不同种植模式对胡麻田土壤酶活性和土壤微生物群落结构及多样性的影响

发布时间：2017-09-04 11:05

  本文关键词：不同种植模式对胡麻田土壤酶活性和土壤微生物群落结构及多样性的影响

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【摘要】：胡麻是我国北方地区传统和重要的油料作物。近年来随着胡麻油价格的不断上升,农户种植面积不断扩大,造成种植结构单一,连作现象普遍,导致植株生长发育受阻、病虫害加剧、产量和品质下降等问题,严重影响了胡麻产业的健康发展。本研究于2014年在甘肃省中部榆中县半干旱山区设置了定位试验,以胡麻-小麦轮作、胡麻/小麦间作、胡麻连作和撂荒处理四种处理模式为背景,研究胡麻不同种植方式对土壤酶活性、土壤养分、根际细菌和真菌遗传多样性等环境因子的影响,以期揭示胡麻不同种植模式下根层土壤微生态环境变化机制,为胡麻种植和选择种植模式提供理论依据和实践探索。主要研究结果如下:1、不同种植模式对根层土壤酶活性有显著影响不同种植模式在不同生育期对0-20cm耕层土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性有显著的影响。土壤过氧化氢酶活性和蔗糖酶活性在整个生育期的变化趋势基本一致,苗期酶活性均低于开花期,平均为2.07mg·(g·h)-1和23.58 mg·(g·d)-1。开花期两种酶活性均上升,收获期活性下降。土壤脲酶活性呈先减后增趋势,开花期显著低于苗期和收获后。而碱性磷酸酶活性则呈持续降低趋势。撂荒处理在不同时期数值相对稳定,呈线性变化,苗期略低于开花期和收获后。2、不同种植模式土壤酶活性随土层加深均呈下降趋势20-40cm土层各种酶活性显著下降,且处理间差异趋于不显著;当土层深度达到40-60cm时,各种酶活性继续下降,处理间差异不显著。这主要是因为不同种植模式所引入的不同植物的根系和土壤相互作用引起的土壤有机质的分层分布不均,对土壤微生物的生长和繁殖产生不同影响,进而影响到土壤酶的活性,但对深层土壤酶活性的影响较小。3、土壤酶活性与土壤理化性状间关联性差异较大土壤酶活性与土壤理化性状及部分养分元素有密切关联,不同的土壤酶活性与不同土壤理化性状关联性差异较大。过氧化氢酶活性与土壤p H值、有效锌含量呈现显著负相关,与速效钾含量、脲酶活性、全磷含量呈现显著正相关,与有效锌含量呈显著负相关;碱性磷酸酶活性与全磷含量、速效钾含量均呈现显著正相关性,而与有效锌含量、有效锰含量呈现显著负相关;蔗糖酶活性则未见与各土壤理化性状指标间有显著相关性。4、不同种植模式对作物根际土壤微生物群落结构有较大影响通过大田设置和高通量测序相结合的试验方法获得不同种植模式下作物根际土壤微生物群落结构的变化,结果可知,不同种植模式对作物根际土壤微生物群落结构的影响各不相同。通过高通量测序结果表明,土壤中占优势的四种细菌门和四种处理间的相互影响不同,表现为变形菌门(P roteobacteria)的百分含量轮作间作撂荒≈连作处理。酸杆菌门(A cidobacteria)连作间作≈撂荒轮作。放线菌门(A ctinobacteria)轮作连作撂荒间作。绿弯菌门(Chloroflexi)连作轮作≈间作撂荒。土壤中占优势的四种真菌门和四种处理间的相互影响不同,表现为子囊菌门(A scomycota)的百分含量连作轮作撂荒间作。土壤中接合菌门(Z ygomycota)的百分含量间作连作轮作撂荒。土壤中担子菌门(B asidiomycota)的百分含量轮作≈撂荒间作连作。说明不同种植模式对作物根际土壤微生物群落结构的影响各不相同。5、不同种植模式下作物根际土壤微生物多样性的变化通过高通量测序,不同种植模式下作物根际土壤微生物群落多样性的指数各不相同,分析数据的Shannon和Simpson结果可知,细菌的S impson指数轮作撂荒间作连作,真菌的S impson指数轮作间作撂荒连作。细菌的S hannon指数轮作撂荒间作连作,真菌的S hannon指数轮作间作撂荒连作。本研究结果初步揭示了高寒区胡麻不同种植模式下的土壤酶活性,土壤养分,土壤细菌和真菌群落结构以及土壤微生物多样性的变化规律,提出了轮作、间作等不同的种植模式可在不同程度上对土壤微生态环境的部分相关因子产生积极影响,为高寒区胡麻产业可持续生产提供理论和实践参考。
【关键词】：胡麻 种植模式 土壤酶活性 微生物群落结构 微生物多样性
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S565.9;S154
【目录】：

