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甘蔗宿根栽培对根际土壤微生物群落变化的影响

作 者: 吴邦建
导 师: 林文雄;张秋金
学 校: 福建农林大学
专 业: 生物工程
关键词: 甘蔗 根际环境 宿根栽培 土壤微生物 T-RFLP
分类号: S154.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要


甘蔗(sugarcane),学名Saccharum officenarum L.,禾本科甘蔗属作物,多年生草本植物。甘蔗是我国重要的制糖原料,其产糖量占食糖总产的90%以上;蔗糖产业已成为蔗区农民脱贫致富、地方财政收入的主要途径。在甘蔗的生产过程中,宿根蔗栽培是一项重要的栽培制度。但是各地宿根蔗栽培也都存在着产量不高、病虫害严重的问题,呈现出一年平,二年糟,三年不能要的现象,主要原因是连年宿根造成缺苗断垄多,基本苗不够,有效茎数少。引起作物连作障碍的原因是复杂的,是作物和土壤两个系统内部以及系统之间的诸多因素综合作用结果的体现。本研究利用末端限制性酶切片段长度多态性分析(terminal restriction fragment length polymorphism, T-RFLP)技术,分析甘蔗伸长拔节期时,空白土壤、新植甘蔗土壤与一年生宿根甘蔗土壤中微生物群落的变化情况,探讨宿根栽培过程中的甘蔗伸长拔节期内根际土壤所存在的一些分子生态学机理,为宿根栽培的土壤修复建立一定的理论基础和科研依据。结果表明:(1)甘蔗根际土壤细菌群落多样性的变化甘蔗根际土壤与空白土壤五个样品的微生物群落存在着一定的变化,其变化趋势存在着一定的相似性。种植福农28的土壤样品中,宿根土壤的微生物数量比空白土壤与新植土壤有所下降,新植土壤与空白土壤的微生物数量变化不大。在赣南99的土壤样品中,空白土壤、新植土壤与宿根土壤这三种土壤样品中的微生物数量相差不大,宿根土壤的微生物数量有所上升。福农28宿根土壤中微生物的多样性指数与均匀度指数均低于其它土壤样品,其它土壤样品则没有出现较大的差异。(2)不同种植方式的甘蔗根际土壤细菌群落功能多样性的差异变化甘蔗的新植栽培与宿根栽培条件下的根际土壤中,具有相同的细菌种群,也会产生特异的细菌种群与相关的生态学功能。在福农28与赣南99的宿根栽培的根际土壤中,出现了致病菌群落。并且,具有相同生态学功能的微生物种群在相同甘蔗品种的不同种植条件下,其种群的个体数量也存在着差异。在福农28的根际土壤中,宿根土壤与新植土壤相比,参与碳循环的微生物种群的个体数量有所上升,具有生物固氮与有益菌生态学功能的微生物种群的个体数量呈下降趋势。在赣南99的宿根土壤中,属于降解纤维素、发酵糖产乳酸与生物固氮的细菌种群的个体数量有所上升,有益菌的个体数量保持不变。(3)不同甘蔗品种宿根栽培根际土壤细菌群落功能多样性的差异变化同一种作物的不同品种,在相同的栽培方式与土壤条件下,会产生不同的根际微生物群体。在赣南99的宿根土壤中,属于生物固氮、代谢甲醇、发酵糖产乳酸与有益菌的细菌种群个体数量都高于福农28,致病菌种群数量少于福农28,只有1个致病菌。综合本实验的各项研究结果,可以看出在不同的种植方式下,不同甘蔗品种在伸长拔节期时,对于根际土壤微生物群落结构的影响也是不同的。在福农28的宿根土壤中,微生物群落的多样性有所降低,参与一些基本代谢过程的群落与有益菌群落的种群个体数量下降,致病菌群落增多。赣南99与之相反,在宿根土壤中,微生物群落的多样性与生态学功能都得到了良性的保持。但是,对甘蔗宿根性的好坏,还要结合其它因素进行综合的研究,比如在甘蔗宿根栽培过程中,不同生育期内土壤微生物群落与土壤物质的变化状况,以及田间农艺性状的调查等等。因此,在甘蔗的宿根栽培过程中,应对当地或是全国各地的种质资源进行宿根栽培条件下的筛选,选育适应于宿根栽培的甘蔗品种。并结合不同的耕作方式对宿根栽培的土壤微生态环境进行改良,如在甘蔗宿根栽培下间套其它作物,以及施用不同的有机肥料,减少工业肥料的使用,使土壤中微生物群落结构得到良性的发展,为甘蔗的农业生产提供一些技术支持。

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-11
1 前言  11-18
  1.1 本研究的目的与意义  11
  1.2 植物与根际土壤互作的研究概况  11-18
    1.2.1 植物根际土壤物质变化的研究  12-13
    1.2.2 根际土壤微生物群落的动态变化  13-14
    1.2.3 植物与土壤物质的关系  14
    1.2.4 植物与根际土壤微生物的关系  14-16
    1.2.5 土壤物质与根际土壤微生物的关系  16-18
  1.3 本研究的主要内容特色及创新  18
    1.3.1 主要研究内容  18
    1.3.2 特色与创新  18
2 材料与方法  18-23
  2.1 试验材料  18-19
  2.2 试验方法  19-23
    2.2.1 根际土壤微生物基因组总DNA的提取与纯化  19-20
    2.2.2 土壤微生物总DNA的16S rDNA V3区的PCR扩增  20-21
    2.2.3 PCR产物的纯化  21
    2.2.4 PCR产物的酶切  21-22
    2.2.5 T-RFLP测序图谱的产生  22-23
    2.2.6 根际土壤微生物类群的获得  23
3 结果与分析  23-38
  3.1 根际土壤微生物基因组总DNA的分离与纯化  23-24
  3.2 根际土壤细菌16S rDNA的PCR扩增检测  24
  3.3 甘蔗根际土壤细菌的T-RFLP分析  24-38
    3.3.1 根际土壤细菌群落多样性的定量分析  24-27
    3.3.2 根际土壤细菌T-RFLP图谱及细菌群落多样性的定性分析  27-30
    3.3.3 不同种植方式的福农28根际土壤细菌群落功能多样性的分析  30-33
    3.3.4 不同种植方式的赣南99根际土壤细菌群落功能多样性的分析  33-37
    3.3.5 不同甘蔗品种宿根栽培根际土壤细菌群落功能多样性的分析  37-38
4 结论与讨论  38-42
  4.1 讨论  38-42
  4.2 结论  42
5 展望  42-44
参考文献  44-53
附录  53-56
致谢  56

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤生物学 > 土壤微生物学
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