝3)；图(c)中红色代表铁还原菌，黑色代表铁氧化菌；图4为土体土和根际土壤微生物群落分析；图5为水培液体系中置入IP和CK组水稻后，顶空N2O浓度(a)、顶空N2浓度(b)、溶液中加入亚铁离子后CK处理的顶空N2O浓度(c)、溶液中加入EDTA后IP处理的顶空N2O浓度(d)、IP处理在不同溶液中亚铁离子浓度(e)和溶液中硝态氮浓度(f)(n＝3)。具体实施方式一种促进土壤中硝酸盐还原的方法，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻移植于土壤中培养，并将土壤淹水5～9mm，所述淹水时间为9～10d。优选的，将水稻种子用10％H2O2溶液浸泡10～15min消毒，用水彻底清洗干净后将种子浸泡在水中，于培养箱中催芽。优选的，将催芽的二叶期幼苗移栽到水稻全营养液中培养18-24d，营养液每3d更换一次，pH为5.5-5.8。优选的，水稻根部铁膜形成的方法为：将水稻苗于70～80mgL-1硫酸亚铁溶液中诱导培养40～48h。优选的，所述的水稻为四叶期幼苗。优选的，所述土壤中含有反硝化微生物和/或与反硝化作用耦合的铁氧化还原的微生物。一种富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻种植在土壤中，并将土壤淹水5～9mm；所述淹水时间为9～10d。优选的，水稻移植到土壤中后，培养5d后，对土壤进行淹水处理。优选的，所述淹水处理的方法为：每盆含土干重1.5kg，加入水并保持淹水层为5～9mm。优选的，所述的还原硝酸盐的微生物包括反硝化微生物和铁氧化还原相关的微生物。优选的，所述反硝化微生物包括Pseudomonas、Thoibacillus、Thermomonas、Bacillus、CandidatusNitrososphaera。优选的，所述铁氧化还原相关的微生物包括Thermomonas、Rhodobacter、Pseudomonas、Dechloromonas、Thiobacillus、Clostridium、Desulfovibrio、Alkaliphilus、Anaeromyxobacte本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进土壤中硝酸盐还原的方法，其特征在于，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻移植于土壤中培养，并将土壤淹水5～9mm，所述淹水时间为9～10d。

【技术特征摘要】
1.一种促进土壤中硝酸盐还原的方法，其特征在于，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻移植于土壤中培养，并将土壤淹水5～9mm，所述淹水时间为9～10d。2.根据权利要求1所述的促进土壤中硝酸盐还原的方法，其特征在于，水稻根部铁膜形成的方法为：将水稻苗于70～80mgL-1硫酸亚铁溶液中诱导培养40～48h。3.根据权利要求1所述的促进土壤中硝酸盐还原的方法，其特征在于，土壤含有反硝化微生物和/或与反硝化作用耦合的铁氧化还原的微生物。4.一种富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，其特征在于，诱导水稻根部铁膜形成后将水稻种植在土壤中，并将土壤淹水5～9mm；所述淹水时间为9～10d。5.根据权利要求4所述的富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，其特征在于，水稻根部铁膜形成的方法为：将水稻苗于70～80mgL-1硫酸亚铁溶液中诱导培养40～48h。6.根据权利要求4所述的富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，其特征在于，还原硝酸盐的微生物包括反硝化微生物和铁氧化还原相关的微生物。7.根据权利要求6所述的富集土壤中还原硝酸盐的微生物的方法，其特征在于，所述反硝化微生物包括Pseudomonas、Thoibacillus、Thermomonas、Bacillus、CandidatusNitroso...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘婷，余林鹏，庞亚星，赵雪晴，秦树平，周顺桂，
申请(专利权)人：福建农林大学，
类型：发明
国别省市：福建,35