豆禾牧草间作根际土壤养分、酶活性及微生物群落特征
发布时间：2021-04-03 19:07
西北半干旱地区生态系统脆弱,土地养分流失严重,而过量施肥和连作会导致土壤性状恶化。为了满足当地饲草需求及改善土壤状况,本研究对紫花苜蓿和玉米进行连续间作,研究其对根际土壤养分、生物活性及稳定性的影响。结果表明:根际土壤pH在间作下较单作大幅降低。间作根际土壤有机质、有效磷和速效钾含量均显著大于玉米单作,根际土壤碱性磷酸酶活性显著大于紫花苜蓿单作,而过氧化氢酶活性则表现相反。间作土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著大于玉米单作。细菌/真菌数量在间作根际土壤中显著大于单作。间作根际土壤细菌、放线菌数量及细菌序列数显著大于玉米单作,拟杆菌门和疣微菌门相对丰度显著大于紫花苜蓿单作,土壤绿弯菌门和放线菌门相对丰度显著大于玉米单作。土壤酶活性和细菌数量均与pH呈极显著负相关,而与有机质、全氮、碱解氮含量极显著正相关;拟杆菌门与pH呈极显著负相关,与有机质、碱解氮及速效钾含量极显著正相关;酸杆菌门、疣微菌门与pH显著正相关,而与有机质、全氮、碱解氮及速效钾含量极显著负相关。紫花苜蓿/玉米间作可改善根际土壤碱性条件及微生物环境,同时改善玉米根际土壤养分。紫花苜蓿/玉米间作是防止西北半干旱区...
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同年份下间作对根际土壤养分的影响
表2 样品测序结果及多样性指数Table 2 Sequencing results and diversity indices of different soil samples 处理 测序结果 多样性指标 序列 分类单元 覆盖度/% ACE指数 Chao指数 Shannon指数 Simpson指数 单作苜蓿 145882±2004a 4751±65a 0.99±0.0031a 5662±48a 5599±67a 6.71±0.02b 0.0052±0.0001a 间作苜蓿 141455±1639a 4869±174a 0.99±0.0007a 5736±54a 5702±74a 6.74±0.03b 0.0051±0.0001a 单作玉米 167892±1774a 5008±66a 0.99±0.0049a 5689±54a 5635±57a 7.02±0.05a 0.0022±0.0001b 间作玉米 158754±2662b 5034±59a 0.99±0.0029a 5797±92a 5768±53a 6.98±0.03a 0.0021±0.0001b 不同字母表示差异显著,P<0.05。表3 土壤酶、微生物与土壤养分的相关性Table 3 Correlation analysis of enzyme, microbial and nutrient of rhizosphere soil 土壤酶、微生物 pH 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 细菌 真菌 放线菌 脲酶 -0.889** 0.949** 0.884** 0.920** 0.204 0.882** 0.868** 0.155 0.661* 碱性磷酸酶 -0.956** 0.853** 0.576* 0.742** 0.225 0.595* 0.844** -0.279 0.688* 过氧化氢酶 -0.808** 0.942** 0.919** 0.898** 0.270 0.927** 0.832** 0.243 0.666* 蔗糖酶 -0.918** 0.979** 0.712** 0.833** 0.351 0.783** 0.966** -0.113 0.809** 细菌 -0.827** 0.943** 0.681* 0.742** 0.538 0.741** — — — 真菌 0.142 0.038 0.408 0.0332 -0.343 0.440 — — — 放线菌 -0.608* 0.786** 0.525 0.489 0.757** 0.540 — — — **表示极显著相关,P<0.05;*表示显著相关,P<0.01。
