不同基因型大豆行间覆膜土壤生态效应研究

论文摘要

在黑龙江省旱作农业区,季节性干旱和阶段性低温是制约这一地区作物生长发育的主要限制因素,因此开展旱作农业综合抗旱、增温技术的研究和推广具有重要的意义。为此,2006和2007年在黑龙江省七星农场科技园区进行了不同基因型大豆大垄垄上行间覆膜栽培田间对比试验,并于2007年进行了大豆根际微生物传统分离培养和根际细菌的DGGE分析。试验以垦丰15和垦丰16两个大豆品种为材料,设行间覆膜和不覆膜两个处理。研究了不同基因型大豆垄上行间覆膜处理土壤温度水分动态变化规律、增产效应和根际微生物多样性的影响,得到了不同基因型大豆覆膜处理与不覆膜处理条件下的土壤温度、水分、大豆根际微生物数量和DNA序列多样性及产量之间的差异,旨在阐明行间覆膜的增产机制,为不同基因型大豆行间覆膜应用提供理论依据。本研究获得的主要结论如下:1.行间覆膜处理具有良好的保持土壤水分和提高土壤温度效应。2a试验结果表明,行间覆膜处理减少了上层土壤水分的蒸发,调节土壤水分的空间分布,0～20cm土壤含水量一直高于不覆膜处理,覆膜处理使下层土壤水分向上层移动,导致20～30cm行间覆膜处理土壤含水量在试验前期高于不覆膜处理,之后低于不覆膜处理,增加了土壤水分供应的有效性;行间覆膜处理具有明显的增温效果,覆膜期间0～20cm土壤日平均增温2.24℃,提高了10cm、15cm和20cm处土层土壤温度,日平均地温分别增加0.93℃、0.89℃和0.79℃。行间覆膜处理明显增加了20时的土壤温度,5cm、10cm、15cm和20cm日平均增温分别为0.61℃、0.99℃、0.98℃和0.91℃,减缓了夜晚低温对大豆早期生长的不利影响。2.行间覆膜处理根际微生物总量始终高于不覆膜处理,在覆膜30d和45d具有显著性差异。行间覆膜促进了大豆根际细菌和放线菌的繁殖,抑制了大豆根际真菌的繁殖,揭膜后,处理组的这些影响逐渐恢复到正常水平。3.行间覆膜丰富了大豆根际细菌遗传多样性,覆膜处理30d、45d和60d细菌遗传多样性均大于不覆膜处理,覆膜处理增加了大豆根际多个细菌种群中细菌的数量,这些种群在DGGE指纹分析中被识别出来,聚类分析时垦丰15和垦丰16覆膜处理根际细菌聚为一类,说明行间覆膜对大豆根际细菌种群的影响大于品种的影响。揭膜后,行间覆膜对大豆根际细菌的影响逐渐消失。4.行间覆膜处理促进大豆早期生长发育,大豆各时期的株高、茎粗和干物质积累都明显高于不覆膜处理。2a试验结果表明,垦丰15和垦丰16行间覆膜处理大豆产量明显高于不覆膜处理;从产量构成来看,行间覆膜处理大豆百粒重高于不覆膜处理,说明行间覆膜大豆干物质转运总量明显高于不覆膜处理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 地膜覆盖技术的研究应用及推广
• 1.2 地膜覆盖的环境效应
• 1.2.1 地膜覆盖的增温效应
• 1.2.2 地膜覆盖的保水效应
• 1.2.3 地膜覆盖对土壤养分的影响
• 1.2.4 地膜覆盖的微生物效应
• 1.2.5 改善近地表的光热条件
• 1.3 地膜覆盖对作物生长发育和产量的影响
• 1.3.1 地膜覆盖加快作物生育进程
• 1.3.2 地膜覆盖促进根系生长发育
• 1.3.3 地膜覆盖促进作物同化器官的生长发育
• 1.4 土壤微生物多样性研究方法
• 1.4.1 传统微生物平板培养法
• 1.4.2 变性梯度凝胶电泳（DGGE）
• 1.5 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 实验地概况
• 2.1.2 供试材料及实验设计
• 2.1.3 仪器设备及药品
• 2.1.4 供试培养基
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 测定项目
• 2.2.2 土壤水分分析
• 2.2.3 大豆生物量测定
• 2.2.4 土壤根际微生物多样性分析
• 2.2.5 结果计算
• 3 结果与分析
• 3.1 行间覆膜对土壤水分与温度的影响
• 3.1.1 行间覆膜与土壤水分动态
• 3.1.2 行间覆膜对土壤温度的影响
• 3.2 行间覆膜对大豆根际微生物数量的影响
• 3.2.1 行间覆膜对大豆根际微生物总量的影响
• 3.2.2 行间覆膜对大豆根际细菌数量的影响
• 3.2.3 行间覆膜对大豆根际放线菌数量的影响
• 3.2.4 行间覆膜对大豆根际真菌数量的影响
• 3.3 行间覆膜处理大豆根际细菌种群DGGE 指纹图谱及多样性分析
• 3.3.1 土壤微生物总DNA 提取
• 3.3.2 土壤细菌 16S rDNA PCR 扩增产物检测
• 3.3.3 DGGE 指纹图谱分析
• 3.4 行间覆膜处理对大豆生物量及产量的影响
• 3.4.1 行间覆膜处理对大豆地上部分生长及生物量的影响
• 3.4.2 行间覆膜处理对大豆收获产量的影响
• 4 讨论
• 4.1 行间覆膜对大豆生长环境因子的影响
• 4.1.1 行间覆膜对土壤水分的影响
• 4.1.2 行间覆膜对土壤温度的影响
• 4.2 行间覆膜对根际微生物数量和多样性的影响
• 4.3 行间覆膜技术进一步研究推广的建议
• 4.4 研究展望
• 5 结论
• 5.1 行间覆膜对大豆田间土壤水分和温度的影响
• 5.2 行间覆膜对大豆根际微生物数量的影响
• 5.3 行间覆膜对大豆根际细菌遗传多样性的影响
• 5.4 行间覆膜对大豆生物量及产量的影响
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文