火炬树根水浸提液对4种菊科植物土壤微生物碳源利用的影响

发布时间：2020-08-26 07:13

【摘要】：火炬树(Rhus typhina L.)为漆树科(Anacardiaceae)盐肤木属(Rhus),落叶灌木或亚乔木,具有较高的经济价值、药用价值和观赏价值,在园林绿化中广泛应用。火炬树在园林绿化中更新繁殖速度快,能够减少物种的多样性,改变土壤理化性质,因此其入侵机制受到人们广泛关注,尤其在化感作用方面,但是火炬树是否通过化感作用影响其他植物根际土壤微生物,从而对其生长产生影响很少研究。本试验采用室内盆栽控制试验法和Biolog-ECO微平板法,研究火炬树根水浸提液对4种菊科植物(波斯菊(Cosmos bipinnata)、百日草(Zinnia elegans)、万寿菊(Tagetes erecta)、黑心菊(Rudbeckia hirta))幼苗生长和地下土壤微生物对碳源利用影响。通过探讨火炬树根水浸提液与植物生长、土壤的理化性质及土壤微生物群落对碳源利用的关系,研究火炬树对园林植物的化感作用机理。主要研究结果如下:1、4种火炬树根水浸提液浓度处理均抑制了万寿菊株高、茎粗生长及地上生物量的增加;对波斯菊、百日草幼苗生长整体呈现“低促高抑”的变化趋势,高浓度(0.4 g·m L-1)的火炬树根水浸提液均抑制幼苗生长,浓度为0.2 g·m L-1-0.3 g·m L-1时适宜植物幼苗生长。2、火炬树根水浸提液对波斯菊、万寿菊、黑心菊的土壤含水量均无影响,但均降低了万寿菊根部土壤有机碳和总氮含量,增加了土壤p H。0.2 g·m L-1-0.3 g·m L-1时均促进了波斯菊、百日草和黑心菊土壤电导率、p H、有机碳和总氮含量的增加;0.4 g·m L-1时降低了植物土壤有机碳、总氮含量。3、AWCD(Average Well Color Development,AWCD)值因植物不同而达到稳定期的时间不同(波斯菊:180 h,百日草:204 h,万寿菊:192 h,黑心菊:156 h);4种植物土壤微生物碳源利用的AWCD值因浸提液浓度不同而出现显著差异,万寿菊在浓度为0 g·m L-1时AWCD值最高,而百日草、波斯菊和黑心菊AWCD值分别在0.1 g·m L-1、0.2g·m L-1、0.3 g·m L-1时最高;且4种植物均在0.4 g·m L-1时达到最低。4、土壤微生物对六类碳源的利用率因植物种类的不同而有所差异。与对照相比,其他浓度火炬树根水浸提液均促进了波斯菊土壤微生物对胺类物质,百日草和黑心菊土壤微生物对碳水化合物,万寿菊的土壤微生物对酚酸类物质的利用;而降低了波斯菊土壤微生物对氨基酸和多聚类物质,百日草土壤微生物对氨基酸类、酚酸类物质和胺类物质,万寿菊土壤微生物对碳水化合物、羧酸类和多聚物类,黑心菊土壤微生物对多聚物、氨基酸和胺类物质的利用。5、土壤微生物碳源利用的多样性指数反映土壤微生物群落中物种的丰富度及土壤微生优势种的集中性。通过对植物根部土壤土壤微生物碳源利用多样性指数分析发现,添加火炬树根水浸提液后,万寿菊土壤微生物碳源利用的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数及Gini多样性指数高于其他3种植物,但低于对照。百日草的Shannon-Wiener多样性指数及Gini多样性指数均降低;波斯菊土壤微生物碳源利用Pielou均匀度指数高于对照。当火炬树根水浸提液浓度为0.2 g·m L-1时,黑心菊3种碳源利用的多样性均最高;0.3 g·m L-1时,波斯菊土壤微生物碳源利用的Shannon-Wiener多样性指数最高,而百日草土壤微生物碳源利用的Pielou均匀度指数最高。6、土壤微生物碳源利用的AWCD值、多样性指数与生长指标、环境指标的相关性因植物种类的不同而有所差异。波斯菊、万寿菊、黑心菊土壤微生物碳源利用的AWCD值与土壤有机碳含量、总氮含量呈显著正相关,而百日草则表现为极显著负相关。波斯菊、百日草、万寿菊土壤微生物碳源利用的AWCD与地上生物量呈显著正相关;万寿菊、黑心菊土壤微生物的Pielou均匀度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Gini多样性指数与土壤p H呈显著负相关。7、RDA(Redundancy Analysis,RDA)分析结果表明,影响4种植物土壤微生物变化的主要因素是有机碳和总氮。综上所述:不同浓度火炬树根水浸提液对4种菊科植物有一定的化感作用,主要表现为“低浓度促进,高浓度抑制”,但火炬树根水浸提液对万寿菊影响最大。不同浓度处理下,降低万寿菊土壤中的有机碳和总氮含量、土壤微生物对碳水化合物、羧酸类物质和多聚物类物质的利用及土壤微生物种群的数量和种群的多样性,因而影响了万寿菊的生长。本研究为火炬树化感作用对其他植物生长影响的研究提供了理论依据,并为火炬树在园林植物配置方面提供了理论指导,在城市生态建设及园林绿化方面具有重要意义。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S687
【图文】：

