施用微生物有机肥对连作作物产量品质的影响

发布时间：2020-07-20 12:08

【摘要】：作物连作会出现病虫害增多、产量降低、品质下降等现象,导致了农业可持续化发展的瓶颈----连作障碍。微生物是土壤生态系统的核心,是植物生态系统物质交换的主要媒介。微生物有机肥将适合的营养载体与抑病促生功能菌群共同发酵,施用后可调节作物根际土壤微生物群落多样性,营养载体能提高土壤肥力,减少化肥的施用,从而达到减轻土传病害,促生增产的目的,对农业的绿色转型跨越发展具有重要的现实意义。本研究以作物根际微生物群落作为研究对象,利用现代高通量测序技术,构建作物根际微生物群落宏基因组文库,研究不同种植年限下连作作物根际微生物群落的动态演替过程,探讨植物生长、病害发生与菌群变化间的互作关系;将根际微生物群落的时空变化与病害情况、土壤养分变化、作物品质产量构成因子等进行关联性分析,确定微生物群落中的功能种属,定向筛选有关菌株,研制微生物有机肥。主要结果研究如下:1.利用第二代MiSeq测序平台对2014-2016年连续3年种植西瓜的根际土壤细菌微生物群落多样性进行检测分析。结果表明,西瓜连作三年的根际土壤细菌群落结构有显著差异,细菌群落OTU数量和多样性指数与连作年限呈负相关。从分类学角度看,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度随着连作年限的增加而逐渐升高,而厚壁菌门、放线菌门这些含有有益微生物的类群的相对丰度随着连作年限的增加而逐渐下降。2.随着种植年限的增加,西瓜的发病率和病情指数逐年上升而产量逐年下降,且不同年份间差异显著。将连作根际土壤细菌群落不同分类水平的菌群相对丰度与发病率、病情指数和产量进行相关性分析发现,从门水平上来说,厚壁菌门与放线菌门与发病率、病情指数呈显著负相关而与产量呈显著正相关,说明这两个类群的微生物有显著的促生抑病作用。进一步细分到属水平,芽孢杆菌属、链霉菌属与发病率、病情指数呈显著负相关而与产量呈显著正相关。将芽孢杆菌属和防线菌属确定为克服作物连作障碍的关键菌群。以这两个属的微生物为目标菌群,分离筛选具有促生抑病作用的功能菌株解淀粉芽孢杆菌JDF35。3.将解淀粉芽孢杆菌JDF35与已腐熟的牛粪和鸡粪(1:2,w/w)混合进行二次发酵,制成新型微生物有机肥。4.以西瓜和高粱两种作物分别进行了盆栽试验。相比于化肥和有机肥,新型微生物有机肥施用于西瓜和高粱两种作物均有显著的抑病效果。在连作西瓜和高粱的大田试验中,微生物有机肥的施用可有效抑制连作西瓜病害的发生,发病率和病情指数均为最低;而西瓜的产量最高,促生作用显著。连作高粱施用微生物有机肥后,仅在发病率这一指标上体现出差异,虽然其病情指数较低、产量较高,但并未体现出显著差异。
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S141
【图文】：

２．２．２原始测序数据的质量控制逡逑剔除疑问序列、低质量序列和嵌合休序列后，对每个样本的高质量序列数进行统计，逡逑结果如图２－２所示。由图中可以看出，经过质量控制后，所有样本中的高质量序列长度逡逑都集中在２３０ｂｐ左右，完全符合实验预期，可进行可操作分类单元的划分。逡逑－２１邋－逡逑

逦Ｉ邋＊＞0逡逑ｏｔ邋：ｉ？Ｓ５＜３＼ｉｅ！ｎｃｒｃ！邋｛＞逡逑图２－２局质量序列长度分布逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｈｅ邋ｌｅｎｇｔｈ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｈｉｇｈ邋ｑｕａｌｉｔｙ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ逡逑２．２．３可j~作分类单元聚类与物种分类分析逡逑利用Ｑ１ＩＭＥ软件和ＵＣＬＵＳＴ序列比对软件，对混池中相似度高于９７％的序列进逡逑行ＯＴＵ的归并划分，将丰度值低于全体样本测序总量０．００１％邋（十万分之一）的ＯＴＵ逡逑去除（Ｂｏｋｕｌｉｃｈ邋ｅｔ邋ａｌ．，２０１３），并将去除了稀有０ＴＵ的此丰度矩阵用于后续的一系列分析。逡逑９个样品中，细菌１６ＳｒＲＮＡ序列总数为４３６邋１８７邋（４５邋６０３－６４３２０）。根据获得的ＯＴＵ丰逡逑度矩阵，使用Ｒ软件计算各样本组共有ＯＴＵ的数量，将样本按年限分组并通过Ｖｅｎｎ逡逑图（图２－３）呈现不同年限中共有和独有的ＯＴＵ。逡逑２０１４逦＇逦２０１５逡逑１０５７逡逑１８０３逦１７０１逡逑４４Ｓ逦２９８逡逑１３４９逡逑２０１６逡逑图２－３样本共有ＯＴＵ的Ｖｅｎｎ图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｖｅｎｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｃｏｍｍ

９个样品中，细菌１６ＳｒＲＮＡ序列总数为４３６邋１８７邋（４５邋６０３－６４３２０）。根据获得的ＯＴＵ丰逡逑度矩阵，使用Ｒ软件计算各样本组共有ＯＴＵ的数量，将样本按年限分组并通过Ｖｅｎｎ逡逑图（图２－３）呈现不同年限中共有和独有的ＯＴＵ。逡逑２０１４逦＇逦２０１５逡逑１０５７逡逑１８０３逦１７０１逡逑４４Ｓ逦２９８逡逑１３４９逡逑２０１６逡逑图２－３样本共有ＯＴＵ的Ｖｅｎｎ图逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｖｅｎｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｓａｍｐｌｅｓ邋ｃｏｍｍｏｎ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ逡逑－２２邋－逡逑

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本文编号：2763422