轮作模式对谷茬地作物根际土壤特性及微生物群落多样性的影响

发布时间：2020-09-14 13:33

　　谷子是我国北方旱区的主栽作物之一,在农业生产中占据重要地位。宁夏中部干旱带扬黄灌区是宁夏谷子种植的主要优势区域之一,该区域干旱少雨、水资源匮乏、种植结构单一,而谷子长期连作又易导致土壤质量下降,土壤微生物多样性降低等一系列问题,本研究通过引选低耗水及及耐旱作物来缓解生产中的连作障碍、缺水现状,从而优化农田作物结构,为宁夏中部干旱带扬黄灌区谷子生产构建健康的轮作模式。本研究于2017-2018年在宁夏中部干旱带进行了定位试验,设置了谷子→大豆(MRG)、谷子→籽粒苋(MRA)、谷子→藜麦(MRQ)3种轮作模式,以谷子连作为对照(CK),对各轮作(连作)作物根际土壤理化性状、酶活性和根际土壤微生物群落结构等进行研究。主要研究结果如下:1.与连作相比,轮作有利于提高土壤含水率、全氮、全钾、全磷和有机质的含量,降低土壤pH和全盐含量。其中以MRQ轮作处理土壤全氮、全磷、全钾含量增加最多,分别增加了 13.20%、80.36%、253.05%,以MRA处理有机质含量增加最多和pH、全盐含量降低最明显,有机质含量增加了 25.36%,pH、全盐降低了 2.01%、65.91%。2.不同轮作模式均能够提高土壤过氧化氢酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性;另外,除MRG处理的蔗糖酶活性下降外,MRG、MRQ轮作模式的土壤蔗糖酶活性也有所上升。与连作相比,MRQ处理显著提高了土壤过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性,分别提高了 8.72%、11.54%,MRA处理显著提高了蔗糖酶的活性,提高了 20.16%。3.轮作可以提高土壤细菌丰富度指数(Chao1指数、ACE指数)、真菌多样性指数(Simpson指数、Shannon指数)和真菌丰富度指数(Chao1指数、ACE指数),除MRQ处理的细菌多样性指数(Simpson指数、Shannon指数)低于连作外,MRG、MRA处理也高于连作。4.所有土壤样品检测到的22门细菌中放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度达92.1%,成为优势种群。其中,变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度在轮作模式下增加,分别增加了 4.66%～18.61%、0.85%～27.53%、25.54%～86.60%、11.52%～37.83%,而放线菌门(Actinobacteria)的丰度降低,降低了 8.42%～30.98%。所有土壤样品检测到的7门真菌中子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度达91.7%,为优势真菌类群,轮作使得子囊菌门的相对丰度降低。轮作模式降低土壤有害微生物的比例,MRG、MRA和 MRQ 处理分别比 CK 降低 2.73%、2.72%、2.27%。5.与连作相比,各轮作模式经济效益增加,土壤环境变好。经济效益表现依次为MRAMRGMRQCK,MRA、MRG 和 MRQ 较 CK 显著增加 287.19%、58.49%和 50.41%。6.通过对不同轮作模式进行综合评价,发现3种轮作模式的综合得分均高于连作,其中以谷子→籽粒苋模式得分最高。因此,推荐该种模式为宁夏扬黄灌区谷子轮作的首选模式。
【学位单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S154.3;S515

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