表4 细菌优势菌群(门)与土壤养分的相关性Table 4 Correlation analysis between dominant bacterial (Phylum)and nutrient of rhizosphere soil 优势菌群(门) pH 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 变形菌门 -0.837** 0.681* 0.390 0.746** 0.044 0.541 拟杆菌门 -0.927** 0.820** 0.699* 0.855** -0.111 0.727** 绿弯菌门 0.553 -0.321 -0.361 -0.583* 0.562 -0.464 放线菌门 -0.776** 0.708* 0.273 0.633* 0.256 0.417 酸杆菌门 0.943** -0.940** -0.778** -0.926** -0.077 -0.824** 浮霉菌门 -0.429 0.202 0.290 0.341 -0.523 0.255 疣微菌门 0.641* -0.763** -0.826** -0.874** 0.061 -0.876** 芽单胞菌门 0.793** -0.535 -0.250 -0.369 -0.080 -0.235 **表示极显著相关,P<0.05;*表示显著相关,P<0.01。土壤酶是土壤有机体的代谢动力,其活性可以反映土壤有机质与养分转化的强弱。本研究中,脲酶和蔗糖酶活性在紫花苜蓿间作和单作根际土壤中均差异不显著,而在玉米间作根际土壤中显著大于单作。脲酶能够反映土壤的氮素水平,表征氮素的转化能力;蔗糖酶可以体现有机碳累积与分解转化的能力,而在本研究中,紫花苜蓿碳氮养分在间作和单作的根际土壤中差异较小,而在玉米间作根际土壤中显著高于单作,因此脲酶和蔗糖酶活性在玉米间作下活性较大。碱性磷酸酶活性在紫花苜蓿和玉米根际土壤中均表现为间作显著大于单作,在豇豆/高粱间作[25]和玉米/花生间作[26]研究中也得到了相同的结论。碱性磷酸酶可以促进土壤中的有机磷转化为无机磷,形成可以被植物直接吸收利用的磷形态,而在本研究中玉米间作下根际土壤有效磷含量显著大于单作,间作中紫花苜蓿在玉米强竞争有效磷的情况下仍然表现为有效磷在间作与单作下差异不显著,此现象进一步说明间作可以提高紫花苜蓿和玉米的碱性磷酸酶活性。根际土壤中,过氧化氢酶活性在紫花苜蓿单作时显著大于其间作,而在玉米单作时显著低于其间作。过氧化氢酶活性的大小主要来源于微生物数量的多少,在本研究中根际微生物数量在紫花苜蓿单作时大于间作,而玉米相反,因此可以解释过氧化氢酶在间作与单作中的差异规律。在其他研究中,土壤酶大部分表现为两种作物在间作根际土壤中均大于相应的单作[19],其结果与本研究略有差异,这是由于作物种类、土壤类型及间作模式不同造成的。总体而言,紫花苜蓿/玉米间作可以显著提高玉米根际土壤酶活性,促进土壤的生物有效性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西北干旱区生态承载力监测及安全格局构建[J]. 张学渊,魏伟,颉斌斌,郭泽呈,周俊菊. 自然资源学报. 2019(11)
[2]宁夏黄灌区专用青贮玉米品种生产性能和营养价值研究[J]. 林语梵,朱鸿福,王丽慧,张桂杰. 草业学报. 2019(08)
[3]腾格里沙漠东南缘植被恢复过程中土壤微生物量及酶活性[J]. 马晓俊,李云飞. 中国沙漠. 2019(06)
[4]桑树根际土壤微生物对间作和施氮的响应[J]. 许振羽,李学鹏,杜宇,许博涛,张秀丽. 应用生态学报. 2019(06)
[5]人为踩踏生物土壤结皮对土壤酶活性的影响[J]. 刘艳梅,杨航宇,贾荣亮,李宜轩. 中国沙漠. 2019(04)
[6]马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响[J]. 刘亚军,马琨,李越,杜春凤,李倩,李贺,马玲,汪春明. 核农学报. 2018(06)
[7]不同施氮水平下玉米单作及间作紫花苜蓿对玉米产量及白浆土养分含量的影响[J]. 王帅,王立波,李玉玺,刘凌云,陈殿元,王楠,庄巍. 河南农业科学. 2018(02)
