秸秆还田方式与施肥对水稻土壤微生物学特性的影响
秸秆还田方式与施肥对水稻土壤微生物学特性的影响【摘要】:土壤肥力对于保证粮食安全及农业的可持续发展具有重要意义,施肥是影响作物产量的关健因子,找到施肥的临界点可为土壤肥力的保持和避
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:S511;S154.3
【目录】:
- 中文摘要11-15
- ABSTRACT15-20
- 第一部分 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物学特性的影响20-97
- 1. 文献综述20-34
- 1.1 免耕方式的研究现状20-21
- 1.1.1 免耕方式的简介20-21
- 1.1.2 残茬免耕和秸秆覆盖的研究现状21
- 1.2 有机与无机肥料配施研究进展21-24
- 1.2.1 有机无机肥料配合施用的原因21-22
- 1.2.2 有机无机肥料配合施用对土壤肥力的影响22-23
- 1.2.3 有机肥无机肥配施对作物生长和产量的影响23-24
- 1.2.4 有机肥无机肥配施对氮肥利用率的影响24
- 1.3 有机无机肥的施用对土壤微生物的影响24-28
- 1.3.1 长期施肥对土壤微生物生物量的影响25-26
- 1.3.2 长期施肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响26-27
- 1.3.3 长期施肥对土壤酶活性的影响27-28
- 1.4 土壤微生物生态学研究方法28-33
- 1.4.1 微生物的纯培养方法28-29
- 1.4.2 土壤微生物生物量29
- 1.4.3 土壤酶29-30
- 1.4.4 生物标记物30-31
- 1.4.5 分子生物技术31-33
- 1.4.5.1 末端限制性片段长度多态性31
- 1.4.5.2 随机扩增多态性分析31-32
- 1.4.5.3 单链构象多态性分析32
- 1.4.5.4 变性梯度凝胶电泳32-33
- 1.5 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物学特性研究的目的与意义33-34
- 2. 实验材料与研究方法34-45
- 2.1 实验设计34
- 2.2 取样方法34-35
- 2.3 土壤中可培养微生物数量、微生物量碳和氮的测定35
- 2.3.1 土壤中可培养微生物数量的测定35
- 2.3.2 土壤微生物生物量碳和氮的测定35
- 2.4 土壤不同酶活性的测定35
- 2.5 土壤微生物群落结构多样性分析35-42
- 2.5.1 土壤总基因组DNA提取35-36
- 2.5.2 土壤细菌16s rDNA扩增36-37
- 2.5.2.1 细菌扩增引物36
- 2.5.2.2 细菌扩增程序36-37
- 2.5.3 土壤真菌ITS的扩增37-38
- 2.5.3.1 真菌ITS扩增引物37
- 2.5.3.2 真菌ITS扩增程序37-38
- 2.5.4 土壤固氮菌nif-H基因的PCR扩增38-40
- 2.5.4.1 固氮菌nif-H基因扩增引物38
- 2.5.4.2 固氮菌nif-H基因扩增程序38-40
- 2.5.5 土壤氨氧化细菌16S rDNA CTO的PCR扩增40-41
- 2.5.5.1 氨氧化细菌扩增引物40
- 2.5.5.2 氨氧化细菌扩增程序40-41
- 2.5.6 土壤氨氧化古菌Arch-amoA基因片段的PcR扩增41-42
- 2.5.6.1 氨氧化古菌Arch-amoA基因扩增引物41
- 2.5.6.2 氨氧化古菌扩增程序41-42
- 2.6 土壤微生物变性梯度凝胶电泳(DGGE)42-44
- 2.6.1 DGGE操作步骤42-43
- 2.6.2 DGGE硝酸银染色法具体步骤43-44
- 2.6.3 DGGE条带回收、克隆和测序44
- 2.7 数据处理44-45
- 2.7.1 DGGE指纹图谱的生物信息学分析44
- 2.7.2 相似性分析及系统进化分析44
- 2.7.3 差异性分析44-45
- 3. 结果与分析45-84
- 3.1 秸秆覆盖还田与施肥对土壤微生物数量的影响45-46
- 3.2 秸秆覆盖还田与施肥对土壤微生物生物量碳、氮的影响46-48
- 3.3 秸秆覆盖还田与施肥对土壤酶活性的影响48-51
- 3.3.1 秸秆覆盖还田与施肥对土壤脲酶活性的影响48-49
- 3.3.2 秸秆覆盖还田与施肥对土壤转化酶活性的影响49-50
- 3.3.3 秸秆覆盖还田与施肥对土壤多酚氧化酶活性的影响50
- 3.3.4 秸秆覆盖还田与施肥对土壤酸性磷酸酶活性的影响50-51
- 3.4 秸秆覆盖还田与施肥对土壤微生物群落结构的影响51-84
- 3.4.1 秸秆覆盖还田与施肥对细菌群落结构的影响51-58
- 3.4.1.1 秸秆覆盖还田与施肥土壤细菌DGGE图谱分析51-52
- 3.4.1.2 秸秆覆盖还田与施肥土壤细菌多样性分析52-54
- 3.4.1.3 秸秆覆盖还田与施肥土壤细菌群落相似性分析54-55
- 3.4.1.4 秸秆覆盖还田与施肥土壤细菌DGGE条带测序分析55-58
