马铃薯连作栽培与间作调控对根际土壤的影响

【摘要】针对宁夏南部山区马铃薯广泛种植,土地利用结构改变导致的马铃薯连作栽培障碍广泛存在的现象,利用田间试验和实验室分析相结合的方法,采用土壤常规理化分析与磷脂脂肪酸分析(PLFA法)、16SrDNAPCR-RFLP的手段,从根际土壤微生物群落结构、功能及多样性演变的角度分析了不同连作年限下马铃薯根际土壤养分及微生物区系的变化规律；在连作10年的马铃薯田块上,阐述了马铃薯间作玉米、马铃薯间作蚕豆和马铃薯间作荞麦3种模式调控连作栽培障碍的可能作用机制。研究结果表明：1、持续马铃薯连作使得根际土壤pH出现升高的趋势,但随连作栽培年限的增加未引起根际土壤养分的耗竭；持续连作改变了马铃薯根际土壤微生物量氮及土壤酶的活性；马铃薯根际土壤过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶、微生物量氮随着连作年限的增加出现先降低后升高的趋势。2、持续马铃薯连作下根际土壤微生物群落对碳水化合物利用强度较大,其次是氨基酸类化合物,对多聚和胺类化合物的利用强度较弱。末端限制性长度多态性(T-RFLP)显示,随连作栽培年限的增加,根际土壤微生物群落细菌菌属数下降：连作2年的马铃薯根际土壤中细菌菌属数为70种,连作6年为56种,连作10年为39种。随着连作年限的增加,马铃薯的田间产量有下降趋势。间作栽培后,马铃薯根际土壤pH有不同程度的降低。马铃薯||玉米、马铃薯||蚕豆、马铃薯||荞麦根际土壤全氮、全磷、速效磷、速效钾含量分别比对照降低了0.11～0.49g·kg-1、0.44～0.47g·kg-1、76.56～89.91mg·kg-1、59.86～192.6mg·kg-1,其中土壤速效磷降幅最大,达45%以上。3、间作玉米、蚕豆和荞麦降低了土壤基础呼吸强度；间作玉米和荞麦降低了马铃薯根际微生物量碳、氮的含量,间作蚕豆增加了马铃薯根际微生物量碳、氮的含量和微生物熵。间作玉米和荞麦改变了马铃薯根际微生物群落对主要碳源的利用强度,以间作蚕豆的增幅更为显著,培养120h时,马铃薯||蚕豆、,马铃薯||玉米的AWCD值分别比单作升高了13.39%和4.30%,间作荞麦却降低马铃薯根际微生物碳源转化效率。4、末端限制性长度多态性(T-RFLP)的研究发现：间作马铃薯根际土壤中含有互营单胞菌属,它是一种产酸菌,能与暗杆菌属和梭菌属等共同作用将各种脂肪酸、醇类等物质降解成乙酸和氢气,马铃薯间作后pH的降低可能与间作促进了这类菌群的生长有关。间作蚕豆后,马铃薯根际微生物群落细菌菌属数量增加到43个,间作丰富了马铃薯根际土壤微生物群落细菌结构构成,扩宽了其的遗传多样性,为持续、健康的生态环境提供了基础。田间小区测产结果显示,间作蚕豆处理单位面积土地上马铃薯产量略有提高,而间作玉米、间作荞麦,单位面积土地上马铃薯的产量均低于对照。马铃薯间作蚕豆显著增强了根际土壤微生物群落对单一碳源的利用能力,丰富土壤微生物群落构成与功能多样性,而且能维持较稳定的产量。因此,马铃薯||蚕豆被认为是一种有利于改善马铃薯连作栽培根际微生态环境、缓解马铃薯连作障碍的栽培模式。
【作者】汪春明；
【导师】马琨；
【作者基本信息】宁夏大学，作物栽培学与耕作学，2014，硕士
【关键词】马铃薯；连作；间作；平均颜色变化率(AWCD)；磷脂脂肪酸(PLFA)；末端限制性长度多态性；

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