大豆和玉米根区微生物对施肥措施的响应

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen1052333209
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
东北地区是我国的粮食主产区,其大豆和玉米作物产量高,秸秆资源丰富。秸秆具有丰富的氮磷钾养分,还田后能够改善土壤养分状况,减少化学肥料投入,减少农业生产的成本。另外植物生理性状往往与资源获取策略相关,而植物资源消耗和周转与根区微生物群落相关,因此根区微生物群落影响植物生产力。但目前关于秸秆还田对作物根区不同部位细菌、真菌和固氮菌影响的研究较少。因此,本研究在田间条件下设置不同的施肥处理,包括不施肥(CK)、施用氮磷钾无机肥(NPK)以及秸秆还田配施氮磷钾无机肥(NPKS),分析大豆和玉米非根际土壤、根际土壤和根内以及大豆根瘤中细菌、真菌和固氮菌群落对施肥处理的响应程度,确定各施肥措施驱动作物根区显著富集的微生物类群及其主要影响因子,同时探究施肥处理对根部细菌群落的潜在功能、真菌的生态功能类群和固氮菌的固氮潜势的影响。主要结果如下:(1)施肥措施显著影响大豆和玉米根区(非根际土壤、根际土壤、根内生、大豆根瘤)的细菌群落结构,但对细菌群落多样性的影响不显著。施肥措施对大豆根瘤细菌群落结构和多样性的影响不显著。另外,施肥措施导致作物根区不同部位的细菌群落结构变化的影响因子不同,如,土壤铵态氮是导致大豆和玉米非根际土壤细菌群落结构变化的关键因子,土壤有效磷是导致大豆和玉米根际土壤细菌群落结构变化的关键因子,土壤p H是影响大豆和玉米根内生细菌群落结构变化的关键因子。施肥主要通过改变土壤及植株理化性质进而影响大豆和玉米根区微生物群落结构及功能,如秸秆还田(NPKS)通过提高土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、植株氮等含量使得作物根部显著富集了Rhodanobacter、假单胞菌属等有益细菌和光能异养和氮固定等细菌功能;但秸秆还田处理在大豆根内生中显著富集了有害细菌青枯菌属和人类病原体、动物寄生虫或共生体相关的有害细菌功能。长期单施氮磷钾无机肥(NPK)显著富集了马赛菌属、链霉菌属等有益细菌和化能异养、芳香化合物降解等细菌功能,但单施氮磷钾在大豆和玉米根际土壤显著富集了有害细菌青枯菌属和动物寄生虫或共生体、人类病原体相关的有害细菌功能。(2)施肥措施显著影响了大豆和玉米非根际土壤、根际土壤和根内的真菌群落结构,对大豆根瘤中真菌群落的影响不显著。另外,施肥措施对大豆和玉米非根际土壤真菌群落多样性造成显著影响。关键影响因子因生态位而异,如土壤速效钾是导致大豆非根际土壤真菌群落结构显著变化的关键因子,土壤全碳显著影响了大豆根际土壤和根内生真菌群落结构。另外,相较于细菌,真菌类群对施肥措施更加敏感。秸秆还田配施氮磷钾无机肥(NPKS)在大豆和玉米根区富集了较多腐生型真菌(saprotroph),如Tausonia、裂壳菌属、Tetracladium等,而不施肥(CK)和单施氮磷钾无机肥(NPK)富集了较多病原型真菌(pathotroph),如镰刀菌属、木霉属、Metacordyceps、Drechsler a等。这主要由于秸秆还田后为腐生型真菌提供了充足的碳氮、纤维素等物质供其生存,而病原型真菌更宜生存于低养分环境中。(3)施肥措施并没有显著影响大豆土壤固氮酶活性和根区固氮菌群落多样性,但通过改变土壤呼吸速率和铵态氮含量显著影响了大豆非根际土壤和根际土壤固氮菌群落结构,根瘤内nif H基因拷贝数最多。秸秆还田显著提高了玉米土壤固氮酶活性和nif H基因拷贝数,施肥措施显著改变了玉米非根际土壤固氮菌群落多样性,并显著影响了玉米非根际土壤、根际土壤和根内生固氮菌群落结构。关键影响因子因生态位而异,如土壤总碳是导致玉米非根际土壤固氮菌群落结构差异显著的关键因子,土壤速效钾是导致玉米根际土壤固氮菌群落结构变化的关键因子。不施肥处理富集的差异物种相对丰度与土壤p H显著正相关,而与土壤总碳、总氮、铵态氮、有效磷、植株总氮、土壤固氮酶活性、nif H基因拷贝数等显著负相关。而秸秆还田配施无机肥富集的差异物种相对丰度则与大多数环境因子显著正相关,与土壤p H显著负相关。相较于不施肥和单施氮磷钾无机肥,秸秆还田配施无机肥土壤中固氮酶活性最高,这主要由于秸秆还田能够提高nif H基因拷贝数,而nif H基因拷贝数又与土壤固氮酶活显著正相关;另一方面秸秆还田通过改善土壤及植株养分性质为固氮菌群提供良好的生存条件。
其他文献
