不同施氮量及模式对冬小麦土壤微生物影响的研究

发布时间：2020-11-10 01:02

　　 微生物是土壤养分分解转化的驱动力,直接影响土壤理化性质和植物健康,在养分循环和能量流动中发挥着重要作用,本试验通过探究土壤微生物多样性对施氮量和施肥模式的响应机制,以期寻找最适宜有益微生物生长的施肥模式,为节肥增效与挖掘土壤微生物资源潜力提供科学依据。本研究是基于5年定位试验开展的,试验田位于河南省通许县厉庄乡司马庄村,所有涉及微生物多样性检测的土壤样品取之于2016-2017年度。试验品种为百农207。试验共7个处理:(1)不施肥,CK(对照);(2)一次性底施纯氮180 kg/hm~2,L1;(3)一次性底施纯氮270 kg/hm~2,M1;(4)一次性底施纯氮360 kg/hm~2,H1;(5)底施纯氮135 kg/hm~2+灌浆期追施纯氮45 kg/hm~2,L2;(6)底施纯氮135 kg/hm~2+拔节期追施纯氮135 kg/hm~2,M2;(7)底施纯氮180 kg/hm~2+拔节期追施纯氮90 kg/hm~2+灌浆期追施纯氮90 kg/hm~2,H2。磷肥(P_2O_5,90kg/hm~2)与钾肥(K_2O,90kg/hm~2)在播种前作底肥一次施入,试验灌水量为450 m~3/(次·hm~2)。主要研究结果如下:1.通过对样本物种的注释分辨率及复杂度的分析可知,播种期高氮量一次性底施处理拥有最高的物种复杂度。在所有处理样品中,相对丰度排名前六的细菌依次为变形菌门,酸杆菌门,芽单胞菌门,绿弯菌门,浮霉菌门和放线菌门,不同处理间的细菌优势门相对丰度没有产生明显变化。2.随着小麦生育期的推进,相比于播种期,分期施肥处理提高了土壤细菌多样性;而不施肥处理和和高氮量一次性底施处理的细菌多样性降低;高氮量分期施肥处理的细菌多样性在整个生育期内较播种期不断提高,但综合整个生育期,在本年度试验条件下,最能促进细菌多样性提高的施肥模式为中氮量分期施肥,其次为中氮量一次性底施肥。3.相比于播种期,分期施肥处理提高了土壤真菌多样性。真菌对氮肥变化的表现更敏感,在一定施氮量区间内,多样性随施氮量的增加而增加,低氮量分期施肥处理在追肥后多样性上升;但持续过高的氮肥对真菌多样性可能有抑制作用,表现为中氮量分期施肥处理在追肥后,多样性下降。综合整个生育期分析,在中低量的施氮水平下分期施肥较一次性底施会给土壤真菌带来了更高的复杂度。因此,考虑真菌对持续较高的土壤养分的敏感性,本试验中不施肥处理最能促进真菌多样性提高,其次为中氮量一次性底施肥处理。4.分析了小麦成产因素与产量之间的相关性,穗粒数与小麦产量呈极显著正相关,千粒质量、亩穗数与产量呈正相关。在播种期,细菌多样性和真菌多样性与作物产量、土壤全氮、碱解氮以及有机质含量均成负相关,且真菌多样性与土壤有机质含量的负相关达到显著水平。细菌和真菌之间的相关性在播种期和抽穗期之间都呈正相关,且在抽穗期,两者相关性达到显著水平;在收获期,两者呈现负相关。冬小麦的产量与其抽穗期的土壤细菌和真菌的多样性都呈正相关。5.在450 m~3/(次·hm~2)的灌溉水平下,高氮量分期施肥对冬小麦的增产效果是最好的,其次是中氮量分期施肥。即本试验的研究证明,当灌溉条件适宜时,施肥水平相同的处理,分期施肥较底施有更明显的的增产优势,且改变施肥模式,在一定程度上可以代替增施氮肥,同样实现产量优势,如中氮量分期施肥的产量显著高于高氮量一次性底施肥处理。综合微生物多样性、产量及成产因素等多方面分析结果,推荐当地采用中氮量分期施肥模式。
【学位单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S512.11;S154.3
【部分图文】：

测 PCR 产物所用的 DNAmarker。胶图 2-1(b)中，M 代表 PCR Marker，样本代表来自土壤样品 CKt1、L1t1、M1t1、H1t1、L2t1、M2t1、H2t1、CKt2、L、H1t2、L2t2、M2t2、H2t2、CKt3、L1t3、M1t3、H1t3、L2t3、M2t3、H2t3 的 V4 区的扩增产物；照片里的 CK 指在跑胶检测中使用的只加入了上样缓白样本，与本试验的施肥处理 CK 意义不同。胶图 2-1(c)中，样本 22-42 分别土壤样品 CKt1、L1t1、M1t1、H1t1、L2t1、M2t1、H2t1、CKt2、L1t2、M1t2、M2t2、H2t2、CKt3、L1t3、M1t3、H1t3、L2t3、M2t3、H2t3 的 ITS1 区的扩同样，照片里的 CK 指在跑胶检测中使用的只加入了上样缓冲液的空白样本，的施肥处理 CK 意义不同。

图 3-1 不同样品的 Tags 和 OTU 数目统计Fig. 3-1 Statistical data of Tags and OTU in different samples注：横坐标是样品名，Tags Number 是 Tags 数目，Total Tags 指过滤后得到的拼接序列总数；Taxon Tags（橙色）：指用于构建 OTU 并且能够获得分类信息的 Tags 数目；Unique Tags（青色）：指频数为 1，并且无法被聚类到 OTU的 Tags 数目；绿色：指无法注释到界级别或注释为叶绿体及线粒体的 OTU Tags 数；第二纵坐标(OTU Number)是 OTU的数目，OTU（蓝色）：指最终得到的 OTU 数目。Note: The cross coordinates represent the name of the sample. Tags Number is the number of Tags. Total Tags refers tothe total number of stitching sequences obtained after filtering. Taxon Tags (Orange): the number of Tags used to build OTUand get classified information. Unique Tags (cyan): the number of Tags is 1 and can not be clustered to OTU. Green: refers tothe OTU Tags number that can not be annotated to the boundary level or annotated as chloroplast and mitochondria. Thesecond ordinate (OTU Number) is the number of OTU, OTU (blue): the final number of OTU.根据表 3-1 中各个样品分析聚类得到的 OTU 数目，计算各施肥处理在整个生育期内的 OTU 数目的平均值，由表 3-2 可知，所有样品中获得的 OTU 数目最多的处理是L1，OTU 数目较对照（CK）增加了 10.07%，其次为 H1，OTU 数目较对照（CK）增加了 4.18%；得到 OTU 数目最少的处理是 M2，OTU 数目较对照（CK）减少了 13.99%。即在整个冬小麦生育期内，在 OTU 水平上，处理 L1 的土壤细菌多样性最优，其次是

图 3-2 各个样品在各分类水平上的序列构成柱形图Fig. 3-2 Columnar graph of the sequence composition of each sample at each level of classification注：横坐标(Sample Name)是样品名，纵坐标(Sequence Number Percent)表示注释到该水平的序列数目占总注释数据的比例，柱状图自下而上的颜色顺序对应于右侧的图例颜色顺序。Note: The abscissae is the name of the sample. The Ordinate express the ratio of the number of annotations to the levelof the total annotation data is proportional to the total number of annotation data. The histogram of the histogram frombottom to top corresponds to the color order of the legend on the right.
【参考文献】

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本文编号：2877229