雷竹林存留有机覆盖物对土壤微生物量的影响及高效促腐菌株筛选

论文摘要

雷竹（Phyllostachys proecox）是出笋早、产量高、笋味鲜美的优良散生笋用竹种,在我国长江以南部分省区有规模化栽培。从20世纪90年代初开始推广应用雷竹林有机材料林地覆盖竹笋早出技术,显著地提前了竹笋萌发出土时间,满足了市场供应淡季对鲜笋的大量需求,极大地提高了笋用竹林的经济效益。但长期的有机材料林地覆盖也对竹林产生了不利的影响,最突出的表现为林地覆盖导致了竹林立地生产力的衰退,而难以在短期内自然分解的有机覆盖物在林地中大量存留是竹林退化的主要原因之一。为此,开展土壤微生物对林地覆盖的响应和有机覆盖物降解微生物等研究,这对于退化竹林恢复,促进笋用竹林可持续经营等均具有重要的现实意义。本研究以不同覆盖年限雷竹林土壤为研究对象,通过土壤养分、微生物量时空变化规律的研究,旨在阐明雷竹林土壤对林地覆盖的生物学、生态学响应；针对一些有机覆盖物自然条件下难以降解的现实问题,从长期覆盖的雷竹林土壤和腐烂覆盖物中分离筛选具有高效降解有机覆盖物能力的菌株,并摸清其主要生物学特性,优化出高效降解菌株的产酶条件。研究成果总结如下：1.林地覆盖对雷竹林土壤主要养分的影响雷竹林土壤有机质含量随林地覆盖年限的增加而升高,覆盖1a、3a、6a的林地0-10cm土层土壤有机质含量分别比对照提高7.64%、14.07%和36.16%；土壤全氮和碱解氮含量随林地覆盖年限变化不明显,土壤C/N增大,覆盖6a林地0-10cm土层土壤C/N是对照的1.42倍；土壤全磷含量随林地覆盖年限的增加而降低,覆盖6a的林地土壤全磷含量仅为对照的55.17%,有效磷含量随林地覆盖年限增加而升高,覆盖6a的林地土壤有效磷含量比对照提高108.19%；土壤全钾和速效钾含量随林地覆盖年限的增加而呈先增加后降低的变化规律,覆盖3a的林地土壤全钾和速效钾含量最高,分别是对照土壤的1.42倍和4.55倍；土壤pH值随林地覆盖年限的增加而降低,1a、3a、6a雷竹林0-10cm土层pH值分别比对照降低18.18%、24.04%和31.72%。2.林地覆盖对雷竹林土壤微生物的影响随林地覆盖年限的增加,雷竹林土壤微生物总量减少,覆盖6a的林地微生物总量仅为对照的28.42%；覆盖期间土壤以细菌为优势种群,占微生物总量的90%以上,覆盖结束后真菌所占比例开始上升,放线菌极少被检测到；0-10cm土层中6a的林地土壤微生物量碳和磷含量分别比对照林地下降了64.13%和90.64%,微生物量氮随覆盖年限变化不明显；在覆盖期间,不同覆盖年限林地土壤微生物量碳和氮含量的峰值均出现在2月份,而土壤微生物量磷含量峰值出现在1月份。3.有机覆盖物高效降解微生物分离筛选和鉴定从腐烂的稻草、砻糠和长期林地覆盖的雷竹林土壤中初筛获得38株能产生纤维素酶的菌株,通过发酵液滤纸酶活测定,最终确定菌株2.1为目的菌株。通过形态学特征、26SrDNA序列测定和系统发育树构建,确定菌株2.1与草酸青霉（Penicillium oxalicum）亲缘关系最近。4.目的菌株产酶条件优化对菌株2.1进行产酶条件优化,确定其最佳碳源为秸秆（25g·L-1）,最佳氮源为牛肉膏（2.5 g·L-1）,培养基中对酶活力影响较大的无机盐为FeCl3（0.01 g·L-1）和KH2PO4 （1.5 g·L-1）,最适培养条件为pH值3.0-5.0,温度30-40℃,培养时间5d。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 文献综述
• 1.1 林地覆盖经营对雷竹林土壤性状的影响
• 1.1.1 土壤物理性质变化
• 1.1.2 土壤温度变化
