覆盖对渭北旱作苹果园土壤微生物群落特征的影响

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1、分类号：S154学校代码：10712UDC：631.46研究生学号：2010060005密级：公开2015届攻读博士学位研究生学位（毕业）论文覆盖对渭北旱作苹果园土壤微生物群落特征的影响学科专业：作物栽培学与耕作学研究方向：高效农作制度和农业生态研究生:陈月星指导教师：廖允成教授完成时间：2015年3月中国陕西杨凌Classificationcode:S154Universitycode:10712UDC:631.46Postgraduatenumber:2010060005Confidentiality

2、level:PublicDissertationforDoctorDegreeNorthwestA＆FUniversityin2015EFFECTSOFMULCHINGMANAGEMENTSONSOILMICROBIALCOMMUNITIESINANUNIRRIGATEDAPPLEORCHARDOFWEIBEILOESSPLATEAUMajor:CropCultivationScienceandGeoponicsResearchfield:High-efficiencyfarmingsystemAndAg

3、roecologyNameofPostgraduate:ChenYuexingAdviser:Prof.LiaoYunchengDateofsubmitted:Mar.2015YanglingShaanxiChina项目资助本研究是在国家自然科学基金项目（30871492，31471451）和西北农林科技大学基本科研业务费专项资金项目（PY200904）的资助下完成。特此感谢！覆盖对渭北旱作苹果园土壤微生物群落特征的影响摘要在果园生态系统中，土壤微生物参与元素循环、有机物质分解以及腐殖质形成等生物化学过程

4、，从而调节植物生长。果园土壤管理措施通过改变土壤理化性状对土壤微生物的生长、代谢和繁殖产生影响，改变其群落结构及种群多样性，进而影响到整个果园生态系统的物质循环和能量流动，从而对果业的可持续发展产生影响。因此研究土壤微生物对果园土壤管理措施的响应特征，阐明微生物群落变化规律及其与土壤环境因子的关系，对于果园土壤管理措施的科学应用及果园生态环境的改善具有重要指导意义，同时为土壤微生物多样性研究提供理论基础。本研究应用变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）、构建16SrRNA基因克隆文库以及Illumina高通

5、量测序技术研究了不同覆盖措施（生草覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖、裸地）对渭北旱作苹果园土壤细菌和真菌群落结构、组成和多样性的影响及其随苹果生育期的变化规律，进一步分析了土壤微生物群落结构和组成与土壤理化性质的相关关系以及覆盖措施下影响苹果产量及品质的主要土壤环境因子，主要研究结果如下：（1）通过对DGGE指纹图谱分析得知，该区域土壤细菌种类比较丰富，表现为36个土壤样品总共获得70条不同的条带类型或操作分类单元（OTU），通过对DGGE谱图中优势条带进行克隆测序可知，该果园土壤细菌群落主要优势菌群为变形菌门P

6、roteobacteria（45.5%）和拟杆菌门Bacteroidetes（27.3%），另外，厚壁菌门Firmicute（9.1%）和放线菌Actinobacteria（9.1%）数量也比较丰富。克隆文库法总计获得383个阳性克隆子，通过序列比对发现，Proteobacteria（41.00%）、Bacteroidetes（11.48%）和Acidobacteria（13.58%）在渭北旱作苹果园土壤细菌群落组成中最为丰富，其数量占总克隆数的66%以上，该结果与DGGE实验结果一致。本研究发现，不同覆

7、盖处理间α-Proteobacteria、β-Proteobacteria、δ-Proteobacteria和Actinobacteria含量差异达到显著水平；不同苹果生育期优势菌群不同，如Firmicute在成熟期属于优势菌群，而在幼果期和膨大期数量较少；梭杆菌Fusobacteria在幼果期数量较多，在膨大期和成熟期无明显优势。（2）通过计算土壤细菌香农多样性指数（H’）、丰富度指数（S）和均匀度指数（E）发现，与对照相比，覆盖处理在幼果期和膨大期提高了土壤细菌群落多样性和丰富度，其中秸秆覆盖处理多样

8、性和丰富度最高，但是对均匀度影响不显著；成熟期，对照处理多样性得到恢复并达到最高值。（3）通过对DGGE指纹图谱进行聚类分析（UPGAMA）和去趋势对应分析（DCA）发现，苹果生育期的推进是土壤细菌群落发生变化的主要因子，表现为36份土壤样品依据苹果生育期而聚集为三大主要类群。同一生育期内，生草覆盖和秸秆覆盖处理聚集，而地膜覆盖和对照处理相聚集，说明地膜覆盖对土壤细菌群落结构影响较小，生草覆盖和秸秆覆盖处理对土壤细菌群落结构影