[8]间作玉米大豆根系分泌物中有机酸的变化特征[J]. 陈利,肖靖秀,郑毅. 西南林业大学学报. 2016(05)
[9]有机农业发展概述[J]. 刘晓梅,余宏军,李强,蒋卫杰. 应用生态学报. 2016(04)
[10]玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和土壤养分有效性的影响[J]. 杜青峰,王党军,于翔宇,姚露花,和玉吉,王瑞,马生兰,郭彦军. 草业学报. 2016(03)
硕士论文
[1]紫花苜蓿‖燕麦间作效应及氮素吸收机理研究[D]. 王妍.东北师范大学 2019
本文编号：3116912
【文章来源】：中国沙漠. 2020,40(03)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
不同年份下间作对根际土壤养分的影响
表2 样品测序结果及多样性指数Table 2 Sequencing results and diversity indices of different soil samples 处理 测序结果 多样性指标 序列 分类单元 覆盖度/% ACE指数 Chao指数 Shannon指数 Simpson指数 单作苜蓿 145882±2004a 4751±65a 0.99±0.0031a 5662±48a 5599±67a 6.71±0.02b 0.0052±0.0001a 间作苜蓿 141455±1639a 4869±174a 0.99±0.0007a 5736±54a 5702±74a 6.74±0.03b 0.0051±0.0001a 单作玉米 167892±1774a 5008±66a 0.99±0.0049a 5689±54a 5635±57a 7.02±0.05a 0.0022±0.0001b 间作玉米 158754±2662b 5034±59a 0.99±0.0029a 5797±92a 5768±53a 6.98±0.03a 0.0021±0.0001b 不同字母表示差异显著,P<0.05。表3 土壤酶、微生物与土壤养分的相关性Table 3 Correlation analysis of enzyme, microbial and nutrient of rhizosphere soil 土壤酶、微生物 pH 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 细菌 真菌 放线菌 脲酶 -0.889** 0.949** 0.884** 0.920** 0.204 0.882** 0.868** 0.155 0.661* 碱性磷酸酶 -0.956** 0.853** 0.576* 0.742** 0.225 0.595* 0.844** -0.279 0.688* 过氧化氢酶 -0.808** 0.942** 0.919** 0.898** 0.270 0.927** 0.832** 0.243 0.666* 蔗糖酶 -0.918** 0.979** 0.712** 0.833** 0.351 0.783** 0.966** -0.113 0.809** 细菌 -0.827** 0.943** 0.681* 0.742** 0.538 0.741** — — — 真菌 0.142 0.038 0.408 0.0332 -0.343 0.440 — — — 放线菌 -0.608* 0.786** 0.525 0.489 0.757** 0.540 — — — **表示极显著相关,P<0.05;*表示显著相关,P<0.01。
