不同生長策略的硝化菌硝化過程中N2O的釋放特性試驗研究的開題報告

不同生長策略的硝化菌硝化過程中N2O的釋放特性試驗研究的開題報告一、研究背景和意義氮是生物體生長所必需的重要元素之一，作為植物和動物體內(nèi)基礎(chǔ)物質(zhì)的組成部分，對于生物的健康和正常生長發(fā)育具有不可替代的作用。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，氮的循環(huán)主要分為硝化和反硝化兩個過程。硝化是由硝化菌等微生物完成的，主要將氨氮（NH3-N）或有機氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽（NO2-N）和硝酸鹽（NO3-N）等可溶性氮物質(zhì)。這種過程涉及到氨氧化、亞硝酸氧化，其釋放的氣體主要為二氧化氮（NO2）、二氧化氮（NO）和氧化亞氮（N2O）等。硝化過程中產(chǎn)生的氮氧化物(NOx和N2O)被認為是大氣中的主要溫室氣體之一，會加速全球氣候變暖，對全球環(huán)境產(chǎn)生負面影響，所以研究硝化過程中的N2O釋放特性具有深遠的學術(shù)和實踐意義。硝化菌是影響氮循環(huán)的重要微生物，其數(shù)量和活性對于硝化過程中氮消耗和氮釋放具有重要影響。不同生長策略的硝化菌具有不同的生命力和代謝特征，其硝化過程中釋放的N2O也會有所不同。本研究旨在通過試驗研究不同生長策略的硝化菌硝化過程中N2O的釋放特性，為氮循環(huán)和大氣污染等問題提供研究基礎(chǔ)和理論支持。二、研究內(nèi)容和方法本研究將選擇三種常見的硝化菌，分別為高碳、高氨和高溫生長策略的菌株，利用室內(nèi)控制條件下的培養(yǎng)試驗，研究不同生長策略的硝化菌硝化過程中N2O的釋放特性，具體研究內(nèi)容如下：1.選擇不同生長策略的硝化菌菌株，并進行細胞培養(yǎng)。2.測定菌株的生長速率、氨氧化速率等生理指標。3.對菌株進行硝化試驗，測定其釋放的亞硝酸鹽和硝酸鹽含量，推算其N2O釋放量。4.比較不同菌株硝化過程中N2O的釋放特性，分析菌株的產(chǎn)氧特征和N2O釋放規(guī)律。三、預(yù)期結(jié)果和意義本研究將通過試驗研究不同生長策略的硝化菌硝化過程中N2O的釋放特性，得到不同菌株的生理特征和硝化過程中N2O釋放規(guī)律，具體預(yù)期結(jié)果如下：1.比較不同生長策略的硝化菌在硝化過程中N2O的釋放特性，發(fā)現(xiàn)其N2O釋放量存在差異。2.分析不同生長策略硝化菌在硝化過程中形成N2O的規(guī)律，探究其產(chǎn)氧和N2O釋放的關(guān)系。3.推算不同生長策略的硝化菌在實際生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生N2O的概率和量級，為氮循環(huán)和大氣污染等問題提供理論和實踐指導。4.為探究差異菌株與其所生長的獨特環(huán)境之間的關(guān)系，提供基礎(chǔ)性理論支撐和參考意見。四、參考文獻1.Gubry-RanginC.,HaiB.,QuinceC.,EngelM.,ThomsonB.C.,JamesP.,SchloterM.,GriffithsR.I.,ProsserJ.IandNicolG.W.(2011).NichespecializationofterrestrialArchaeaindistinctvegetationtypes.ISMEJ5:792–801.2.NicolG.W.,LeiningerS.,SchleperC.andProsserJ.I.(2008).TheinfluenceofsoilpHonthediversity,abundanceandtranscriptionalactivityofammoniaoxidizingarchaeaandbacteria.EnvironMicrobiol10:2966–2978.3.ZhangL-M.,OffreP.R.,HeJ-ZandVerhammeD.T.(2011).Autotrophicandheterotrophicammoniaoxidationinsoil:diversityanddynamicsofnitrifiersrevealedwithcomparativemolecularprofiling.EnvironMicrobiol14:2639–2652.4.ZhangL-M.,OffreP.R.,VerhammeD.TandHeJ-Z.(2010).Differencesofautotrophicammoniaoxidationbacteriacommunitiesinafloodedpaddysoilattilleringandpanicleinitiationstagesofriceplantgrowth.Env.Microbiol.Rep.2:194–198.5.HuH.W.,ZhangL.M.,DaiY.,DiH.J.andHeJ.Z.(2013)OpticalMappingRevealedHighFrequencyofLarge