覆盖模式下黄土高原苹果园土壤质量提升效应的微生物学机制

发布时间：2024-06-14 21:51

　　土壤质量提升是确保农业生态系统健康可持续发展的根本保证。长期以来,黄土高原苹果园普遍采用传统的清耕制土壤管理模式,导致了土壤结构破坏、水土流失、土壤有机碳下降、生物多样性降低等一系列土壤质量下降的问题。推行提升果园土壤质量的生草覆盖、秸秆覆盖、园艺地布覆盖等现代的果园可持续土壤管理模式,使苹果生产与生态环境协调发展,成为促进该区域苹果产业健康高效持续发展的重大现实需求。土壤微生物是衡量土壤质量的重要指标,其在养分保持与供应、侵蚀控制、改善土壤结构以及肥水高效利用中起着重要作用,因此,揭示土壤微生物的群落组成、多样性和功能对于提高农业生态系统内部循环的调节功能以及土壤质量提升具有重要作用。然而,目前有关覆盖模式对黄土高原苹果园土壤质量的提升效应及其微生物学机制的研究还很薄弱。因此,本研究基于长期定位试验,测定不同覆盖措施下土壤理化性质和酶活性,并利用高通量(16Sr RNA和ITS)和宏基因组测序等分子生物学方法分析不同覆盖措施下土壤微生物群落和功能多样性的特征以及典型生草覆盖下土壤微生物演变过程,揭示了不同覆盖模式下果园土壤质量的提升效应以及微生物学机制。取得的主要结果如下:(1)有机...

