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不同株龄苹果树土壤微生物群落特征研究

王静  
【摘要】:土壤微生物群落特征与植物生长关系密切。由于气候和土壤条件的特殊性,在陕北黄土高原地区,苹果种植业成为农业产业结构的重要组成部分,研究该区苹果树土壤微生物群落特征,探究其与土壤环境及果树生长间的关系对于苹果树的科学栽培和管理具有重要的指导意义。 本研究样地设置在陕西省宜川县境内的红富士苹果园中,选择具有不同株龄(3a、7a、10a、12a、17a和20a)的苹果树为研究对象,采用微生物培养法、氯仿熏蒸提取分析法、变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)分析法,以及土壤酶和土壤养分分析等方法,结合多元数理统计分析,研究苹果树土壤微生物群落的时空特征、土壤养分组成、苹果凋落叶和根系等对土壤微生物群落结构的影响,以及不同数量指标间的相互关系等方面的内容。主要成果如下: 1.微生物群落特征。(1)微生物三大类群及主要生理群均具有明显的根际效应;伴随着株龄的增加,根际细菌数量先升后降;除17a→20a间的亚硝化细菌和纤维素分解菌数量有所降低外,根际氨化细菌、固氮菌、亚硝化细菌和纤维素分解菌数量总体上先降后升。(2)除20a外,其它所有株龄根际细菌DGGE条带数均大于根外,根际效应明显;伴随着株龄的增加,根际细菌DGGE条带数呈降低-增加-降低的变化趋势。(3)土壤MBC含量均为根际高于根外,根际效应明显;除17a→20a间的MBC略有升高外,伴随着株龄的增加,根际MBC呈先升后降的变化趋势。(4)根际过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和纤维素酶活性均高于根外,根际效应明显;而碱性磷酸酶表现相反;除17a→20a间的蔗糖酶、碱性磷酸酶和纤维素酶有所升高外,伴随着株龄的增加,根际土壤酶活性均呈先升后降的变化趋势,其中脲酶的波动性更大。(5)土壤养分无明显的根际效应;伴随着株龄的增加,根际速效P逐渐下降,pH值逐渐上升,碱解N呈降低-升高-降低-升高的变化趋势,其它如有机质、全N、全K、速效K和全P等均呈先升后降的变化趋势。 2.根据以微生物组成、土壤酶和土壤养分为变量的PCA分析结果,将不同株龄果树划分为A(3a)、B(7a)、C(10a-12a)和D(17a-20a)四类,分别代表了苹果的不同生长阶段,其中3a为挂果前期,7a为挂果初期,10a-12a为挂果旺期,17a-20a为挂果后期。 3.土壤微生物、酶活性和土壤养分相互之间存在着较为广泛的相关关系。如土壤有机质与全N、全K、速效K、全P、pH值、蔗糖酶、纤维素酶、真菌和氨化细菌数量等均达到了显著正相关水平(P0.05)。 4.用不同株龄的苹果树凋落叶、根系及二者混合后制备的浸提液分别处理3a果树根外土壤后,微生物总数量增加,尤其是细菌和真菌数量增加较多,其中10a和12a果树成分对微生物组成的影响作用更大。 研究表明,苹果土壤微生物群落特征具有明显的根际效应,并且随着果树生长,表现出不同的变化规律;依据多种土壤环境因素的变化,可将苹果生长阶段划分为挂果前期、挂果初期、挂果旺期和挂果后期,采取改变土壤微生物组成、土壤酶活性或土壤养分含量等措施,可能有助于延长苹果挂果旺期;苹果树自身成分回归土壤,能够改善土壤微生物群落结构和生物量水平,尝试利用苹果树凋落物等成分来改变土壤微生物群落组成,可能对苹果产量的提高有重要作用。


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