不同作物残茬及秸秆对连作土壤的修复作用

【摘要】：黄瓜是我国设施主栽蔬菜作物之一,在生产中大面积种植,近年来由于设施中特殊的生态环境以及农民受经济利益的驱动,黄瓜连作现象频发,严重的制约了我国农业生产的可持续发展,是设施生产中亟待解决的问题,黄瓜连作障碍土壤的修复日益为人们所重视,对于我国设施蔬菜产业的可持续发展意义重大。 本实验以瓜类连作四年土壤为研究对象,分别采用幼苗和盆栽实验,研究了小麦,燕麦残茬对连作和非连作土壤及菊芋、玉米秸秆对连作土壤黄瓜幼苗生长的影响；研究了连作土壤盆栽实验对黄瓜土壤营养状况、理化性状、土壤酶活性以及主要土壤微生物菌群、土传病原菌群落结构及大小的变化,用以评价作物残茬对黄瓜幼苗生长及连作土壤的修复作用。主要结果如下： 1.小麦、燕麦残茬及混合残茬能够促进黄瓜幼苗生长,添加残茬的连作和非连作幼苗黄瓜的株高、茎粗、全株鲜重等生长指标均有显著提高。 2.小麦、菊芋秸秆对连作土壤黄瓜幼苗的生长有一定的促进作用,而玉米秸秆对于连作土壤黄瓜幼苗的生长有抑制作用,不适合直接用于育苗基质。 3.连作土壤盆栽试验表明,小麦、燕麦残茬处理能够提高黄瓜的全株鲜重、株高和茎粗,能够促进连作黄瓜生长,3种残茬处理对连作土壤黄瓜的根系活力及叶绿素含量无显著影响。 4.小麦、燕麦残茬及其混合残茬处理均能显著提高瓜类连作土壤转化酶和中性磷酸酶活性,混合残茬处理能够提高瓜类连作土壤脱氢酶活性,燕麦残茬处理能够提高瓜类连作土壤脲酶活性。 5.在黄瓜定植后第20天、40天,混合残茬提高了连作土壤的含水量和EC值,混合残茬和燕麦残茬处理能显著提高连作土壤有效磷和速效钾含量,小麦残茬处理则显著降低了瓜类连作土壤中的碱解氮含量。 6.小麦、燕麦残茬及其混合残茬处理均能显著提高连作黄瓜土壤微生物生物量碳、氮含量。 7. PCR-DGGE结果表明,小麦、燕麦残茬处理改变了连作黄瓜根区土壤细菌,真菌和Fusarium菌群落结构多样性以及群落结构组成；其中,小麦、燕麦残茬处理提高了土壤细菌DGGE图谱的条带数,降低了Fusarium菌DGGE图谱的条带数,小麦残茬处理提高了细菌群落结构多样性,降低了真菌群落结构多样性。在定植后第30天,小麦、燕麦残茬及其混合残茬处理降低了连作黄瓜根区土壤Fusarium菌的条带数和多样性指数。Fusarium菌的荧光定量结果表明,小麦,燕麦残茬处理提高了连作黄瓜根区土壤Fusarium菌群落的大小,其中,混合残茬对其影响更为明显。 综上,苗期试验表明,在黄瓜连作土壤与非连作土壤中添加小麦、燕麦及其混合残茬均能够促进黄瓜幼苗的生长,小麦燕麦混合残茬的效果最好。在连作土壤中添加秸秆对黄瓜生长影响不显著,但对生态环境影响较大。连作土壤的盆栽试验表明,在黄瓜连作土壤中添加小麦、燕麦及其混合残茬提高了土壤酶活性,微生物量生物量碳氮含量和土壤微生物多样性,改善了土壤微生态环境,并能够促进黄瓜植株生长,在生产应用上有一定的实际意义。 【关键词】：黄瓜 连作 小麦 燕麦 残茬 修复 土壤微生物
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S154;S642.2
【目录】：

• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 1 前言13-25
• 1.1 研究目的与意义13-14
• 1.2 国内外研究动态和趋势14-25
• 1.2.1 设施连作障碍产生的主要原因14-17
• 1.2.2 设施连作土壤修复与改良17-20
• 1.2.3 土壤微生物多样性的研究方法进展20-25
• 2 材料与方法25-33
• 2.1 试验材料25
• 2.2 试验仪器与药品25-26
• 2.2.1 化学试剂25-26
• 2.2.2 仪器设备26
• 2.3 试验设计26-27
• 2.3.1 小麦、燕麦残茬对黄瓜幼苗生长的影响26-27
• 2.3.2 小麦、燕麦残茬对连作黄瓜生长及土壤生态环境特征的影响27
• 2.3.3 小麦、菊芋、玉米秸秆育苗基质对连作黄瓜幼苗生长和土壤酶活性的影响27
• 2.4 试验方法27-32
• 2.4.1 黄瓜形态指标与生理指标的测定27-28
• 2.4.2 土样采集28
• 2.4.3 土壤基本理化性质的测定28
• 2.4.4 测定各时期不同处理土壤酶活性28-29
• 2.4.5 土壤微生物生物量碳氮含量的测定29
• 2.4.6 土壤微生物群落结构的测定29-31
• 2.4.7 土壤微生物群落大小的测定31-32
• 2.5 数据分析32-33
• 3 结果与分析33-68
• 3.1 小麦、燕麦残茬对黄瓜幼苗生长的影响33-39
• 3.1.1 对连作土壤黄瓜幼苗生长的影响33-34
• 3.1.2 对连作土壤黄瓜幼苗生理指标的影响34-35
• 3.1.3 对连作土壤黄瓜幼苗土壤EC值与pH值的影响35-36
• 3.1.4 对非连作土壤黄瓜幼苗生长的影响36-37
• 3.1.5 对非连作土壤黄瓜幼苗生理指标的影响37-38
• 3.1.6 对非连作土壤黄瓜幼苗土壤EC值与pH值的影响38-39
• 3.2 小麦、燕麦残茬对瓜类连作土壤的修复作用39-63
• 3.2.1 对连作黄瓜生长的影响39-41
• 3.2.2 对连作黄瓜生理指标的影响41-42
• 3.2.3 对黄瓜连作土壤理化性状的影响42-44
• 3.2.4 对连作土壤酶活性的影响44-49
• 3.2.5 对连作土壤微生物生物量C、N的影响49-50
• 3.2.6 对连作根区土壤微生物群落结构的影响50-62
• 3.2.7 对连作黄瓜根区土壤Fusarium菌群落大小的影响62-63
• 3.3 小麦、菊芋、玉米秸秆对连作土壤黄瓜幼苗生长和土壤酶活性的影响63-68
• 3.3.1 对连作土壤黄瓜幼苗生长的影响63-64
• 3.3.2 对连作土壤黄瓜幼苗根系形态学指标的影响64-66
• 3.3.3 对连作土壤黄瓜土壤酶活性的影响66-68
• 4 讨论68-72
• 4.1 小麦、燕麦残茬处理对连作黄瓜士壤的修复作用68-71
• 4.1.1 对连作黄瓜生长的影响68
• 4.1.2 对连作黄瓜理化性状的影响68-69
• 4.1.3 对连作黄瓜土壤酶活性的影响69
• 4.1.4 对连作黄瓜微生物生物量碳氮含量的影响69-70
• 4.1.5 对连作黄瓜细菌和真菌微生物群落结构多样性的影响70
• 4.1.6 对连作黄瓜Fusarium菌群落结构及大小的影响70-71
• 4.2 不同作物残茬及秸秆对黄瓜幼苗生长和土壤酶活性的影响71-72
• 5 结论72-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-84
• 附录84-90
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文90

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