表4 细菌优势菌群(门)与土壤养分的相关性Table 4 Correlation analysis between dominant bacterial (Phylum)and nutrient of rhizosphere soil 优势菌群(门) pH 有机质 全氮 碱解氮 有效磷 速效钾 变形菌门 -0.837** 0.681* 0.390 0.746** 0.044 0.541 拟杆菌门 -0.927** 0.820** 0.699* 0.855** -0.111 0.727** 绿弯菌门 0.553 -0.321 -0.361 -0.583* 0.562 -0.464 放线菌门 -0.776** 0.708* 0.273 0.633* 0.256 0.417 酸杆菌门 0.943** -0.940** -0.778** -0.926** -0.077 -0.824** 浮霉菌门 -0.429 0.202 0.290 0.341 -0.523 0.255 疣微菌门 0.641* -0.763** -0.826** -0.874** 0.061 -0.876** 芽单胞菌门 0.793** -0.535 -0.250 -0.369 -0.080 -0.235 **表示极显著相关,P<0.05;*表示显著相关,P<0.01。土壤酶是土壤有机体的代谢动力,其活性可以反映土壤有机质与养分转化的强弱。本研究中,脲酶和蔗糖酶活性在紫花苜蓿间作和单作根际土壤中均差异不显著,而在玉米间作根际土壤中显著大于单作。脲酶能够反映土壤的氮素水平,表征氮素的转化能力;蔗糖酶可以体现有机碳累积与分解转化的能力,而在本研究中,紫花苜蓿碳氮养分在间作和单作的根际土壤中差异较小,而在玉米间作根际土壤中显著高于单作,因此脲酶和蔗糖酶活性在玉米间作下活性较大。碱性磷酸酶活性在紫花苜蓿和玉米根际土壤中均表现为间作显著大于单作,在豇豆/高粱间作[25]和玉米/花生间作[26]研究中也得到了相同的结论。碱性磷酸酶可以促进土壤中的有机磷转化为无机磷,形成可以被植物直接吸收利用的磷形态,而在本研究中玉米间作下根际土壤有效磷含量显著大于单作,间作中紫花苜蓿在玉米强竞争有效磷的情况下仍然表现为有效磷在间作与单作下差异不显著,此现象进一步说明间作可以提高紫花苜蓿和玉米的碱性磷酸酶活性。根际土壤中,过氧化氢酶活性在紫花苜蓿单作时显著大于其间作,而在玉米单作时显著低于其间作。过氧化氢酶活性的大小主要来源于微生物数量的多少,在本研究中根际微生物数量在紫花苜蓿单作时大于间作,而玉米相反,因此可以解释过氧化氢酶在间作与单作中的差异规律。在其他研究中,土壤酶大部分表现为两种作物在间作根际土壤中均大于相应的单作[19],其结果与本研究略有差异,这是由于作物种类、土壤类型及间作模式不同造成的。总体而言,紫花苜蓿/玉米间作可以显著提高玉米根际土壤酶活性,促进土壤的生物有效性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]西北干旱区生态承载力监测及安全格局构建[J]. 张学渊,魏伟,颉斌斌,郭泽呈,周俊菊. 自然资源学报. 2019(11)
[2]宁夏黄灌区专用青贮玉米品种生产性能和营养价值研究[J]. 林语梵,朱鸿福,王丽慧,张桂杰. 草业学报. 2019(08)
[3]腾格里沙漠东南缘植被恢复过程中土壤微生物量及酶活性[J]. 马晓俊,李云飞. 中国沙漠. 2019(06)
[4]桑树根际土壤微生物对间作和施氮的响应[J]. 许振羽,李学鹏,杜宇,许博涛,张秀丽. 应用生态学报. 2019(06)
[5]人为踩踏生物土壤结皮对土壤酶活性的影响[J]. 刘艳梅,杨航宇,贾荣亮,李宜轩. 中国沙漠. 2019(04)
[6]马铃薯间作栽培对土壤微生物群落结构与功能的影响[J]. 刘亚军,马琨,李越,杜春凤,李倩,李贺,马玲,汪春明. 核农学报. 2018(06)
[7]不同施氮水平下玉米单作及间作紫花苜蓿对玉米产量及白浆土养分含量的影响[J]. 王帅,王立波,李玉玺,刘凌云,陈殿元,王楠,庄巍. 河南农业科学. 2018(02)
[8]间作玉米大豆根系分泌物中有机酸的变化特征[J]. 陈利,肖靖秀,郑毅. 西南林业大学学报. 2016(05)
[9]有机农业发展概述[J]. 刘晓梅,余宏军,李强,蒋卫杰. 应用生态学报. 2016(04)
[10]玉米间作夏季绿肥对当季植物养分吸收和土壤养分有效性的影响[J]. 杜青峰,王党军,于翔宇,姚露花,和玉吉,王瑞,马生兰,郭彦军. 草业学报. 2016(03)
硕士论文
[1]紫花苜蓿‖燕麦间作效应及氮素吸收机理研究[D]. 王妍.东北师范大学 2019
本文编号：3116912
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