秸秆腐解液对玉米幼苗根际土壤生态微环境的影响

【摘要】：中国作为全世界每年秸秆生产量最大的国家,目前农作物秸秆年生产量达8亿t,黑龙江省作为我国保证粮食产量的重要生产基地,在全国有着举足轻重的作用。为了研究黑龙江省三江平原地区秸秆还田对下茬作物的影响。国家开展了专项课题研究。在我国北方小麦—玉米两熟种植制度下,玉米秸秆连年还田已显著影响了小麦的生长发育,而在黑龙江省农田生态系统中,目前连作玉米是否有自毒效应,这还不明确,玉米秸秆还田的正面影响也不明确。本文以室内腐解模拟田间还田状态,探讨不同还田量即不同腐解强度的玉米秸秆腐解液对后茬玉米苗期根系生长、根系土壤酶活性、根系土壤理化性质及根际土壤微生物的影响,通过探索玉米秸秆还田后对下茬玉米幼苗的影响,完善秸秆还田的理论和技术,为避免秸秆还田的他感负效应、合理的茬口选择和优化种植制度提供科学依据。本试验以玉米为研究对象,根据不同的玉米秸秆腐解时间(0,60,120,180d),提取腐解液后设置成三个浓度(0.5,0.25,0.125gDW/ml)。以清水为对照,以盆栽方式探究对玉米苗期根际生态环境的影响,通过测定幼苗在四叶、五叶、六叶期根系生理特征、根系活力、土壤酶活性、土壤理化性质、土壤微生物数量以及在五叶期时土壤细菌群落结构多样性,形成主要研究结果如下:玉米秸秆腐解液对玉米幼苗根长、根表面积、根体积、根干重的影响,随腐解液浓度增加,有“低促高抑”的化感效应;随腐解天数的增加,对其影响先增大后减小,在60、120d腐解液处理下与对照差异显著,玉米幼苗四叶、五叶、六叶期,表现出在腐解120d、低(0.125gDW/ml)浓度处理下各项根系指标达到最大值,在腐解120d、高(0.5gDW/ml)浓度处理下达到最小值;随叶龄增加,其影响逐渐减弱。玉米幼苗根际土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化物酶的活性随腐解液浓度的增加而增加;随着玉米秸秆腐解天数的增加,呈现先升高后降低的趋势;随叶龄增加,腐解液对根际土壤酶活性的影响逐渐减弱。玉米幼苗根系活力随着秸秆腐解液浓度的增大先升高后降低;低(0.125gDW/ml)、中(0.25gDW/ml)浓度下对根系活力的促进作用也随叶龄增加逐渐减弱。玉米秸秆腐解液改变了幼苗根际土壤的理化性质,120d腐解天数,高浓度(0.5gDW/ml)玉米秸秆腐解液改善了幼苗生长的土壤养分环境。玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤细菌、真菌、放线菌数量的影响,随腐解浓度升高,幼苗根际土壤细菌数量增加,真菌、放线菌数量减少。随腐解天数增加,幼苗根际土壤细菌、放线菌数量先增多后减少,真菌数量先减少后增多。本试验利用高通量测序技术研究土壤细菌群落结构多样性及组成的结果表明:玉米秸秆腐解液提高了土壤细菌菌群的多样性水平并改变了玉米幼苗根际土壤细菌群落结构组成。180d腐解天数,低浓度(0.125gDW/ml)处理下土壤细菌菌群多样性水平最高。 【关键词】：玉米秸秆腐解液 根系生长 土壤酶活性 土壤理化性质 微生物数量 细菌群落结构多样性
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513;S154
【目录】：