- 3.4.2 秸秆覆盖还田与施肥对真菌群落结构的影响58-64
- 3.4.2.1 秸秆覆盖还田与施肥土壤真菌DGGE图谱分析58-59
- 3.4.2.2 秸秆覆盖还田与施肥土壤真菌多样性分析59-60
- 3.4.2.3 秸秆覆盖还田与施肥土壤真菌群落相似性分析60-61
- 3.4.2.4 秸秆覆盖还田与施肥土壤真菌DGGE条带测序分析61-64
- 3.4.3 秸秆覆盖还田与施肥对固氮基因nifH的影响64-71
- 3.4.3.1 秸秆覆盖还田与施肥固氮基因nifH DGGE图谱分析64-65
- 3.4.3.2 秸秆覆盖还田与施肥土壤固氮基因nifH多样性分析65-66
- 3.4.3.3 秸秆覆盖还田与施肥固氮基因nifH聚类分析66-68
- 3.4.3.4 秸秆覆盖还田与施肥固氮基因nifH DGGE条带测序分析68-71
- 3.4.4 秸秆覆盖还田与施肥对氨氧化细菌群落结构的影响71-77
- 3.4.4.1 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化细菌DGGE图谱分析71-72
- 3.4.4.2 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化细菌多样性分析72-73
- 3.4.4.3 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化细菌DGGE聚类分析73-74
- 3.4.4.4 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化细菌DGGE测序分析74-77
- 3.4.5 秸秆覆盖还田与施肥对氨氧化古菌群落结构的影响77-84
- 3.4.5.1 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化古菌DGGE图谱分析77
- 3.4.5.2 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化古菌DGGE图谱多样性分析77-79
- 3.4.5.3 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化古菌聚类分析79-81
- 3.4.5.4 秸秆覆盖还田与施肥氨氧化古菌DGGE优势条带测序分析81-84
- 4. 讨论84-93
- 4.1 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物数量和微生物生物量的影响84-85
- 4.1.1 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物数量的影响84
- 4.1.2 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物生物量碳、氮的影响84-85
- 4.2 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土土壤酶活性的影响85-86
- 4.3 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土微生物群落结构的影响86-93
- 4.3.1 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土细菌群落结构的影响86-88
- 4.3.2 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土真菌群落结构的影响88-89
- 4.3.3 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土固氮基因nifH多样性的影响89-90
- 4.3.4 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土氨氧化细菌群落结构的影响90-91
- 4.3.5 秸秆覆盖还田与施肥对水稻土氨氧化古菌群落结构的影响91-93
- 5. 结论93-97
- 5.1 秸秆覆盖还田与施肥对土壤微生物数量、微生物生物量碳、氮与土壤酶活的影响93
- 5.2 秸秆覆盖还田与施肥对土壤微生物群落结构的影响93-95
- 5.2.1 秸秆覆盖还田与施肥对土壤细菌群落结构的影响93-94
- 5.2.2 秸秆覆盖还田与施肥对土壤真菌群落结构的影响94
- 5.2.3 秸秆覆盖还田与施肥对土壤固氮基因nifH多样性的影响94
- 5.2.4 秸秆覆盖还田与施肥对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构的影响94-95
- 5.3 本实验研究创新之处95-96
- 5.4 研究展望96-97
- 第二部分 秸秆翻埋还田与施肥对氨氧化细菌和氨氧化古菌微生物学特性的影响97-138
- 1. 文献综述97-103
- 1.1 硝化作用97-99
- 1.1.1 硝化作用简介97
- 1.1.2 硝化作用的影响因素97-98
- 1.1.3 硝化作用过程中的主要微生物98-99
- 1.2 施用钾肥对土壤及氨氧化微生物的影响99-100
