连作与秸秆还田对棉田土壤微生物群落多样性及棉花生理的影响

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1、分类号：密级：学号：2009107001单位代码：10759石河子大学硕士学位论文连作与秸秆还田对棉田土壤微生物群落多样性及棉花生理的影响学位申请人唐志敏指导教师刘建国教授申请学位门类级别农学硕士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向绿洲农业与绿洲生态所在学院农学院中国·新疆·石河子2012年6月IIEffectsofcontinuouscroppingandStrawreturningonsoilmicrobialcommunitydiversityandthecottonPhysiologyADissertationS

2、ubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofAgricultureByTangzhimin(Cropphysiologyandecological)DissertationSupervisor:prof.LiujianguoJune,2012III学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表

3、或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日学位论文版权授权书本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日III摘要新疆棉花生产以规模化经营、机械化作业、棉田连

4、片大面积种植等特点著称全国；棉花在农业总产值中的比重超过60%，其形成的工业增加值已超过30%。由于植棉具有较好的经济效益，主要植棉地区棉花种植面积占耕地总面积的比例达到60%-70%，个别地区达到80%以上，棉花连作现象严重，并产生了连作障碍等问题。因此，本文针对新疆棉花长期连作所产生的连作障碍问题，依托石河子大学实验站棉花长期连作定点试验田，采用非培养分子技术PCR-DGGE法和常规微生物培养技术分析不同连作年限土壤微生物群落结构多样性，揭示棉花连作和秸秆还田与土壤微生物多样性关系，从反应农田质量变化的土壤微生物量和群落

5、变化入手，评价棉花长期连作与秸秆还田对土壤质量的影响，并分析棉花长期连作与秸秆还田对棉花光合生理、生理代谢酶活性的影响，为进一步寻求减轻棉花连作障碍的技术措施提供理论依据。主要研究结论如下：1.为了进一步揭示供试土壤间真菌DNA片段的差异，用QuantityOne软件对连作土壤的DGGE图谱进行处理，采用非加权成对算术平均法（UPGMA）对土样DGGE指纹图谱作相似性聚类分析，结果表明供试土壤的遗传相似性为44%，在51%水平可将6个供试土壤区分开来，表明土壤间存在遗传多态性。根据各棉田土壤真菌相似性分为两大类：秸秆还田连作

6、15年和非秸秆还田模式连作10年遗传相似性为71%，秸秆还田连作10年和非秸秆还田模式连作15年遗传相似性为78%，连作20年和25年棉田的真菌遗传关系比较近，相似性为65%；秸秆还田连作20年、25年、30年遗传相似性为59%。由UPGMA图表明，秸秆还田棉田真菌遗传多态性与其它非秸秆还田棉田的差异最大，长期连作经秸秆还田后土壤真菌群落结构会发生一定的改变。2.应用Quantityone软件定量分析细菌16SrDNA基因的DGGE图谱，泳道带型相似度越高，说明细菌群落结构相似性越高。采用凝胶成像分析系统对DGGE图谱进行分

7、析，结果表明不同连作年限下土壤的条带位置和数量均存在一定的差异，既有许多公共条带，又有少量特有条带，说明棉花不同连作年限及耕作措施下土壤可能存在一些相同种类的细菌，同时又存在少数特有的细菌类型。不同连作年限棉田土壤微生物条带在图谱中的分布和荧光强度也不同，数学平均未加权成对聚类分析（UPGMA）结果表明秸秆还田连作15年和非秸秆还田模式连作5年棉田的条带分布相似74%；而秸秆还田连作25年和连作30年相似88%。说明随着连作年限的延长，其土壤细菌群落发生了变化。从耕作模式来看，非秸秆还田模式下连作10年、15年相似性达到77

8、%。由此可见，连作对土壤细菌群落的影响大，而秸秆还田在一定程度上缓解了土壤细菌群落结构。3.通过采用常规微生物培养技术分析不同连作年限棉田土壤微生物量及种群结构变化，揭示棉花连作秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明，棉花秸秆还田能够增加微生物数量，改善棉田土壤微生物种群结构。随着连作年