微生物肥料对玉米根际土壤微环境的影响

论文摘要

玉米是我国重要的粮食作物之一,在农业经济发展中占有重要的地位。近年来随着化肥的大量使用,给农田土壤带来了大量问题。土壤微生物是构成土壤生态系统的重要成分,在土壤碳、氮循环和转化等生态系统功能过程中扮演者重要的角色。因此,研究微生物肥料对玉米根际土壤微环境的影响,对于改善土壤环境、提高土壤肥力水平和调控土壤生态系统具有十分重要的意义。本研究通过田间试验,探讨了五种不同施肥处理对玉米生育期内根际土壤酶活性、土壤养分和土壤细菌群落结构和功能的影响。研究结果表明:(1)玉米生育期内土壤酶活性呈现出大致相同的变化规律,土壤蔗糖酶和脲酶活性高峰出现在拔节期,土壤过氧化氢酶在成熟期活性最高。条施和撒施方式下,增施复合菌种微生物肥料能提高过氧化氢酶活性,在不同时期分别较对照高出6.3%~9.0%和4.0%~10.5%;而增施解淀粉芽孢杆菌微生物肥料则提高蔗糖酶和脲酶活性,在不同时期蔗糖酶活性分别较对照高出20.7%~68.0%和18.6%~37.4%;在不同时期脲酶活性分别较对照高出21.8%~30.4%和4.6%~14.4%。两种施肥方式表明条施可以提高肥料的综合利用率,利于作物的充分吸收。综上分析表明,无机肥和微生物肥料配施可以改良玉米根际土壤环境,提升土壤中蔗糖酶、过氧化氢酶和脲酶的活性水平。(2)配施微生物肥料对土壤养分有着不同程度的影响:在玉米生育期内土壤有机质和全氮含量随时间的推移呈先增加后降低的变化趋势,土壤速效磷和速效钾含量随时间的推移则呈现出先降低后增加的变化趋势,而土壤全磷和全钾含量的变化受施肥处理影响不明显。与单施化肥相比,配施微生物肥料在玉米生育期内土壤有机质含量增加9.4%~20.3%,土壤全氮含量增加9.8%~40.8%,土壤全磷含量提高12.4%~38.6%,土壤速效钾含量提高10.5%~82.1%,土壤速效磷含量提高4.6%~87.4%。故配施微生物肥料均可以在不同程度上提高土壤有机质、全氮、全磷、速效磷和速效钾含量,土壤全钾含量受其影响不明显。(3)利用Illumina MiSeq高通量测序技术对玉米根际细菌的16S rRNA全长序列进行测定,进而对施加不同微生物肥的玉米根际土壤细菌多样性及群落结构组成进行分析。测序数据通过质量筛查后共得到86249条有效序列,5362个OUT数。多样性分析结果表明,枯草芽孢杆菌处理(KC)菌落丰度和多样性最高,复合菌种处理(FH)菌落丰度和多样性最低;对根际土壤细菌群落组成进行分析,可以发现5个土壤样品中的优势菌门均为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和芽单胞菌门,优势菌种为Aciditerrimonas ferrireducens JCM 15389、Gemmatimonas aurantiaca和Pyrinomonas methylaliphatogenes。KC处理使变形菌门、酸杆菌门和芽单胞菌门比例降低,放线菌门比例升高;FH处理导致变形菌门和放线菌门的比例降低,酸杆菌门和芽单胞菌门的比例升高。冗余分析表明,土壤有机质、全磷和速效磷含量是影响玉米根际微生物群落结构和多样性的主要因素。综上分析表明,无机肥和微生物肥配施可以改良玉米根际土壤环境,增加土壤酶活,提高土壤有机质和土壤养分含量。同时配施微生物肥料可以影响土壤细菌群落结构和多样性,促进根际优势菌群的定殖,进而加快植物的生长发育。因此该研究结果可为微生物肥料在玉米稳产增产以及化肥的减量增效上提供一定理论依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 微生物肥料研究概况
•     1.2.1 微生物肥料定义及种类
•     1.2.2 微生物肥料的作用机理
•   1.3 微生物肥料研究进展
•   1.4 施肥对土壤微生物的影响
•   1.5 研究的内容及意义
• 第二章 微生物肥料对玉米根际土壤酶活性的影响
•   2.1 材料和方法
•     2.1.1 试验地概况
•     2.1.2 试验材料
•     2.1.3 试验设计
•     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 条施方式下不同施肥处理对土壤酶活性的影响
•     2.2.2 撒施方式下不同施肥处理对土壤酶活性的影响
•   2.3 讨论
• 第三章 微生物肥料对玉米根际土壤养分的影响
•   3.1 材料和方法
•     3.1.1 试验地概况
•     3.1.2 试验材料
•     3.1.3 试验设计
•     3.1.4 测定项目及方法
•     3.1.5 数据处理
•   3.2 结果与分析
•     3.2.1 不同施肥处理对土壤有机质的影响
•     3.2.2 不同施肥处理对土壤全氮的影响
•     3.2.3 不同施肥处理对土壤全磷的影响
•     3.2.4 不同施肥处理对土壤全钾的影响
•     3.2.5 不同施肥处理对土壤速效钾的影响
•     3.2.6 不同施肥处理对土壤速效磷的影响
•   3.3 讨论
• 第四章 微生物肥料对玉米根际土壤细菌多样性的影响
•   4.1 材料与方法
•     4.1.1 试验区概况
•     4.1.2 试验材料
•     4.1.3 试验设计
•     4.1.4 土样样品分析
•     4.1.5 土壤总DNA的提取及PCR扩增
•     4.1.6 Illumina miseq测序和数据处理
•     4.1.7 统计分析
•   4.2 结果与分析
•     4.2.1 土壤理化性质
•     4.2.2 测序数据统计
•     4.2.3 细菌门类水平上的比较
•     4.2.4 细菌种类水平上的比较
•     4.2.5 菌群结构的差异分析
•     4.2.6 菌群功能预测
•     4.2.7 细菌菌种和环境因子的关系
•   4.3 结论与讨论
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘雷

导师: 王梦亮

关键词: 玉米,根际,微生物肥料,土壤酶活性,土壤养分,高通量测序,细菌群落多样性

来源: 山西大学

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: 山西大学

分类号: S513;S154.3

DOI: 10.27284/d.cnki.gsxiu.2019.000189

总页数: 64

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