南方水稻土不同种植模式下微生物多态性研究

论文摘要

微生物及土壤酶在农业生态系统中营养元素循环、有机物质的形成和分解、土壤肥力的保持和提高、生态环境改善、植物生长发育的调节、作物病虫害防治等方面起着极其重要的作用。本研究采用了传统土壤微生物的分析方法及分子生物学的方法(DGGE)对南方3个试验点(广州、博罗、深圳)三种种植模式下土壤养分、土壤三大类群微生物数量、土壤酶活性以及土壤微生物多样性的变化进行了研究,主要结果如下:1、3个试验点土壤养分含量的测定看出(表3),各模式完成一个种植周期后,养分含量基本上以0～15cm土层高于15～30cm土层;不同模式对养分含量的影响较大,0～15cm土层以“123种植模式”有利于有机质含量的增加,与休闲轮作模式、差异显著;15～30cm土层变化不大;0～15cm土层碱解氮含量基本上为蔬菜连作模式>“123种植模式”>休闲轮作模式,且前两者与后者之间差异显著,15～30cm土层也同样如此;土壤速效磷含量无论是0～15cm土层还是15～30cm土层,其含量都表现为“123种植模式”>蔬菜连作模式>休闲轮作模式模式,且三种模式之间均差异显著。速效钾含量的变化无规律性。整个模式完成后“123种植模式”下土壤pH值有所提高,且与其它模式达到显著差异,连作模式则有降低趋势。以上分析表明,不同的种植模式对土壤养分有较大影响,综合来看,RVCs模式有利于土壤养分的提高。2、土壤微生物数量的变化主要考察了细菌、真菌、放线菌。试验中不同模式下细菌和放线菌数量的变化规律基本是:1)蔬菜连作模式﹤休闲轮作模式﹤“123种植模式”,真菌则反之;“123种植模式”有促使土壤向高肥力的“细菌型”演变的趋势。2)微生物数量在土层深度上基本都表现为0~15cm>15~30cm土层;3)微生物数量季节变化不明显。3、土壤酶主要测定了蔗糖酶、酸性磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性的变化。本试验结果表明,不同模式下酶活性的土层规律为0~15cm>15~30cm。不同模式之间其活性大小变化为:蔗糖酶、酸性磷酸酶表现出蔬菜连作模式﹤休闲轮作模式﹤“123种植模式”,过氧化氢酶与多酚氧化酶则呈相反的趋势,脲酶活性变化规律性不强,表明“123种植模式”有利于土壤肥力的提高。相关性分析表明,土壤养分的变化与土壤酶的变化及土壤微生物数量关系密切。4、分子生物学试验采用了16SrDNA区及18SrDNA序列,以此为指标来考察土壤中细菌和真菌的群落变化。试验表明不同种植模式下条带的数量及亮度有较大区别,细菌条带要明显多于真菌,且有几条特征性条带在发生了明显的变化,丰度增加,说明这些条带所对应的微生物与种植模式对土壤生态系统带来的影响密切相关。对各个泳道的16SrDNA的V3区18SrDNA条带进行多样性分析表明:土壤细菌类群的多样性指数及均匀度指数均表现为蔬菜连作模式<休闲轮作模式<“123种植模式”。真菌类群则为“123种植模式”<休闲轮作模式<蔬菜连作模式。说明“123种植模式”明显提高土壤细菌和真菌类群的多样性,蔬菜连作模式明显降低土壤细菌和真菌类群的多样性,而土壤可培养真菌数量显著增加,使土壤中某些单一菌株成为优势种群,增加了土壤土传病害发生的风险性。研究将传统的分析方法和DGGE图谱进行对比分析,可知它们之间有一定的对应性。试验表明,3种模式相比较,以“123种植模式”下土壤微生物生态系统的变化趋势最优,同时该模式由于种植了一季水稻,增加了粮食产量,生态效益与经济效益俱好,实现了农田综合效益最大化,对南方农业的可持续发展具有积极意义。

论文目录

• 摘要
• Summary
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 稻（菜）田123 种植模式的提出
• 1.1.2 稻（菜）田123 种植模式的科学与技术内涵
• 1.2 连作障碍产生的机理研究进展
• 1.2.1 土壤养分失衡
• 1.2.2 土壤盐分积累和盐害
• 1.2.3 土壤pH 值
• 1.2.4 土壤生物学特性
• 1.2.5 有毒物质的积累
• 1.3 水旱轮作对改善土壤理化性状的影响
• 1.3.1 土壤理化性状
• 1.3.2 土壤生物学性状
• 1.4 土壤微生物与植物的相互作用及土壤的生物修复
• 1.5 土壤酶及土壤微生物作为评价土壤肥力的研究
• 1.6 土壤微生物学的研究方法进展
• 1.6.1 土壤微生物的传统研究方法
• 1.6.2 微生物分子生物学的研究方法
• 1.7 本研究目的及意义
• 第二章 不同种植模式下土壤微生物数量及土壤酶活性的变化
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验地的选择
• 2.1.2 试验设计
• 2.1.3 土样的采集与处理
• 2.1.4 测定项目及方法
• 2.1.5 数据处理
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 不同种植模式对土壤养分含量的影响
• 2.2.2 不同种植模式下土壤微生物数量的变化
• 2.2.3 不同种植模式下土壤酶活性的变化
• 2.2.4 土壤肥力因素的相关性分析
• 2.3 讨论与结论
• 第三章 不同种植模式下土壤微生物区系的分析
• 3.1 材料与仪器
• 3.1.1 土样的采集
• 3.1.2 试验试剂
• 3.1.3 试验仪器
• 3.1.4 实验方法
• 3.1.5 多样性指数
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 DNA 的提取
• 3.2.2 PCR 扩增产物
• 3.2.3 不同种植模式下DGGE 图谱分析
• 3.3 讨论与结论
• 第四章 主要结论及问题与展望
• 4.1 主要结论
• 4.2 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简介
• 导师简介