碳源利用,水浸提液,火炬树,土壤微生物

34 不同浓度的火炬树根水浸提液对土壤微生物碳源利用 AWCD 值的影Fig. 5.1 Effects of different concentrations of roots aqueous extractsm Rhus typhina on soil microbial carbon source utilizationAWCD values：（A）代表波斯菊；（B）代表百日草；（C）代表万寿菊；（D）代表黑心菊Note: (A) represents Cosmos bipinnata, (B) represents Zinnia elegans,(C) represents Tagetes erecta, (D) represents Rudbeckia hirta

碳源利用,土壤微生物,火炬树,水浸提液

同浓度火炬树根水浸提液对 4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值的影响未添加火炬树根水浸提液对 4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值的影响所示，未添加火炬树根水浸提液对 4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值（P < 0.05）。在 0 h - 12 h 时，4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值变化说明此时土壤微生物对碳源的利用较低；随着培养时间的延长，4 种植物土利用 AWCD 值，均呈现上升的变化趋势；4 种植物相比，万寿菊土壤微生AWCD 值均高于其他 3 种植物；当培养时间在 0 h - 156 h 时，4 种植物土壤用 AWCD 值由大到小依次为：万寿菊、波斯菊、黑心菊和百日草；而 156 h 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值为：万寿菊 > 波斯菊 > 百日草 > 黑心

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图 5.3 0.1 g mL-1火炬树根水浸提液对 4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD 值的影响Fig. 5.3 Effect of 0.1 g mL-1roots aqueous extracts from Rhus typhinaon soil microbial carbon source utilizationAWCD values of four plant species.2 g mL-1的火炬树根水浸提液对4 种植物土壤微生物碳源利用 AWCD值根水浸提液浓度为 0.2 g mL-1时，4 种植物土壤微生物 AWCD 值的影响加存在显著差异（P < 0.05）。如图 5.4 所示，万寿菊和波斯菊土壤微生D 值，随着培养时间的增加，两者土壤微生物对碳源的利用较为相似，土壤微生物碳源利用 AWCD 值始终低于波斯菊和万寿菊。培养时间在土壤微生物碳源利用的 AWCD 值，高于百日草，而培养时间超过 168 生物碳源利用的 AWCD 值高于黑心菊，AWCD 值变化曲线稳定后，4 对碳源的利用由大到小依次为万寿菊、波斯菊、百日草和黑心菊。

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