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利用RAPD技术研究设施不同种植年限土壤微生物多样性

焦晓丹  
【摘要】:设施蔬菜栽培中,连作障碍已成为制约蔬菜生产可持续发展的重要因素,土壤微生物被认为是连作障碍的主要因子,其群落结构组成及其变化在一定程度上反映了土壤的质量及其健全性,同时也是克服连作障碍及其他土壤障碍因子的关键所在。一般而言,一个具有多样性与活性的生物群落的土壤一定具有较为丰富的土壤养分。更重要的是,土壤微生物群落结构和组成的多样性与均匀性不仅提高了土壤生态系统的稳定性和和谐性,同时也提高了对抗土壤微生态环境恶化的缓冲能力。 本实验利用RAPD分子标记技术在黄瓜的不同生长时期对不同种植年限土壤微生物群落DNA序列进行研究,利用凝胶成像系统及图像分析软件对得到的电泳图片进行分析,得到了不同种植年限土壤微生物群落DNA序列的多样性指数、丰富度指数及均匀度指数之间的变化及差异,并对土壤微生物群落产生影响的因素进行分析,为进一步制定合理的耕作及管理制度,调整甚至人为改变土壤中的生物群落,使之保持和谐、稳定健康的状态和功能,提高作物的产量及品质,同时为完善连作障碍机理及实现农业的可持续发展提供科学依据。 实验得出以下结论: 1.种植年限对土壤微生物群落有一定影响,在供试土壤条件下,种植0年的(露地)土壤微生物群落DNA序列的总体多样性指数及总体修正丰富度指数很高,但总体均匀度指数非常低,仅次于7年的土壤;种植年限为2年、9年及15年的土壤微生物群落DNA序列的多样性指数、丰富度指数、修正丰富度指数及总体均匀度指数都较高,这表明其土壤微生物的结构组成及分布较为合理,土壤生态环境较好。而种植年限为7年的土壤微生物群落DNA序列多样性指数及修正丰富度指数均呈现最低值,均匀度指数也非常低,可能是土壤生态环境最差的土壤;轮作土壤部分随着种植年限的增加,土壤微生物群落DNA序列多样性指数、修正丰富度指数及均匀度指数逐渐降低,一方面显示了种植年限对土壤微生物的影响,另一方面可能是冬季种植豆麦的调节作用。 2.土壤微生物群落DNA序列多样性随着黄瓜生育期的变化而变化,不同种植年限土壤微生物群落DNA序列在不同生长时期变化规律及幅度有一定差异,这是不同种植年限,不同耕作管理制度等方面差异的真实反映。 3 相似系数结果显示了不同种植年限土壤微生物群落DNA序列的相似与差异程度。种植年限较短的0年及2年的土壤与种植年限较长的21年土壤间微生物群落DNA序列差异最大,与15年及18年的相似程度较高,说明了种植2年的土壤与轮作15年及18年的土壤微生物组成结构等非常相似,说明只要采取合理的耕作措施调节土壤微生态环境,种植年限的长短并不是造成土壤微生物群落差异的关键因素。长期轮作的15、18及21年土壤间相似程度很高,这可能与这三种土壤的栽培及管理制度也非常相似有关。


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