硅藻页岩对水稻根际土壤及微生物群落的影响

论文摘要

目前,因农田土壤开垦过度、肥料施用过量,导致土壤环境被破坏、肥力下降,严重阻碍农田土壤的可持续利用。硅藻页岩由于有丰富的纳米微孔、超强吸附等优良特性,向土壤中施用硅藻页岩可以改善土壤环境,促进作物生长。因此,本研究设置了施用硅藻页岩的水稻试验区,于初次施肥时一次性添加硅藻页岩粉0kg/hm2（CK）、150kg/hm2（DS10）、300kg/hm2（DS20）、600kg/hm2（DS40）,在水稻成熟期采集试验田中水稻根际的土壤样品,测定土壤理化性质及酶活性,并采用Illumina Miseq测序技术,研究不同剂量的硅藻页岩对水稻根际土壤中细菌及真菌群落丰度、多样性及结构的影响,解析硅藻页岩与土壤理化因子和微生物群落间的关系。本研究为农业上合理施用硅藻页岩资源提供参考依据。主要的研究结果如下:1.硅藻页岩施用后土壤pH值降低了1.73%-6.14%,全氮含量增加了20.69%-51.72%,速效氮含量增加了25.05%-32.76%,速效钾含量增加了19.05%-38.78%。土壤有机碳含量在DS10和DS20处理中增加了46.21%和32.94%,土壤全磷含量在DS10和DS20处理中增加了24.97%和17.52%,土壤速效磷含量在DS40处理中降低了20.34%,土壤全钾含量在各硅藻页岩处理中均没有发生显著变化。2.硅藻页岩施用后土壤脱氢酶活性显著降低,过氧化氢酶活性没有显著改变,蔗糖酶活性增加了18.03%-45.48%,淀粉酶活性增加了19.66%-37.06%,纤维素酶活性增加了11.71%-169.49%。土壤脲酶活性在DS10和DS20处理中增加了21.31%和29.51%,在DS40处理中降低了50%。土壤酸性磷酸酶活性在DS10处理中增加了24.05%,在DS20处理中无显著变化,在DS40处理中降低了19.59%。硅藻页岩施用过后,土壤各种酶活性与理化性质具有不同程度的相关关系。3.硅藻页岩施用后土壤细菌群落丰富度指数降低了0.28%-1.02%,多样性指数降低了0.33%-1.96%;土壤真菌群落丰富度指数降低了7.98%-34.51%,多样性指数在DS10处理中增加了20.14%,在DS40和DS20处理中降低了21.49%和46.23%。主成分分析表明,硅藻页岩改变了土壤细菌及真菌群落的结构。群落组成分析显示,硅藻页岩影响了土壤细菌及真菌群落组成,变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门为优势细菌门,子囊菌门和担子菌门为优势真菌门。与对照处理相比,变形菌门相对丰度在DS40处理中增加了3.33%,绿弯菌门相对丰度在硅藻页岩的各处理中增加了3.64%-14.06%,硝化螺旋菌门相对丰度在DS10和DS40处理中增加了8.33%和11.43%,子囊菌门在DS20处理中增加了24.77%,在DS10和DS40处理中降低了9.48%和17.32%。物种与环境因子关联分析表明,土壤速效氮、全氮、全磷、全钾与细菌群落组成有极显著相关关系,土壤速效磷、速效氮与真菌群落组成有极显著相关关系,说明硅藻页岩施用后土壤细菌及真菌群落结构的变化可能由土壤理化性质的改变间接引起。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 根际土壤及微生物研究概况
•     1.1.1 根际土壤
•     1.1.2 根际土壤微生物的研究
•   1.2 硅藻页岩研究概况
•   1.3 本研究的目的和意义
• 第2章 硅藻页岩对水稻根际土壤理化性质的影响
•   2.1 引言
•   2.2 材料和方法
•     2.2.1 试验材料
•     2.2.2 试验设计
•     2.2.3 样品采集
•     2.2.4 试验仪器
•     2.2.5 试验方法
•     2.2.6 数据处理和统计分析
•   2.3 结果和分析
•     2.3.1 施用硅藻页岩土壤pH值的测定
•     2.3.2 施用硅藻页岩土壤有机碳的测定
•     2.3.3 施用硅藻页岩土壤全氮的测定
•     2.3.4 施用硅藻页岩土壤全磷的测定
•     2.3.5 施用硅藻页岩土壤全钾的测定
•     2.3.6 施用硅藻页岩土壤速效氮的测定
•     2.3.7 施用硅藻页岩土壤速效磷的测定
•     2.3.8 施用硅藻页岩土壤速效钾的测定
•     2.3.9 土壤各项理化性质间的相关性分析
•     2.3.10 土壤理化性质与硅藻页岩添加量的相关关系
•   2.4 本章小结
• 第3章 硅藻页岩对水稻根际土壤酶活性的影响
•   3.1 引言
•   3.2 材料和方法
•     3.2.1 试验材料
•     3.2.2 试验设计
•     3.2.3 样品采集
•     3.2.4 试验仪器
•     3.2.5 试验方法
•     3.2.6 数据处理和统计分析
•   3.3 结果和分析
•     3.3.1 施用硅藻页岩土壤脱氢酶活性的测定
•     3.3.2 施用硅藻页岩土壤过氧化氢酶活性的测定
•     3.3.3 施用硅藻页岩土壤脲酶活性的测定
•     3.3.4 施用硅藻页岩土壤酸性磷酸酶活性的测定
•     3.3.5 施用硅藻页岩土壤蔗糖酶活性的测定
•     3.3.6 施用硅藻页岩土壤淀粉酶活性的测定
•     3.3.7 施用硅藻页岩土壤纤维素酶活性的测定
•     3.3.8 土壤酶与理化性质的相关关系
•   3.4 本章小结
• 第4章 硅藻页岩对水稻根际土壤微生物群落的影响
•   4.1 引言
•   4.2 材料和方法
•     4.2.1 试验材料
•     4.2.2 试验设计
•     4.2.3 样品采集
•     4.2.4 试验仪器
•     4.2.5 试验方法
•     4.2.6 数据处理和统计分析
•   4.3 结果和分析
•     4.3.1 样本有效序列数据量
•     4.3.2 微生物群落多样性
•     4.3.3 微生物类群分析
•     4.3.4 主成分分析
•     4.3.5 群落组成分析
•     4.3.6 物种与环境因子的关联分析
•   4.4 本章小结
• 第5章 讨论
•   5.1 硅藻页岩对水稻根际土壤理化性质的影响
•   5.2 硅藻页岩对水稻根际土壤酶活性的影响
•   5.3 硅藻页岩对水稻根际土壤微生物群落的影响
•     5.3.1 硅藻页岩施用后土壤微生物丰度的变化
•     5.3.2 硅藻页岩施用后土壤微生物群落多样性的变化
•     5.3.3 硅藻页岩施用后土壤微生物群落结构的变化
•   5.4 后续研究建议
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于涵

导师: 王晓萍

关键词: 硅藻页岩,土壤理化性质,土壤酶,测序,土壤微生物群落

来源: 哈尔滨师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农艺学,农作物

单位: 哈尔滨师范大学

分类号: S154.3;S511

总页数: 73

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