土壤微生物群落分布和多样性对保护性耕作的响应及其机制
发布时间：2021-10-11 13:13
旱作农业受特殊的气候、地形和水资源制约,加之不合理的农业管理措施,导致农田土壤养分流失,土地生产力下降,严重影响区域农业可持续发展。保护性耕作能够有效地改善土壤结构、保持土壤养分和水分,因此研究保护性耕作在旱作农田生态系统中的微生物作用机理具有重要意义。本研究立足旱作农业生产和农田生态现状,运用高通量测序和荧光定量PCR分子生物学技术,系统研究土壤微生物群落丰度、结构组成和多样性对保护性耕作措施的响应,并结合生态学和作物耕作学与栽培学知识,深入分析保护性耕作下,冬小麦生长过程中根际与非根际土壤微生物多样性的时空变化规律,明确保护性耕作措施影响小麦生长的微生物作用机理,为构建高效、生态、可持续的保护性耕作技术体系提供理论支撑。主要研究结果如下:（1）保护性耕作措施与传统耕作措施相比,使土壤非根际细菌群落多样性指数增加了378%。深松耕和免耕措施增加了芽孢杆菌属（占厚壁菌门的85%）的丰度,并且增加了α变形菌纲根瘤菌的相对丰度。总体而言,保护性耕作通过影响土壤氮素含量和颗粒机械组成增加有益功能细菌种群的丰度,并通过改变土壤有机碳含量和土壤物理结构,进而影响非根际土壤真菌多样性和系统发育结构...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国北方旱区农业划分图
施对微生物生态的影响可以通过菌根真菌（特别是丛枝菌根真菌研究（Jasper et al. 1991; Usuki et al. 2007）表明耕作是导致接种素。真菌菌丝在栽培土壤中形成延伸网络，并通过与幼苗接触而作分割，可能导致细胞内溶物的损失。此外，翻耕影响真菌孢子在土壤表面，使其受到较高的土壤温度和较强的拮抗压力，而在更为稳定（Andrade et al. 2003）。此外，大量研究表明（Muyzal. 2007），免耕能促进玉米根系的大量生长，促进玉米幼苗在作的吸收。土壤团聚体的稳定性与指示菌丝网络发育程度的球囊霉团聚体与菌根真菌关系密切（Jiang et al. 2011; Douds Jr et al. 20对土壤真菌造成不同程度的胁迫，传统耕作有利于特定真菌种群则会富集其他真菌种群，并建立更稳定的外部菌丝网络的环境，植根系的能力（Wu et al. 2007）。图 1-3 耕作对土壤生物生态的影响Fig.1-3 Effects of tillage on soil ecology（Roger-Estrade et al.2010）
与土壤微生物其他特性相比，目前针对土壤微生物多样性的研究常使用基于培养的传统技术对土壤微生物多样性进行分析，包括在微生物，然后进行种群的分离和表型鉴定。然而，这些技术无法模然环境中繁殖需要的所有条件。另外，许多微生物与泥沙颗粒聚合显微镜进行检测。随着现代分子生物学的发展，如变性梯度凝胶电深入探究土壤微生物群落结构和物种组成提供了新的机会（Muyl. 2011）。壤微生物生物量因其快速周转的特性而被认为是植物营养的重要来。尽管免耕土壤具有较高的微生物生物量，但会相应提高土壤的紧作物的生长（Ferreras et al. 2000; Jiang et al. 2005; Huang et al. 201表明，土壤微生物的变化，通常与假单胞菌属种群的繁殖相关，特与作物生长关系密切，但目前对保护性耕作影响根际微生物生态的这方面的相应研究（Simpfendorfer et al. 2002; Watt et al. 2006）。土壤微生物群落对农作措施的响应
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作方式对农田土壤理化因子和生物学特性的影响[J]. 李玉洁,王慧,赵建宁,皇甫超河,杨殿林. 应用生态学报. 2015(03)
[2]烟蚜在烤烟田分布动态的地统计学分析[J]. 夏鹏亮,刘映红,樊俊,谭军. 应用生态学报. 2015(02)
[3]保护性耕作在我国西北地区的应用现状及展望[J]. 刘选伟,王景立. 农业与技术. 2013(12)
[4]不同耕作方式对土壤微生物数量的影响[J]. 李桂喜,董存元,陈希元,岳燕军. 湖北农业科学. 2012(17)
[5]应用DGGE技术分析自然免耕土与普通耕作土细菌群落的多样性[J]. 马振刚,马淑华,张时恒,贾俊杰,李田,潘国庆,周泽扬. 江苏农业学报. 2011(06)
[6]西北地区保护性耕作技术的重要性[J]. 严廷桂. 经济研究导刊. 2011(16)
