连续施用生物有机肥促进黄瓜产量及改善土壤微生物区系研究

发布时间：2020-11-02 10:09

　　 化肥的大量施用对我国粮食高产起到了重要作用,但过量施肥和不科学施肥带来一系列生态问题,如土壤板结、酸化、有机质下降及水体富营养化等,为解决这些问题,研发并合理施用生物有机肥料成为现农业发展的重要方向之一。另外,在育苗基质中添加根际促生菌(PGPR)研制的生物育苗基质能够提高种苗质量和种苗移栽后的田间产量,这成为提高作物产量的重要途径。全文共分为三部分:第一部分通过田间试验研究了连续施用含解淀粉芽孢杆菌SQR9生物有机肥或应用生物育苗基质,对设施黄瓜促生和增产效应;第二部分通过盆栽实验研究了射线灭菌生物有机肥、射线灭菌生物有机肥中添加功能菌株与不灭菌的生物有机肥对黄瓜生物学性状的影响;第三部分研究了连续施用生物有机肥对第5季黄瓜土壤微生物区系的影响。其主要研究结果如下:1.相比施用化肥和有机肥处理,连续施用生物有机肥能够显著促进黄瓜的生长、提高黄瓜产量和品质、抑制土壤中尖孢镰刀菌的数量。5季大田各处理黄瓜产量从大到小依次均为生物有机肥处理(BIO)有机肥处理(OF)化肥处理(CF)不施肥对照(CK),第1季和第2季BIO处理产量显著高于CF处理和CK对照,第3季、第4季和第5季BIO处理产量显著高于CK对照。第1季BIO处理分别比OF处理和CF处理增产9.41%和11.06%;第2季BIO处理分别比OF处理和CF处理增产3.67%和30.63%:第3季BIO处理分别比OF处理和CF处理增产7.44%和9.63%;第4季BIO处理分别比OF处理和CF处理增产9.54%和21.91%;第5季BIO处理分别比OF处理和CF处理增产2.54%和2.94%。连续5季施用生物育苗基质促使黄瓜根际可以定殖菌株SQR9,显著促进黄瓜的生长、提高黄瓜产量和抑制尖孢镰刀菌的数量。第1季中,移栽生物育苗基质所育黄瓜种苗施用有机肥处理(OFNS),较单独施用有机肥处理(OF)产量提高了 2.74%;第2季中,OFNS处理较OF处理产量提高了 4.35%;第3季中,OFNS处理较OF处理产量提高了 5.95%;第4季中,OFNS处理较OF处理产量提高了 15.14%;第5季中,OFNS处理较OF处理产量提高了 11.07%。连续5季OFNS处理相比于OF处理显著提高了黄瓜的株高和茎粗,有效提高了土壤中速效钾、速效磷、电导率、全氮和总钾等的含量,降低土体土壤和根际土壤中尖孢镰刀菌的数量。2.连续3季盆栽实验证明在灭菌生物有机肥料中添加具有拮抗能力的解淀粉芽孢杆菌SQR9(SBIO+SQR9)能够显著促进黄瓜植株的生长,提高黄瓜的株高、茎粗、叶绿素含量,同时显著降低土体土壤和根际土壤中尖孢镰刀菌的数量,显著增加芽孢杆菌的数量。连续3季SBIO+SQR9处理的地上部鲜重、地下部鲜重、地上部干重和地下部干重均高于SBIO处理,第2季两个处理间存在显著性差异,表明随连作季数的增加,促生效果越明显。3.第5季田间土壤MiSeq高通量测序结果表明,施用生物有机肥能够首先影响土壤细菌微生物区系,进而影响真菌微生物区系。施用生物有机肥降低了酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、担子菌门(Basidiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、丝足虫类菌门(Cercozoa)、球囊菌门(Glomeromycota)和接合菌门(Zygomycota)等门分类水平微生物相对丰度;提升了拟杆菌门(Bacteroidetes) 芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、Rozellomycota和子囊菌门(Ascomycota)等门分类水平微生物相对丰度,研究发现拟杆菌门和子囊菌门的增加可以有效提高微生物相对丰度。生物有机肥处理(BIO)相比普通有机肥处理(OF)和化肥处理(CF)能够显著提高黄瓜土壤的真菌丰富度(Chao),显著降低真菌微生物多样性(Shannon)。在属水平上,生物有机肥处理(BIO)显著提高了黄瓜土壤中德沃斯氏菌属(Devosia)、Opituts、浮霉状菌属(Planctomyces)、Solirubrobacter和枝顶孢属(Acremonium)的相对丰度,同时显著降低了黄瓜土壤中Gemmata、盐单胞菌属(Halomonas)、产黄杆菌属(Rhodanobacter)、链霉菌属(Streptomyces)、爪甲白癣菌属(Arthrographis),曲霉属(Aspergillus)、毛壳菌属(Chaetomium)、Geosmithia 和镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度。研究发现产黄杆菌属(Rhodanobacter)存在于感染该菌的患者的呼吸道分泌物中;Fusarium是枯萎病的病原菌,可引起西瓜、黄瓜和甜瓜等的枯萎病;曲霉属(Aspergillus)是引起多种物质霉腐的主要微生物之一。通过Spearman相关可知,与产量呈显著正相关的属有Apodospora和Petriella;与产量呈显著负相关的属有德沃斯氏菌属(Devosia)、地嗜皮菌属(Geodermatophilus)、Kaistobacter、产黄杆菌属(Rhodanobacter)和镰刀菌属(Fusarium)。细菌群落冗余分析显示一共解释了 68.96%的细菌微生物群落变化和75.03%的真菌群落变化。第一轴RDA1将细菌样品分成了两个部分,即CF自成一个部分,而OF和BIO成一个部分;此现象同样发现在真菌群落中,这说明施用BIO可以有效改变土壤真菌群落结构和组成。综上所述,施用生物有机肥能够显著提高黄瓜产量和生物量、抑制尖孢镰刀菌的数目,并且改变土壤微生物群落结构和土壤理化性质。通过增加有益微生物,减少有害微生物,使得土壤向一个健康的方向发展。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S642.2;S154.3
【部分图文】：