• 摘要9-10
• 英文摘要10-12
• 1 引言12-18
• 1.1 研究的目的与意义12-13
• 1.2 国内外研究动态13-18
• 1.2.1 秸秆资源与利用现状13-14
• 1.2.2 秸秆还田对作物根际环境的影响14-18
• 2 材料与方法18-25
• 2.1 试验材料18
• 2.2 试验设计18-19
• 2.2.1 玉米秸秆腐解液的制备18
• 2.2.2 浓缩液获取18
• 2.2.3 幼苗培养18-19
• 2.3 取样方法19
• 2.3.1 根区土壤取样19
• 2.3.2 根系取样19
• 2.4 测定指标与方法19-24
• 2.4.1 根系生理生化指标19
• 2.4.2 土壤酶活性指标19
• 2.4.3 土壤理化性质指标19-20
• 2.4.4 根际土壤微生物数量的测定20
• 2.4.5 根际土壤微生物群落结构多样性的测定20-24
• 2.5 技术路线24
• 2.6 数据分析工具24-25
• 3 结果与分析25-51
• 3.1 玉米秸秆腐解液对幼苗根系生长的影响25-29
• 3.1.1 玉米秸秆腐解液对幼苗根总长的影响25-26
• 3.1.2 玉米秸秆腐解液对幼苗根表面积的影响26-28
• 3.1.3 玉米秸秆腐解液对幼苗根体积的影响28
• 3.1.4 玉米秸秆腐解液对幼苗根干重的影响28-29
• 3.2 玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤酶活性及根系活力的影响29-35
• 3.2.1 玉米秸秆腐解液对根际土壤蔗糖酶活性的影响29-30
• 3.2.2 玉米秸秆腐解液对根际土壤脲酶活性的影响30-31
• 3.2.3 玉米秸秆腐解液对根际土壤酸性磷酸酶活性的影响31-32
• 3.2.4 玉米秸秆腐解液对根际土壤过氧化物酶活性的影响32-33
• 3.2.5 玉米秸秆腐解液对幼苗根系活力的影响33-34
• 3.2.6 各叶期腐解液浓度及腐解时间与根际土壤酶活性及根系活力的相关性分析34-35
• 3.3 玉米秸秆腐解液对根际土壤理化性质的影响35-41
• 3.3.1 玉米秸秆腐解液对土壤pH的影响35-36
• 3.3.2 玉米秸秆腐解液对土壤EC值的影响36-37
• 3.3.3 玉米秸秆腐解液对土壤无机氮的影响37-38
• 3.3.4 玉米秸秆腐解液对土壤有机质的影响38-39
• 3.3.5 玉米秸秆腐解液对土壤速效磷的影响39-40
• 3.3.6 玉米秸秆腐解液对土壤速效钾的影响40-41
• 3.4 玉米秸秆腐解液对根际土壤微生物数量的影响41-44
• 3.4.1 玉米秸秆腐解液对土壤细菌数量的影响41-42
• 3.4.2 玉米秸秆腐解液对土壤真菌数量的影响42-43
• 3.4.3 玉米秸秆腐解液对土壤放线菌数量的影响43-44
• 3.5 玉米秸秆腐解液对根际土壤细菌群落结构多样性的影响44-51
• 3.5.1 玉米秸秆腐解液对土壤细菌群落ACE指数的影响44-45
• 3.5.2 玉米秸秆腐解液对土壤细菌群落丰富度指数（richness）的影响45-47
• 3.5.3 玉米秸秆腐解液对土壤细菌群落香农指数（Shannon Index）的影响47-49
• 3.5.4 玉米秸秆腐解液对土壤细菌群落主成分的影响49-51
• 4 讨论51-55
• 4.1 玉米秸秆腐解液对幼苗根系生长的影响51
• 4.2 玉米秸秆腐解液对根际土壤酶活性及根系活力的影响51-52
• 4.3 玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤理化性质的影响52-53
• 4.4 玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤微生物数量的影响53-54
• 4.5 玉米秸秆腐解液对幼苗根际土壤细菌群落结构多样性的影响54-55
• 5 结论55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-64
• 攻读硕士期间发表的学术论文64

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