【文章页数】：148 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的背景与意义
    1.2 覆盖措施的应用与发展
        1.2.1 覆盖技术
        1.2.2 覆盖措施对土壤水分和温度的影响
        1.2.3 覆盖措施对土壤养分的影响
        1.2.4 土壤微生物参与的土壤生态服务
        1.2.5 覆盖措施对土壤微生物群落和酶活性的影响
        1.2.6 覆盖措施对作物生长和产量的影响
        1.2.7 覆盖措施对生态环境的影响
    1.3 土壤微生物多样性研究方法的应用与进展
        1.3.1 依赖于培养的传统分析方法
        1.3.2 基于PCR分析的低至中分辨率指纹识别方法
        1.3.3 高通量测序技术
        1.3.4 基于宏基因组学的微生物潜在功能分析
    1.4 当前研究存在的不足
    1.5 本研究的目的和意义
    1.6 研究内容与技术路线
        1.6.1 覆盖措施对果园土壤理化性质和微生物群落结构的影响
        1.6.2 覆盖措施对果园土壤酶活性以及微生物群落功能多样性的影响
        1.6.3 长期生草覆盖对果园土壤养分以及微生物群落结构与功能多样性的影响
        1.6.4 生草覆盖下果园土壤养分以及微生物群落结构组成的时空效应
        1.6.5 技术路线
第二章 不同覆盖措施对果园土壤理化性质和微生物群落结构的影响
    2.1 材料与方法
        2.1.1 试验区概况
        2.1.2 试验材料
        2.1.3 试验设置
        2.1.4 样品采集
        2.1.5 样品测定
        2.1.6 数据分析
    2.2 结果与分析
        2.2.1 覆盖措施对苹果园土壤理化性质的影响
        2.2.2 覆盖措施对苹果园土壤微生物群落丰度的影响
        2.2.3 覆盖措施对苹果园土壤微生物群落Alpha多样性的影响
        2.2.4 覆盖措施对苹果园土壤微生物群落Beta多样性的影响
        2.2.5 覆盖措施对果园土壤微生物群落结构组成的影响
        2.2.6 覆盖措施下土壤微生物和环境因子的相关关系
        2.2.7 覆盖措施下微生物种群之间的网络相关性
    2.3 讨论
        2.3.1 覆盖措施对果园土壤肥力的影响
        2.3.2 覆盖措施对果园土壤微生物多样性的影响
        2.3.3 覆盖措施对果园土壤中细菌群落组成的影响
        2.3.4 覆盖措施对果园土壤中真菌群落组成的影响
        2.3.5 覆盖措施对果园土壤微生物类群之间的相互作用的影响
    2.4 小结
第三章 不同覆盖措施对果园土壤微生物功能多样性的影响
    3.1 材料和方法
        3.1.1 试验地点
        3.1.2 试验设置
        3.1.3 样品采集
        3.1.4 样品测定
        3.1.5 数据分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 覆盖措施对果园土壤酶活性和酶编码基因丰度的影响
        3.2.2 覆盖措施下果园土壤酶活性与环境因子的关系
        3.2.3 覆盖措施对果园土壤微生物中编码碳氮循环酶的基因和固碳基因丰度的影响
        3.2.4 覆盖措施对土壤微生物中碳水化合物酶的家族基因丰度的影响
        3.2.5 覆盖措施对果园土壤微生物代谢通路基因丰度的影响
    3.3 讨论
        3.3.1 覆盖措施对果园土壤碳氮循环酶的活性和酶编码基因丰度的影响
        3.3.2 覆盖措施对果园土壤中编码碳水化合物酶基因丰度的影响
        3.3.3 覆盖措施对果园土壤微生物代谢通路基因丰度的影响
    3.4 小结
第四章 长期生草对土壤微生物群落结构与功能多样性的影响
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验地点
        4.1.2 试验设置
        4.1.3 样品采集
        4.1.4 样品测定
        4.1.5 数据分析
    4.2 结果与分析
        4.2.1 长期生草覆盖对果园土壤理化性质的影响
        4.2.2 长期生草覆盖对果园土壤碳氮循环酶活性的影响
        4.2.3 长期生草覆盖下果园土壤碳氮循环酶活性和土壤环境因子的关系
        4.2.4 长期生草覆盖对果园土壤微生物群落结构组成的影响
        4.2.5 长期生草覆盖对果园土壤中能够分泌碳循环酶的微生物群落的影响
        4.2.6 长期生草覆盖下土壤微生物群落与土壤环境因子的关系
        4.2.7 长期生草覆盖对果园土壤微生物群落Alpha多样性的影响
        4.2.8 长期生草覆盖对果园土壤微生物群落Beta多样性的影响
        4.2.9 长期生草覆盖对果园土壤中编码碳水化合物酶基因的影响
        4.2.10 长期生草覆盖对果园土壤降解酶编码基因丰度的影响
        4.2.11 长期生草覆盖对果园土壤微生物群落代谢通路基因丰度的影响
    4.3 讨论
        4.3.1 长期生草覆盖对果园土壤肥力的影响
        4.3.2 长期生草覆盖对果园土壤碳氮循环酶活性的影响
        4.3.3 长期生草覆盖对果园土壤微生物群落多样性的影响
        4.3.4 长期生草覆盖对果园土壤细菌的群落结构组成的影响
        4.3.5 长期生草覆盖对果园土壤真菌的群落结构组成的影响
        4.3.6 长期生草覆盖下土壤微生物群落和环境因子之间的相互关系
        4.3.7 长期生草覆盖对果园土壤碳水化合物酶家族的基因丰度的影响
        4.3.8 长期生草覆盖对土壤微生物代谢通路基因丰度的影响
    4.4 小结
第五章 果园生草下土壤养分和微生物群落的时间效应与空间特征
    5.1 材料和方法
        5.1.1 试验地点
        5.1.2 试验设置
        5.1.3 样品采集
        5.1.4 样品测定
        5.1.5 数据分析
    5.2 结果与分析
        5.2.1 不同年限生草覆盖下果园土壤理化性质的特征
        5.2.2 不同年限生草覆盖下果园土壤酶活性
        5.2.3 不同年限生草覆盖对果园土壤细菌和真菌群落多样性的影响
        5.2.4 不同年限生草覆盖下果园土壤微生物群落结构组成的特征
        5.2.5 土壤理化性质与微生物群落的关系
    5.3 讨论
        5.3.1 不同年限生草覆盖对果园土壤养分和碳氮磷循环酶活性的影响
        5.3.2 不同年限生草覆盖下果园土壤微生物群落结构的时空变化
        5.3.3 不同年限生草覆盖下果园土壤微生物群落结构多样性的时空变化
        5.3.4 不同年限生草覆盖下影响微生物群落演变的关键土壤环境因子
    5.4 小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 主要创新点
    6.3 研究展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3994470