[7]耕作方式对华北冬小麦田土壤微生物生物量碳分布特征的影响[J]. 张明园,黄光辉,孔凡磊,陈阜,张海林. 生态环境学报. 2011(03)
[8]免耕对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响[J]. 董博,郭天文,曾骏,包兴国. 甘肃农业科技. 2010(10)
[9]免耕对小麦-玉米轮作下玉米季土壤微生物生物量碳、氮的影响[J]. 杨淑莉,朱安宁,张佳宝,陈效民,朱强根. 土壤通报. 2010(04)
[10]西北旱作农业区宜采用保护性耕作[J]. 张宗军,窦学诚. 现代农业科技. 2010(06)
本文编号：3430579
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
中国北方旱区农业划分图
施对微生物生态的影响可以通过菌根真菌（特别是丛枝菌根真菌研究（Jasper et al. 1991; Usuki et al. 2007）表明耕作是导致接种素。真菌菌丝在栽培土壤中形成延伸网络，并通过与幼苗接触而作分割，可能导致细胞内溶物的损失。此外，翻耕影响真菌孢子在土壤表面，使其受到较高的土壤温度和较强的拮抗压力，而在更为稳定（Andrade et al. 2003）。此外，大量研究表明（Muyzal. 2007），免耕能促进玉米根系的大量生长，促进玉米幼苗在作的吸收。土壤团聚体的稳定性与指示菌丝网络发育程度的球囊霉团聚体与菌根真菌关系密切（Jiang et al. 2011; Douds Jr et al. 20对土壤真菌造成不同程度的胁迫，传统耕作有利于特定真菌种群则会富集其他真菌种群，并建立更稳定的外部菌丝网络的环境，植根系的能力（Wu et al. 2007）。图 1-3 耕作对土壤生物生态的影响Fig.1-3 Effects of tillage on soil ecology（Roger-Estrade et al.2010）
与土壤微生物其他特性相比，目前针对土壤微生物多样性的研究常使用基于培养的传统技术对土壤微生物多样性进行分析，包括在微生物，然后进行种群的分离和表型鉴定。然而，这些技术无法模然环境中繁殖需要的所有条件。另外，许多微生物与泥沙颗粒聚合显微镜进行检测。随着现代分子生物学的发展，如变性梯度凝胶电深入探究土壤微生物群落结构和物种组成提供了新的机会（Muyl. 2011）。壤微生物生物量因其快速周转的特性而被认为是植物营养的重要来。尽管免耕土壤具有较高的微生物生物量，但会相应提高土壤的紧作物的生长（Ferreras et al. 2000; Jiang et al. 2005; Huang et al. 201表明，土壤微生物的变化，通常与假单胞菌属种群的繁殖相关，特与作物生长关系密切，但目前对保护性耕作影响根际微生物生态的这方面的相应研究（Simpfendorfer et al. 2002; Watt et al. 2006）。土壤微生物群落对农作措施的响应
【参考文献】：
期刊论文
[1]耕作方式对农田土壤理化因子和生物学特性的影响[J]. 李玉洁,王慧,赵建宁,皇甫超河,杨殿林. 应用生态学报. 2015(03)
[2]烟蚜在烤烟田分布动态的地统计学分析[J]. 夏鹏亮,刘映红,樊俊,谭军. 应用生态学报. 2015(02)
[3]保护性耕作在我国西北地区的应用现状及展望[J]. 刘选伟,王景立. 农业与技术. 2013(12)
[4]不同耕作方式对土壤微生物数量的影响[J]. 李桂喜,董存元,陈希元,岳燕军. 湖北农业科学. 2012(17)
[5]应用DGGE技术分析自然免耕土与普通耕作土细菌群落的多样性[J]. 马振刚,马淑华,张时恒,贾俊杰,李田,潘国庆,周泽扬. 江苏农业学报. 2011(06)
[6]西北地区保护性耕作技术的重要性[J]. 严廷桂. 经济研究导刊. 2011(16)
[7]耕作方式对华北冬小麦田土壤微生物生物量碳分布特征的影响[J]. 张明园,黄光辉,孔凡磊,陈阜,张海林. 生态环境学报. 2011(03)
[8]免耕对土壤有机碳和微生物碳含量及作物产量的影响[J]. 董博,郭天文,曾骏,包兴国. 甘肃农业科技. 2010(10)
[9]免耕对小麦-玉米轮作下玉米季土壤微生物生物量碳、氮的影响[J]. 杨淑莉,朱安宁,张佳宝,陈效民,朱强根. 土壤通报. 2010(04)
[10]西北旱作农业区宜采用保护性耕作[J]. 张宗军,窦学诚. 现代农业科技. 2010(06)
本文编号：3430579
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