秸秆还田对土壤养分及其生物学特性影响的研究

【摘要】：本文通过长期秸秆还田田间定位试验，研究了秸秆还田对小麦、玉米一年两熟制条件下土壤养分、土壤酶活、土壤微生物量以及土壤真菌群落结构多样性，为探索发展低碳、资源节约型和环境友好型农业，实现粮食生产的可持续发展提供理论依据。主要研究结果如下： 秸秆还田可以提高土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量，但仅依靠秸秆还田措施易出现土壤养分供应的后劲不足。秸秆还田配合施用氮磷钾肥具有协同作用，相比其他处理可以更好地减缓土壤养分降低，满足作物对养分的需求。 土壤脲酶、土壤蔗糖酶以及土壤酸性磷酸酶活性随着作物生长期的变化而呈现阶段性变化，土壤酶活性主要受温度和降水的影响。与对照相比，秸秆还田不施肥处理在2010年小麦播种期、拔节期、开花期、灌浆期、成熟期和2011年玉米播种期、拔节期、大喇叭口期、吐丝期、灌浆期、收获期土壤脲酶的活性增幅分别为21.93%、4.92%、35.88%、4.71%、21.79%、0.99%、31.52%、21.77%、8.52%、3.74%、12.89%。秸秆还田不施肥的情况下，土壤蔗糖酶的活性较对照处理平均提高52.7%。土壤酸性磷酸酶活性在小麦-玉米生长期内呈现波浪形的变化趋势，先升高再降低，然后又升高；双季作物秸秆还田并施肥处理的土壤酸性磷酸酶活性要显著高于其他处理。土壤纤维素酶在玉米生长期内较稳定，各处理间差异显著；双季作物秸秆还田与对照相比，土壤纤维素酶在玉米各生长期内增幅分别为113.1%、24.2%、63.3%、128.2%、99.3%，差异显著。 秸秆还田配施化肥处理提升土壤微生物量碳、氮和磷的效果显著，平均比对照组提高164.6%，19.3%，609.1%。 通过提取六种不同处理秸秆还田土壤真菌的基因组DNA，对真菌5.8SrDNA与18SrDNA之间的ITS1区进行PCR扩增，对扩增产物进行变性凝胶梯度电泳（DGGE），6种处理表现出不同的DGGE指纹图谱特征。对DGGE的17条特异性条带进行胶回收，克隆，纯化，测序，比对，结果表明，秸秆还田后土壤真菌主要类群包括子囊菌门（Ascomycota），球囊菌门（Glomeromycota）和不可培养的真菌。其中，毛壳菌属（Globes）、拟青霉属（Paecilomyces）、球囊菌纲（Paraglomerales）分别占总条带数的23.5%，11.7%和5.8%；多样性指数H′的变化范围是1.540－2.547；聚类分析和主成份分析结果显示，玉米秸秆还田对于土壤真菌的多样性影响较大。本文认为，利用巢式PCR和DGGE相结合的技术，可以很好地揭示土壤真菌的多样性。 【关键词】：秸秆还田 土壤养分 土壤酶活 土壤微生物量 变性梯度凝胶电泳
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S158
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 文献综述8-14
• 一、我国农作物秸秆利用现状8-9
• （一）、秸秆直接还田8
• （二）、秸秆间接还田8
• （三）、生产饲料8-9
• （四）、用作生物质能源9
• （五）、秸秆的其他应用9
• 二、秸秆还田效应的研究概况9-11
• （一）、秸秆还田后对土壤理化性质的影响9-10
• （二）、秸秆还田的生物学效应10-11
• （三）、秸秆还田的负面效应11
• 三、土壤微生物生物量研究现状11-12
• （一）、土壤微生物量碳11
• （二）、土壤微生物量氮11-12
• （三）、土壤微生物量磷12
• 四、土壤微生物研究现状12-13
• （一）、土壤微生物多样性的含义12
• (二)、土壤微生物多样性研究的意义12
• (三)、土壤真菌多样性12
• (四)、土壤真菌研究方法12-13
• 五、论文研究的技术路线13-14
• 1 引言14-16
• 2 材料与方法16-22
• 2.1 材料16-18
• 2.1.1 试验地概况16
• 2.1.2 供试材料16
• 2.1.3 实验设计16
• 2.1.4 仪器及试剂16-17
• 2.1.5 试剂及配制方法17-18
• 2.2 方法18-22
• 2.2.1 土壤养分的测定18
• 2.2.2 土壤酶活性的测定18-19
• 2.2.3 土壤微生物量的测定19
• 2.2.4 土壤真菌群落多样性测定19-21
• 2.2.5 统计分析21-22
• 3 结果与分析22-38
• 3.1 秸秆还田对土壤养分含量的影响22-25
• 3.1.1 秸秆还田对土壤有机质含量的影响22
• 3.1.2 秸秆还田对土壤全氮含量的影响22-23
• 3.1.3 秸秆还田对土壤碱解氮含量的影响23
• 3.1.4 秸秆还田对土壤速效磷含量的影响23-24
• 3.1.5 秸秆还田对土壤速效钾含量的影响24-25
• 3.2 秸秆还田后土壤微生物量的结果分析25-28
• 3.2.1 秸秆还田后土壤微生物量碳的结果25-26
• 3.2.2 秸秆还田后土壤微生物量氮的结果26
• 3.2.3 秸秆还田后土壤微生物量磷的结果26-28
• 3.3 秸秆还田对土壤酶活性的影响28-34
• 3.3.1 秸秆还田对土壤脲酶活性的影响28-30
• 3.3.2 秸秆还田对土壤蔗糖酶活性的影响30-32
• 3.3.3 秸秆还田对土壤酸性磷酸酶活性的影响32-33
• 3.3.4 秸秆还田后土壤纤维素酶活性的变化33-34
• 3.4 秸秆还田后土壤真菌群落结构的结果分析34-38
• 3.4.1 DNA提取34
• 3.4.2 PCR扩增34-35
• 3.4.3 变性梯度凝胶电泳(DGGE)35
• 3.4.4 真菌5.8SrDNA与18SrDNA之间的ITS1区DGGE图谱及回收条带的系统发育分析35-36
• 3.4.5 真菌DGGE图谱的Shannon-Wienerindex(H′)多样性指数、聚类分析及主成份分析36-38
• 4 讨论38-41
• 5 结论41-43
• 5.1 秸秆还田对土壤养分的影响41
• 5.2 秸秆还田对土壤微生物量的影响41
• 5.3 秸秆还田对土壤酶活性的影响41-42
• 5.4 秸秆还田对土壤真菌群落结构的影响42-43
• 参考文献43-49
• 致谢49-50
• 作者简介50
• 攻读硕士学位期间所发表论文和取得的研究成果50

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