• 摘要3-5
• Summary5-11
• 前言11-12
• 第一章 文献综述12-22
• 1. 不同种植模式对土壤微生态环境造成的不同影响12-16
• 1.1 在连作的种植模式下耕层土壤微生态环境的变化趋势12-13
• 1.2 在轮作的种植模式下耕层土壤微生态环境的变化趋势13-14
• 1.3 在间作的种植模式下耕层土壤微生态环境的变化趋势14-15
• 1.4 种植模式对土壤理化性质的影响15
• 1.5 种植模式对土壤酶活性的影响15-16
• 1.6 种植模式对土壤微生物群落结构的影响16
• 2 土壤微生物多样性研究方法的研究进展16-20
• 2.1 土壤微生物多样性的研究意义16-17
• 2.2 土壤微生物研究方法的进展17-20
• 3 本研究的目的及意义20
• 4 研究内容20-22
• 第二章 试验设计和材料22-28
• 1 技术路线22-23
• 2 试验地概况23
• 3 试验设计23-24
• 4 试验材料及来源24
• 5 样品的采集及处理24
• 6 试验方法24-27
• 6.1 土壤酶活性的测定24-25
• 6.2 土壤理化性质分析25
• 6.3 土壤微生物群落结构及多样性的测定25-27
• 6.3.1 实验设置25-26
• 6.3.2 土壤总DNA的提取26-27
• 6.3.3 定量PCR27
• 6.3.4 PCR扩增及MiSeq测序27
• 7 数据分析27-28
• 第三章 不同种植模式对土壤酶活性以及养分的影响28-33
• 1 结果与分析28-32
• 1.1 不同种植模式下根层土壤酶活性动态变化28-30
• 1.1.1 不同种植模式下作物生育期土壤过氧化氢酶活性变化29
• 1.1.2 不同种植模式下作物生育期土壤脲酶活性变化29-30
• 1.1.3 不同种植模式下作物生育期土壤蔗糖酶活性变化30
• 1.1.4 不同种植模式下作物生育期土壤碱性磷酸酶活性变化30
• 1.2 不同种植模式下作物生育期土壤酶活性的垂直变化30-31
• 1.3 土壤养分对土壤酶活性的响应31-32
• 2 本章小结32-33
• 第四章 不同种植模式对土壤微生物群落及多样性的影响33-41
• 1 结果与分析33-39
• 1.1 细菌和真菌高通量数据特性33-34
• 1.2 细菌群落组成34-36
• 1.3 真菌群落组成36-38
• 1.4 不同种植模式下细菌和真菌的多样性指数（Alpha-diversity）的变化38-39
• 2 本章小结39-41
• 第五章 讨论与结论41-45
• 1 讨论41-43
• 1.1 不同种植模式对土壤酶活性的影响41-42
• 1.2 土壤养分对土壤酶活性的响应42
• 1.3 不同种植模式对土壤土壤微生物群落结构的影响42
• 1.4 不同种植模式对作物根际土壤微生物群落多样性的影响42-43
• 2 结论43-45
• 2.1 胡麻连作对不同生育期四种土壤酶活性的影响有显著差异43
• 2.2 四种土壤酶活性随土层加深均呈下降趋势43
• 2.3 不同的土壤酶活性与不同土壤理化性状关联性差异较大43-44
• 2.4 不同种植模式对作物根际土壤微生物群落结构的影响各不相同44
• 2.5 不同种植模式下作物根际土壤微生物多样性的变化44-45
• 第六章 问题与展望45-46
• 1 存在的问题45
• 2 研究展望45-46
• 参考文献46-54
• 致谢54-55
• 导师简介55-56
• 作者简介56

【参考文献】

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