【摘要】：研究不同生產(chǎn)模式對(duì)設(shè)施菜田土壤生態(tài)系統(tǒng)的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響,對(duì)維持土壤肥力和土壤健康具有重要意義。本研究以2002年建立的日光溫室有機(jī)蔬菜長期定位試驗(yàn)為平臺(tái),通過測定土壤的含水率、pH、碳氮磷、酶活性以及微生物豐度與多樣性,來研究不同生產(chǎn)模式對(duì)設(shè)施菜田土壤肥力和微生物多樣性的影響,進(jìn)而探討了不同生產(chǎn)模式對(duì)土壤肥力和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性的作用機(jī)理。主要結(jié)論如下:(1)與常規(guī)生產(chǎn)模式相比,有機(jī)和無公害生產(chǎn)模式可降低設(shè)施菜田土壤pH值,提高土壤含水率和碳氮磷總量,其中顯著提高了土壤有機(jī)碳、無機(jī)碳和有效磷成分;且有機(jī)生產(chǎn)模式和無公害生產(chǎn)模式雖然增加了土壤速效氮中的銨態(tài)氮成分,卻降低了其硝態(tài)氮成分。(2)三種生產(chǎn)模式下,兩個(gè)時(shí)期的土壤過氧化氫酶活性均在常規(guī)生產(chǎn)模式下最高,在無公害生產(chǎn)模式和有機(jī)生產(chǎn)模式下較低。土壤脲酶活性和蛋白酶活性在芹菜的不同生長期對(duì)三種生產(chǎn)模式的響應(yīng)不同,在10月份有機(jī)和無公害生產(chǎn)模式可顯著提高土壤脲酶活性,卻降低了土壤蛋白酶活性。而在12月份芹菜生長后期,有機(jī)生產(chǎn)模式和無公害生產(chǎn)模式可顯著提高土壤蛋白酶活性,對(duì)土壤脲酶活性亦有提高,但不顯著。(3)使用磷脂脂肪酸(PLFA)技術(shù)在三種生產(chǎn)模式的土壤樣品中共檢測到33種土壤微生物的磷脂脂肪酸生物標(biāo)記。其中細(xì)菌總的PLFA含量、細(xì)菌中的革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌的PLFA含量和放線菌的PLFA含量都在有機(jī)生產(chǎn)模式最高,在無公害生產(chǎn)模式下略低,在常規(guī)生產(chǎn)模式下最低。但真菌對(duì)不同生產(chǎn)模式的響應(yīng)未有明顯的規(guī)律。三種生產(chǎn)模式下,土壤微生物量碳和土壤微生物PLFA標(biāo)記總量在有機(jī)生產(chǎn)模式下高于無公害生產(chǎn)模式高于常規(guī)生產(chǎn)模式。土壤微生物的DNA高通量測序結(jié)果表明:在門分類水平上,共檢測到30個(gè)菌門。在三種生產(chǎn)模式下,主要的優(yōu)勢菌門有六個(gè),其中變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)和擬桿菌門(Bacteroidetes)的相對(duì)豐度較高,其次是放線菌門(Actinobacteria)、綠彎菌門(Chloroflexi)和芽單胞菌門(Gemmatimonadetes),且這六類微生物占了總微生物相對(duì)豐度的95%左右。整體上來看,有機(jī)和無公害模式更有利于增加擬桿菌門、放線菌門和綠彎菌門的豐度,而三種生產(chǎn)模式對(duì)變形菌門和酸桿菌門的豐度無顯著影響。在綱分類水平上,宏基因組檢測樣品中共有67個(gè)菌綱,在三種生產(chǎn)模式下,主要的優(yōu)勢菌綱為α-變形菌綱(Alphaproteobacteria)、γ-變形菌綱(Gammaproteobacteria)、鞘氨醇桿菌綱(Sphingobacteriia)和Blastocatellia菌綱,且這四個(gè)綱類的微生物占了微生物總豐度的40%-60%,且不同綱類微生物對(duì)不同土層不同時(shí)期和不同生產(chǎn)模式的響應(yīng)有著很明顯的差異。對(duì)DNA高通量測序所得數(shù)據(jù)進(jìn)行Alpha多樣性分析得:在10月份芹菜生長前期,微生物群落的Chao1和ACE豐富度指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)的變化趨勢均是在無公害模式最高;有機(jī)和常規(guī)生產(chǎn)模式次之;在12月份,三個(gè)指數(shù)在不同生產(chǎn)模式之間未有明顯差異。(4)利用IBM SPSS Statistics 22.0軟件和Canoco 4.5軟件對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤環(huán)境因子和土壤酶活性進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明:在不同生產(chǎn)模式下,設(shè)施菜田土壤脲酶活性與土壤碳氮磷總量、總有機(jī)碳、速效磷、含水率和微生物量碳呈正相關(guān);土壤蛋白酶活性與土壤硝態(tài)氮和總有效氮極顯著正相關(guān),與土壤pH顯著負(fù)相關(guān);土壤過氧化氫酶活性土壤硝態(tài)氮和總有效氮極顯著負(fù)相關(guān),與土壤pH顯著正相關(guān)。細(xì)菌總的PLFA含量、以及細(xì)菌中的革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌的PLFA含量,放線菌和真菌的PLFA含量都與土壤速效磷、總有效氮、總有機(jī)碳和土壤含水率顯著正相關(guān),與pH和過氧化氫酶活性顯著負(fù)相關(guān)。在門類水平上的不同微生物類群與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性明顯不同,其中變形菌門、擬桿菌門和Latescibacteria菌門與土壤理化性質(zhì)和酶活性相關(guān)性顯著,且各個(gè)門類微生物與土壤過氧化氫酶活性相關(guān)性最顯著,其次是土壤脲酶活性,與土壤蛋白酶活性幾乎無顯著相關(guān)性。
【圖文】：

施用有機(jī)肥對(duì)土壤總碳和有機(jī)碳含量影響的研戚瑞敏等[131]、郝曉暉等[143]的研究表明，在施最為顯著；史康婕等[144]的研究表明，在不同時(shí)單施有機(jī)肥均可提高總有機(jī)碳含量，，但在上層土等[145]的研究結(jié)果表明有機(jī)肥與無機(jī)肥配施更有碳速率，且化肥配施秸稈提升效果更是優(yōu)于化單施有機(jī)肥比無機(jī)和有機(jī)肥配施更有利于提高

(a) (b)圖 3-3.不同生產(chǎn)模式下土壤總氮和速效氮的變化Fig.3-3 Changes of soil total nitrogen and available nitrogen under different production patterns
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S158;S154.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2592652