• 1.1.3 土壤pH值变化
• 1.1.4 土壤主要养分含量变化
• 1.1.5 土壤重金属含量变化
• 1.1.6 土壤酶活变化
• 1.1.7 土壤微生物变化
• 1.2 土壤微生物量的测定
• 1.3 纤维素及其降解菌
• 1.3.1 纤维素的分子结构
• 1.3.2 纤维素酶
• 1.3.3 纤维素酶活力的测定
• 1.3.4 能够降解纤维素的微生物种类
• 2. 立题目的与意义
• 3. 材料与方法
• 3.1 研究区域概况
• 3.2 实验材料
• 3.3 实验仪器
• 3.4 样品采集
• 3.5 土壤养分测定
• 3.6 土壤微生物分离计数
• 3.7 土壤微生物量C的测定
• 3.8 土壤微生物量N的测定
• 3.9 土壤微生物量P的测定
• 3.10 纤维素降解菌的分离
• 3.10.1 样品的富集培养
• 3.10.2 初筛
• 3.10.3 复筛
• 3.11 平板上菌落形态观察（点植培养法）
• 3.12 显微镜下形态特征观察
• 3.13 26S rDNA基因序列分析
• 3.13.1 菌株DNA提取
• 3.13.2 DNA纯度和浓度监测
• 3.13.3 PCR扩增
• 3.13.4 扩增产物测序
• 3.13.5 Genbank比对
• 3.14 目的菌株产酶条件优化
• 3.14.1 培养时间对菌株酶活力的影响
• 3.14.2 起始pH值对菌株酶活力的影响
• 3.14.3 培养温度对菌株酶活力的影响
• 3.14.4 碳源对菌株酶活力的影响
• 3.14.5 氮源对菌株酶活力的影响
• 3.14.6 无机盐对菌株酶活力的影响
• 3.14.7 正交实验
• 4. 结果与分析
• 4.1 林地覆盖对雷竹林土壤主要养分和pH值的影响
• 4.2 林地覆盖对雷竹林土壤微生物种群的影响
• 4.3 林地覆盖对雷竹林土壤微生物量碳的影响
• 4.3.1 林地覆盖雷竹林土壤微生物量碳动态变化
• 4.3.2 林地覆盖雷竹林土壤微生物量碳差异性分析
• 4.4 林地覆盖对雷竹林土壤微生物量氮的影响
• 4.4.1 林地覆盖雷竹林土壤微生物量氮动态变化
• 4.4.2 林地覆盖雷竹林土壤微生物量氮差异性分析
• 4.5 林地覆盖对雷竹林土壤微生物量磷的影响
• 4.5.1 林地覆盖雷竹林土壤微生物量磷动态变化
• 4.5.2 林地覆盖雷竹林土壤微生物量磷差异性分析
• 4.6 有机覆盖物高效降解菌株的分离筛选
• 4.6.1 初筛
• 4.6.2 复筛
• 4.7 目的菌株菌落形态观察
• 4.8 目的菌株显微镜下形态特征观察
• 4.9 26S rDNA基因序列分析
• 4.9.1 DNA纯度和浓度监测
• 4.9.2 菌株26S rDNA序列测定
• 4.10 目的菌株产酶条件优化
• 4.10.1 培养时间对菌株2.1酶活力的影响
• 4.10.2 起始pH值对菌株2.1酶活力的影响
• 4.10.3 温度对菌株2.1酶活力影响
• 4.10.4 碳源对菌株2.1酶活力的影响
• 4.10.5 氮源对菌株2.1酶活力的影响
• 4.10.6 无机盐对菌株酶活力的影响
• 4.10.7 正交试验
• 5. 讨论
• 5.1 林地覆盖对雷竹林土壤主要养分的影响
• 5.2 林地覆盖对雷竹林土壤微生物的影响
• 5.3 有机覆盖物高效降解微生物分离筛选
• 5.4 目的菌株鉴定
• 5.5 目的菌株产酶条件优化
• 6. 结论
• 6.1 林地覆盖对雷竹林土壤主要养分的影响
• 6.2 林地覆盖对雷竹林土壤微生物的影响
• 6.3 有机覆盖物高效降解微生物分离筛选和鉴定
• 6.4 目的菌株产酶条件优化
• 参考文献
• 致谢
• 附录