土壤团聚体中微生物群落空间分布及其对耕作响应

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1、摘要iiiiiiiiiiiiii'l'iFII"i5mlmII_Iiiii宣土壤团聚体中微生物群落的空间分布及其对耕作的响应专业：农业资源利用博士研究生：罗红燕指导教师：谢德体教授蒋先军教授土壤中的微生物居住在一个由土壤颗粒控制的环境里，这些土壤颗粒的特性、形状和大小各异，并且具有高度复杂的空间分布与组成。微生物活动不仅对N的矿化，反硝化，生物固N，C、N循环等生化过程有较大影响，而且影响土壤结构的稳定性以及土壤中有机污染物的降解。土壤水稳定性团聚体是最重要的土壤结构体，了解微生物在土壤团聚体中的分布对于预测这些过程的发生以及反应速率是至关重要的。不同气候和土壤条件下的研究表明，大小不同的团

2、聚体中有机碳含量、微生物数量及种群有较大差异。由于土壤微生物生物量对土壤环境因子的变化极为敏感，农业中的耕作方式、轮作措施、有机残体的投入与施肥量都可能引起土壤微生物生物量的改变。因此需要更多在不同气候和土壤类型下的研究。本文以亚热带地区长期定位试验紫色水稻土为研究材料，涉及3个处理：垄作免耕(RNT)、冬水稻匪t(FPF)和常规平作(CT)，在全面了解长期保护性耕作下亚热带地区紫色水稻土基础上，运用常规分析技术和方法表征土壤团聚体组成及团聚体的孔隙和水分、营养元素特征，并采用麦角固醇和胞壁酸标记法测定各级团聚体中真菌和细菌的生物量，同时运用氯仿熏蒸浸提法、平板培养法、PCR-DGGE法分析

3、三种不同耕作方式对团聚体中微生物分布的影响。主要结果如下：(1)土壤不同耕作制度对土壤团聚体及团聚体水分和孔隙的影响：>2．0mm水稳定性团聚体的数量：垄作免耕>冬水稻田>常规平作；垄作免耕的土壤容重为1．18，小于冬水稻田的1．23和常规平作的1．28，土壤容重小，结构疏松，总孔度垄作免耕52．o‰大于冬水稻田的50．o％和常规平作的46．o％。在相同的土壤水势下，土壤的含水量相关系数r2垄作免耕土壤为T西南大学博七学位论文0．997，大于冬水稻田的O．903和常规平作的O．877，垄作免耕的含水量大于冬水稻田和常规平作土壤。(2)在同一耕作制度下，不同粒径的团聚体之间，0．053M)．2

4、5ram粒径的有机碳、全磷、全钾和全氮含量在各分布中最低(pq．05)；<0．25mm，团聚体直径愈小，交换性阳离子、有机碳、全磷、全钾和全氮含量愈高；团聚体粒径>O．25mm，，随团聚体直径改变，有机碳、全磷、全钾和全氮含量没有明显规律性。与冬水稻田和常规平作处理相比，垄作免耕可显著增加各级团聚体的养分储量。(3)微生物生物量碳、氮及可溶性有机碳在亚热带地区紫色水稻土水稳定性团聚体中的分布主要受团聚体结构本身的影响(p<0．05)，而耕作措施对其分布模式的影响不显著Q>0．05)；微生物生物量碳在土壤团聚体中分布均匀，微生物生物量氮与可溶性有机碳在

5、有利于提高土壤团聚体中的微生物生物量及可溶性有机碳含量。(4)采用麦角固醇和胞壁酸标记法测定各级团聚体中真菌和细菌的生物量。结果显示在垄作免耕、冬水稻田、常规平作土样中，真菌生物量与细菌生物量在O．25mm的大团聚体中真菌和细菌生物量随粒径的增大而增多，但细菌和真菌生物量在不同耕作方式的土样中的变化模式有一定的差异。垄作免耕的土壤真菌和细菌的生物量在三种耕作方式中最高，冬水稻田次之，常规平作最低。真菌生物量与细菌生物量的比率分布模式在不同耕作方式的土样中差异较大，垄作免耕的真菌生物量与细菌生物量的比率在三

6、种耕作方式中最高，冬水稻田次之，常规平作最低，但除了在0．25mm-1．0mm、2．0mm4．76mm的团聚体之间有明显差异外(p0．05)。土壤真菌生物量和细菌生物量在哑热带紫色水稻土水稳定性团聚体中的分布模式与团聚体的粒径和耕作方式有关，三种耕作方式中垄作免耕的影响最为明显。(5)0．25mm，团聚体粒径越大，真菌的多样性指数改

7、变没有明显规律性。冬水稻田>常规平作i在垄作免耕土壤中存在大量的菌丝态真菌，表明免耕具有较稳态的土壤环境和较稳态的生物类群。(6)六种不同的DNA提取方法中，改良的DNAkit法效果最好。采用基因V3区具有特异性的引物对，对每个土壤样品中的微生物基J灭l组进行特异性的扩增。均获得了长约230bp的产物。PCR产物经变性梯度凝胶电泳(D