不同年限连作大豆根际微生物群落及生物量的动态变化研究

论文摘要

本文主要以不同年限连作大豆根际土壤为对象,采用微生物学传统培养法与Biolog技术,结合分子生态学PCR-DGGE技术对不同年限连作大豆根际微生物菌群结构组成变化进行了研究,分析了它们与土壤养分和大豆产量间的互作关系,进一步剖析了大豆连作障碍减产的原因。研究结果为揭示不同年限连作大豆根际土壤细菌群落结构多样性及其变化规律和大豆连作减产机理提供依据。本试验所采集的试验土壤样品来自于黑龙江省农业科学院土壤肥料与环境资源研究所1995年开始建立的黑土大豆连作长期定位试验区内。本文测定了成熟期大豆根际土壤中的可培养的细菌、放线菌和真菌三类微生物数量,分析结果表明：大豆连作可使大豆根际可培养的微生物菌群总量降低,其中细菌菌群的数量减少,真菌菌群的数量增加,放线菌菌群的数量以一个较小数量范围内的不规律波动变化。试验分析得出细菌总量占可培养微生物总量的72.09%～93.36%,与正茬相比,从迎茬开始到连作10年的处理大豆根际土壤中的细菌含量减少了9.33%-57.76%,其中以连6处理减小细菌数量最多,减少细菌数量为1.11×106个/g干土,减少57.76%。从迎茬到连作6年,真菌数量有显著增加,处理均高于正茬真菌数量（高于正茬43.78%～88.44%）,连作12年处理表现出与正茬较大的变化,高于正茬真菌数量88.52%。放线菌各处理数量变化总量不明显,表现出不规律的增减状态,迎茬比正茬增加数量最多,增加17.80%,连12处理减少最多,减少59.12%。对不同年限连作大豆根际土壤养分进行了测定,养分变化表现为：与正茬相比较,大豆在迎茬时,根际土壤全氮、钾,速效氮、磷、钾,以及pH值均下降。土壤速效磷与土壤细菌数量呈正相关极显著水平,相关系数r=0.68**（P<0.01）,即随着土壤中速效磷含量的提高,细菌数量相应的增加。根际细菌数量与根际土壤全磷、速效钾含量相关性呈显著水平,r=-0.53*和r=0.59*。对大豆成熟期的各项产量指标进行测定,分析连作对大豆产量的影响,结果表明,连作可使大豆减产。与正茬相比,从迎茬到连作9年的各处理都表现出减产的结果。产量规律呈现波浪式不规则变化,连续几年上升后又连续几年下降的规律。但所测得产量之间相互差异达到了极显著水平。大豆产量随着连作年限增加而产生的关系为：连10>正茬>连11>连13>连2>连12>连15>连5>连8>连4>迎茬>连6>连3>连9>连7。本文分析了连作大豆根际土壤细菌群落结构多样性,得出结论：连作导致大豆根际细菌群落结构发生变化,各处理间相似度均不足75%。在正茬和连9处理后大豆根际土壤存在两种菌,它们同假单胞杆菌具有较高的相似性,是否具有生防功能尚需试验确定。通过不同年限连作大豆根际土壤不同生育期的微生物量碳测定表明,大豆根际土壤微生物碳在大豆生长时期的变化与止茬大豆在大豆各个生长时期的变化规律一致。苗期的微生物量碳较低,盛花期升高,之后于鼓励期相对最低,成熟期升高。在大豆的不同生育期内,根际土壤微生物量碳含量为正茬>迎茬>连作2年。大豆成熟期根际微生物量碳与大豆产量呈正相关显著水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及研究意义
• 1.1.1 我国大豆生产概况
• 1.1.2 大豆连作引起大豆生产障碍的主要因子分析
• 1.1.3 研究的意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 大豆连作对微生物区系的影响
• 1.2.2 土壤微生物区系的研究方法
• 1.3 论文研究内容与技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 大豆连作试验区基本概况
• 2.2 试验材料
• 2.2.1 供试大豆品种
• 2.2.2 试验用肥及管理
• 2.2.3 样品的采集和制备方式
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 土壤可培养微生物数量的测定
• 2.3.2 土壤养分的测定
• 2.3.3 土壤微生物生物量碳的测定
• 2.3.4 Biolog法分析细菌群落多样性
• 2.3.5 PCR-DGGE法解析不同年限连作大豆根际土壤细菌多样性
• 2.4 数据处理与统计方法
• 第三章 结果与分析
• 3.1 连作对大豆根际土壤可培养微生物数量的影响
• 3.1.1 细菌数量的测定结果
• 3.1.2 真菌数量的测定结果
• 3.1.3 放线菌数量的测定结果
• 3.1.4 各处理间可培养微生物数量差异分析
• 3.1.5 小结
• 3.2 连作对大豆根际土壤养分的影响
• 3.2.1 连作对大豆根际土壤全量养分的影响
• 3.2.2 连作对大豆根际土壤速效养分的影响
• 3.2.3 连作对土壤有机质含量和pH值的影响
• 3.2.4 小结
• 3.3 根际土壤可培养微生物与养分的相关性分析
• 3.4 连作对大豆生长特性的影响
• 3.4.1 大豆成熟期生长状况调查结果
• 3.4.2 连作对大豆产量的影响
• 3.5 连作大豆根际土壤细菌代谢功能多样性的影响
• 3.6 连作大豆根际土壤细菌群落结构多样性的影响
• 3.6.1 提取的土壤总DNA
• 3.6.2 大豆根际土壤基因16S rDNA V3区PCR扩增
• 3.6.3 变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析
• 3.6.4 细菌遗传多样性分析
• 3.6.5 DGGE聚类分析
• 3.6.6 DGGE优势电泳条带的测序结果
• 3.6.7 发育树的构建与分析
• 3.7 连作大豆不同时期大豆根际土壤微生物量碳的变化影响
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历