1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
土壤微生物是土壤生态系统中最为活跃的部分，参与了90%左右的土壤反应过程[1]，在土壤生态系统中具有不可替代的作用[2-3]。微生物是土壤地力关键驱动因子之一，其在土壤中的分布和活动状况是土壤环境与微生物群落相互影响与适应的综合体现[4]。土壤微生物多样性和群落结构影响着土壤生态系统的结构与功能，是维持土壤生产力的重要组分， 也是评价土壤质量变化的重要指标[5]。土壤微生物的功能多样性是指土壤微生物群落所能执行的功能范围以及这些功能的执行过程，反映了土壤微生物群落的生态特征。garland和mills[6]首次应用biolog微孔板来描述微生物的群落功能特征，随后该技术被广泛用于评价环境微生物群落的功能多样性[7-8]。该方法通过测定微生物对单一碳源利用的程度，得到微生物群落的代谢特征指纹， 能定量描述微生物的群落功能， 较好地评估微生物的功能多样性[9]， 可用于评价不同条件下土壤质量的变化[10]。影响土壤微生物对碳源利用的主要因子有土地利用方式、土壤类型和气候条件等[11]。不同的栽培方式和栽培作物对土壤微生物群落均会产生不同的影响[12]。合理的农业耕作种植措施对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性等均具有积极的调控作用，可以有效改善土壤质量[13]。
微生物的多样性和群落结构在一定程度上反映了农田生态系统的基本情况，保持微生物的生态过程和多样性是农业生产赖以生存的基础。目前关于长期耕作和秸秆还田对微生物群落结构和多样性方面研究较多，并形成较为一致的结论。一般认为长期保护性耕作（免耕，少耕和秸秆还田等）能改善微生物群落结构，提高土壤微生物多样性。樊晓刚等[14]研究发现，在长期免耕条件下，土壤微生物数量明显高于传统耕作。adl等[15]研究发现长期免耕（25 年）增加能微生物多样性。然而，有关短期耕作和秸秆还田对微生物群落结构和多样性的影响研究尚未形成一致的结论。jackson等[16]和minoshima等[17]研究皆表明短期耕作改变了土壤微生物群落的动力学特征，包括真菌细菌和真菌的生物量[17-18]。但也有部分研究结果指出短期耕作并未影响微生物群落结构和多样性 [19-20]。
为此本实验采用biolog微孔板分析技术分析不同耕作方式下表层土壤（0-15cm）群落结构的特征，研究不同耕作方式对土壤微生物群落功能和多样性的影响，以期为田土壤固碳效率的提高和耕作方式的改进建立桥梁，以期为正确评价保护性耕作的生态效益和建立科学合理的生态农业系统提供理论依据。
2. 研究的基本内容和问题
研究的目标：秸秆还田一直是循环农业的研究热点。研究表明，秸秆还田能够有效改善农田土壤生态过程，同时合理的农业耕作种植措施对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性等均具有积极的调控作用, 可以有效改善土壤质量。本实验目标在于探索不同的耕作方式对土壤微生物群落功能和多样性的影响，以期为田土壤固碳效率的提高和耕作方式的改进建立桥梁，以期为正确评价保护性耕作的生态效益和建立科学合理的生态农业系统提供理论依据。
研究的内容：首先，在江苏境内选取三个实验地点，分别是苏北的泗洪、苏中的金坛、苏南的如皋，就秸秆机械还田与否和耕作方式（旋耕或翻耕）对大田土壤进行处理。其中如皋只设置了旋耕处理。于2016年11月3、4、5日分别到如皋、金坛、泗洪取土样，共计30份土样，置于4℃冰箱内静止。然后，设计实验方法，使用biolog微孔板对土样进行读数并对数据进行分析处理，得出相应结论。
拟解决的关键问题：掌握biolog微孔板读数仪的操作方法，了解对应数据测试的32个碳源所表达的含义，掌握eco板用spss进行主成分分析操作流程。
3. 研究的方法与方案
研究方法：
⑴土壤样品采集：于2016年11月3、4、5日在水稻收获之前，采用五点取样法，在每个小区采集0～15cm土壤样品，3个重复，装入密封袋，立即运回实验室。在用20目筛板进行筛土之后放于4℃冰箱保存，留置后期Biolog分析。
⑵土壤微生物功能多样性分析：土壤微生物代谢功能多样性采用Biolog方法进行分析。将Biolog ECO平板从冰箱内取出，预热至25 ℃，称取相当于1g烘干土的新鲜土样加入到已装有100 mL灭菌生理盐水(0.85%)的250 mL三角瓶中, 在摇床上振荡30 min，置片刻，浸提液稀释1 00倍，吸取150 μL稀释液至ECO板的微孔中，后将接种好的板放置在25 ℃的恒温培养箱中培养，隔24 h在Biolog读数器上读取590 nm波长的光密度值，续7 d。
⑶后期SPSS数据处理分析：打开SPSS软件，3． 点击打开数据文档左上角，选择要打开的数据，然后选择数据中有效的工作表，数据会自动导进SPSS中，删除数据中全部为0的数据列，选择处理方式，经过因子选择等各项选择之后得出主成分结果，得到成分结果公式以及散点图，7． 通过变量作图，选择变量，绘制成图表。再对应图表进行数据分析。
技术路线：
2016年11月3、4、5日采回土样 |
使用20目筛板处理土样并低温保存 |
静置稀释1000倍后吸取150μL稀溶液至生态板微孔中 |
每隔24h拿出来读数，为期一周 |
使用SPSS后期数据处理分析 |
接种后放置在25℃恒温培养箱中培养 |
灭菌生理盐水的配置以及第一次装样 |
实验方案及可行性分析：实验条件已经基本具备，风险较小，同时实验组还在室内实验技术方面有先行指导，以确保实验项目的顺利实施。
4. 研究创新点
特色或创新之处
在秸秆还田的优良耕作方式之下，结合当地的机械耕作方式，对稻田土壤微生物功能多样性的影响进行研究，利用biolog微孔板分析仪（32个碳源）进行处理，并规整数据加以分析，为农田土壤固碳效率的提高和耕作方式的改进两者之间建立桥梁，以期为正确评价保护性耕作的生态效益和建立科学合理的生态农业系统提供理论依据。
5. 研究计划与进展
研究计划及预期进展
由于本实验为第一次开创性实验，固在参阅文献的基础之上按照制定的实验计划和方案逐步稳进向前推进。同时，采取的只是11月份（水稻收获之前）的土样，为后期的连续多季度，多物候期（水稻）的土样采集分析做下铺垫。
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