亚门（Ｃｉｌｉｏｐｈｏｒａ），球囊菌门（Ｇｌｏｍｅｒｏｍｙｃｏｔａ），Ｕｎｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ（１５．９３％）。??２．３不同处理门分类水平微生物群落组成??不同处理细菌门分类水平群落组成如图４－１?Ａ所示，主要由酸杆菌门??（Ａｃｉｄｏｂａｃｔｅｒｉａ）、放线菌门（Ａｃｔｉｎｏｂａｃｔｅｒｉａ）、拟杆菌门（Ｂａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ）、绿弯菌门??（Ｃｈｌｏｒｏｆｌｅｘｉ）、厚壁菌门（Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ）、芽单胞菌门（Ｇｅｍｍａｔｉｍｏｎａｄｅｔｅｓ）、浮霉菌门??（Ｐｌａｎｃｔｏｍｙｃｅｔｅｓ）、变形菌门（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ）和抚微菌门（Ｖｅｒｒｕｃｏｍｉｃｒｏｂｉａ）等门分类??水平微生物组成。不同处理细菌门分类水平微生物相对丰度显著性差异分析如表４－２??所示，在土壤中，所有处理在拟杆菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、变形菌门和疣微??菌门等门分类水平上，微生物相对丰度均没有显著地差异。ＢＩＯ处理和ＣＦ处理在??酸杆菌门、放线菌门、绿弯菌门和浮霉菌门等门分类水平上的微生物相对丰度存在??显著性差异。ＯＦ处理和ＢＩＯ处理相比ＣＦ处理，降低了酸杆菌门、放线菌门、绿弯??菌门、厚壁菌门和变形菌门等门分类水平微生物相对丰度；提升了拟杆菌门、芽单??胞菌门、浮霉菌门和疣微菌门等门分类水平微生物相对丰度。??不同处理真菌门分类水平群落组成如图４－１?Ｂ所示，主要由子囊菌门??（Ａｓｃｏｍｙｃｏｔａ）、担子菌门（Ｂａｓｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）、壶菌门（Ｃｈｙｔｒｉｄｉｏｍｙｃｏｔａ）、丝足虫类菌门??（Ｃｅｒｃｏｚｏａ）、纤毛亚门（Ｃｉｌｉｏｐｈｏｒａ）

处理?Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ?处理?Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ??图４－３不同处理细菌和真菌的Ｃｈａｏ和Ｓｈａｎｎｏｎ指数??Ｆｉｇｕｒｅ?４－３?Ｂａｃｔｅｒｉａｌ?ａｎｄ?ｆｕｎｇａｌ?Ｃｈａｏ?ａｎｄ?Ｓｈａｎｎｏｎ?ｉｎｄｅｘｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆＴｅｒｅｎｔ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ??注：Ａ，细菌丰富度指数；Ｂ，细菌多样性指数；Ｃ，真菌丰富度指数；真菌多样性指数；ＣＦ，化肥处理；ＯＦ，??有机肥处理；ＢＩＯ，生物有机肥处理；不同字母代表在Ｐ＜０．０５水平具显著性差异。??Ｎｏｔｅｓ：?Ａ，?ｂａｃｔｅｒａｌ?Ｃｈａｏ?ｉｎｄｅｘ；?Ｂ．ｂａｃｔｅｒａｌ?Ｓｈａｎｎｏｎ；Ｃ，ｆｕｎｇａｌ?Ｃｈａｏ?ｉｎｄｅｘ；Ｄ，ｆｕｎｇａｌ?Ｓｈａｎｎｏｎ；ＣＦ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｈｅｍｉｃａｌ??ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；?ＯＦ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｒｇａｎｉｃ?ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；?ＢＩＯ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＳＱＲ９?ｂｉｏ－ｏｒｇａｎｉｃ?ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｎＤｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｌｅｔｔｅｒｓ?ｉｎｄｉｃａｔｅ??ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ?ａｔ?Ｐ＜０．０５?ａｃｃｏｒｄｉｎｇ?ｔｏ?Ｄｕｃａｎ’ｓ?ｔｅｓｔ．??２．５不同处理的（３多样性??基于ＮＭＤＳ分析的微生物群落ｐ多样性结果如图４－４所示。通过前２轴细菌的??排序图（图４－４Ａ）可以发现，生物有机肥处理（ＢＩＯ）主要分布在第三象限，化肥处理??（ＣＦ）主要分布第四象限，普通有机肥处理（ＯＦ）较为分散，主要分布在第一象限和第??二象限上端。各处理分别在不同的象限聚集在一起。在空间上

Ｆｉｇｕｒｅ?４－６?Ｒｅｌａｔｉｖｅ?ａｂｕｎｄａｎｃｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｇｅｎｕｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ??注：Ａ．细菌；Ｂ．真菌；ＣＦ，化肥处理；ＯＦ，有机肥处理；ＢＩＯ，生物有机肥处理。??Ｎｏｔｅ：?Ａ．?ｂａｃｔｅｒｉａｌ?ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；?Ｂ．?ｆｕｎｇａｌ?ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ；?ＣＦ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；?ＯＦ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ??ｏｒｇａｎｉｃ?ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；?ＢＩＯ，?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＳＱＲ９?ｂｉｏ－ｏｒｇａｎｉｃ?ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ．??
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本文编号：2866910