- 1.3 土壤因素对氨氧化微生物的影响100-101
- 1.4 amoA基因片段和16SrDNA基因在氨氧化菌研究中的应用101-102
- 1.4.1 amoA基因片段在氨氧化菌研究中的应用101-102
- 1.4.2 16SrDNA基因在氨氧化菌研究中的应用102
- 1.5 秸秆翻埋还田与施肥对氨氧化细菌和氨氧化古菌微生物特性的影响研究的目的与意义102-103
- 2. 实验材料与研究方法103-108
- 2.1 实验设计103-104
- 2.2 取样方法104
- 2.3 土壤pH值测定104
- 2.4 土壤铵态氮硝态氮的测定104
- 2.5 土壤微生物生物量碳和氮的测定104-105
- 2.6 土壤不同酶活性的测定105
- 2.7 土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构多样性分析105-107
- 2.7.1 土壤总DNA的提取105
- 2.7.2 土壤氨氧化细菌16SrDNA CTO的PCR扩增105-106
- 2.7.2.1 氨氧化细菌引物105
- 2.7.2.2 氨氧化细菌PCR程序105-106
- 2.7.3 土壤氨氧化古菌Arch-amoA基因片段的PcR扩增106-107
- 2.7.3.1 氨氧化古菌Arch-amoA基因引物106
- 2.7.3.2 氨氧化古菌PCR程序106-107
- 2.8 土壤微生物变性梯度凝胶电泳(DGGE)107-108
- 2.9 数据处理108
- 2.9.1 DGGE指纹图谱的生物信息学分析108
- 2.9.2 相似性分析及细菌系统进化分析108
- 2.9.3 差异性及相关性分析108
- 3. 结果与分析108-130
- 3.1 秸秆翻埋还田与施肥对土壤铵态氮和硝态氮的影响108-110
- 3.2 秸秆翻埋还田与施肥对微生物生物量碳和生物量氮的影响110-112
- 3.3 秸秆翻埋还田与施肥对土壤酶活的影响112-117
- 3.3.1 秸秆翻埋还田与施肥对土壤脲酶的影响112-113
- 3.3.2 秸秆翻埋还田与施肥对土壤转化酶的影响113
- 3.3.3 秸秆翻埋还田与施肥对土壤磷酸酶活性的影响113-114
- 3.3.4 秸秆翻埋还田与施肥对多酚氧化酶的影响114-115
- 3.3.5 土壤微生物量、酶活性与土壤铵态氮、硝态氮和pH的相关性分析115-117
- 3.4 秸秆翻埋还田与施肥对氨氧化细菌的影响117-124
- 3.4.1 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化细菌DGGE图谱分析117-118
- 3.4.2 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化细菌DGGE图谱多样性分析118-119
- 3.4.3 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化细菌群类结构聚类分析119-121
- 3.4.4 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化细菌DGGE测序分析121-124
- 3.5 秸秆翻埋还田与施肥对氨氧化古菌的影响124-130
- 3.5.1 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化古菌DGGE图谱分析124-125
- 3.5.2 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化古菌DGGE图谱多样性分析125-126
- 3.5.3 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化古菌DGGE图谱聚类分析126-127
- 3.5.4 秸秆翻埋还田与施肥氨氧化古菌DGGE优势条带测序分析127-130
- 4. 讨论130-135
- 4.1 秸秆翻埋还田与施肥对水稻土硝态氮、铵态氮的影响130
- 4.2 秸秆翻埋还田与施肥对水稻土微生物生物量碳氮的影响130-131
- 4.3 秸秆翻埋还田与施肥对水稻土土壤酶活性的影响131-132
- 4.4 秸秆翻埋还田与施肥对水稻土氨氧化细菌和氨氧化古菌群落结构的影响132-135
- 4.4.1 秸秆翻埋还田和施肥对水稻土氨氧化细菌群落结构的影响132-133
- 4.4.2 秸秆翻埋还田与施肥对水稻土氨氧化古菌群落结构的影响133-135
- 5. 结论135-138
- 5.1 秸秆翻埋还田与施肥对土壤硝态氮、铵态氮、微生物生物量碳、氮与土壤酶活的影响135
- 5.2 秸秆翻埋还田与施肥对氨氧化细菌群落结构的影响135-136
- 5.3 秸秆翻埋还田与施肥对土壤氨氧化古菌群落结构的影响136
- 5.4 本实验研究创新之处136-137
- 5.5 研究展望137-138
- 参考文献138-152
- 致谢152-153
- 攻读博士学位期间发表论文情况153
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