糜子是我国主要的杂粮作物之一,杂草可导致糜子减产,除草剂的使用可提高糜子田除草效率,同时对糜子也会产生一定的药害作用。芸苔素内酯可有效缓解除草剂药害,为了探究芸苔素内酯作为苯唑·二甲钠安全剂的可行性,本研究通过田间试验结合室内分析,测定了苯唑·二甲钠胁迫下芸苔素内酯处理对糜子药害指数、杂草防效、糜子农艺性状及产量、光合荧光特性、生理代谢和土壤酶活性的影响,探索芸苔素内酯缓解苯唑·二甲钠药害的生理作
学位
小麦是我国重要的粮食作物。杂种优势利用是小麦产业实现快速发展的重要途径,而选育光温敏雄性不育小麦是小麦杂种优势利用的核心。K型温敏细胞质雄性不育(thermo-sensitive male sterility with Aegilops kotschyi cytoplasm,K-TCMS)小麦的育性转换临界温度高,可“一系两用”,广泛适应黄淮麦区的生态条件。黄淮麦区是我国小麦主产区,因此选育适应该
学位
福建省作为我国亚热带典型区域,其水田面积占耕地面积的80%以上,明确该地区农业管理措施与土壤“碳汇”之间定量关系是合理制定我国碳中和国家战略的重要基础。基于此,本研究以目前农田生态系统广泛使用的DNDC(De Nitrification and De Composition)模型为工具,选择我国典型亚热带地区-整个福建省水田作为研究区,以2016年15833个农业农村部耕地地力调查样点数据,198
学位
柑橘(Citrus)是栽培在热带、亚热带和温带地区的常绿果树。近年来,由于氮肥的不合理施用和忽视镁肥的补充,致使柑橘植株氮素不平衡和镁素缺乏的现象普遍发生,已严重制约了我国柑橘产业的绿色可持续发展。课题组前期的研究证实,柑橘是一种铵态氮敏感型植物,而镁素的缺乏也会扰乱植株的生理生化过程,但有关柑橘响应氮素形态耦合镁素供应的研究较少。根据课题组前期研究结果,我们继续以福建省特色优势柑橘品种芦柑(椪柑
学位
诸多创新成长型企业,特别是高新技术企业,对人才依赖度极高,留住、激励核心人才,实施股权激励成为企业发展壮大不可或缺的机制和手段。当前,大多数非上市企业的合规意识较弱、合规成本较高,企业对股权激励涉及的法律、财务、税务问题的认识缺乏全面性,导致其实行的股权激励或多或少存在法律及财税上的隐患。鉴于此,论文以非上市公司福州A高新技术企业为具体研究对象,全面探析企业的股权激励内容,梳理其中的核心要素并开展
期刊
随着沿海经济飞速发展,建设用地占用了大量土地,农业用地日渐不足,开垦新的耕地资源成为日益迫切的需求。福建省山多地少,而滨海滩涂资源丰富,对滨海滩涂资源进行围垦能够有效缓解人地紧张矛盾,对福建省经济健康持续发展和耕地资源保护都有重大意义。但受海洋影响,滨海滩涂常常含有大量盐分,不利于一般作物生长,通过自然淋洗需要大量时间才能完成,因此,本研究利用脱硫石膏和生物炭改良剂不同配比方案对滨海滩涂围垦耕地进
学位
小麦是三大谷类作物之一,在我国小麦生产量较大,同时消耗量也很高,每年仍需从国外进口小麦300万吨左右,因此提高我国小麦产量保障粮食安全仍是一个十分严峻的问题。近年来发生了几次大面积小麦病害,小麦重大病虫害总体呈中等发生态势,对夏粮生产造成严重威胁。利用抗病品种是抵御病害最有效的措施,因此,本研究对课题组培育的小麦高代系的抗病性进行田间成株期自然发病鉴定与抗病基因的分子标记检测,为其进一步试验奠定基
学位
近年来,福建省的烟草种植每年约会产生出15万吨的废弃烟秆,而大量烟秆在烟田中堆放则会造成土壤病虫害加重与环境污染等问题。因此,提升烟秆废弃物的资源化利用,对保护烟田生态环境、土壤培肥等具有重要意义。目前,将农作物秸秆在高温限氧的情况下热解炭化产生的生物质炭已得到了广泛应用。将生物质炭与有机肥结合施用,有机肥可弥补生物质炭自身养分不足的缺点,而生物质炭则可以促进有机肥持久保持肥效。但具体效果与生物质
学位
分析陕西黄河流域土地利用及景观格局时空演变,立足景观生态学理论进行景观生态风险评价,对于科学推进黄河流域生态保护和可持续发展,落实习近平总书记的指示具有重要的战略意义。基于此,本研究以2000年、2010年和2020年土地利用数据为基础,从土地利用总体结构特征、单一动态度和综合动态度等角度,对陕西黄河流域20年来土地利用时空演变特征具体分析,并通过选取的12个景观格局指数表征了流域内景观格局空间异
学位
淀粉是玉米种子中的主要成分,在食品及工业领域有重要的用途。为了扩大淀粉的应用范围,常常需要用理化方法进行改性,酶解改性是常见的改性方法之一。具有安全性较高、改性效果稳定等优点,但也存在酶促反应有条件苛刻,成本高等诸多问题。种子在萌发过程中会产生多种酶类水解胚乳淀粉为种子供能,萌发是一种天然的酶改性淀粉过程。为此本研究利用本实验室培育的两种高直链玉米GZ88(HAM1)和GZ50(HAM2),京科糯
学位