玉米與馬鈴薯多樣性種植對(duì)作物性狀及根際微生物多樣性影響的研究.pdf

1、玉米與馬鈴薯多樣性種植可以提高作物單位面積產(chǎn)量和土地利用率，并減輕玉米和馬鈴薯病害的發(fā)生。云南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生物多樣性課題組前期對(duì)玉米與馬鈴薯多樣性種植的試驗(yàn)研究主要集中在增產(chǎn)、控病、通風(fēng)、透光、調(diào)節(jié)田間微氣象環(huán)境及對(duì)矮桿群體馬鈴薯的負(fù)面效應(yīng)方面。本論文在云南省昭通市昭陽區(qū)靖安鄉(xiāng)和魯?shù)榭h安閣村等兩地進(jìn)行同田對(duì)比試驗(yàn)研究，通過每15天測(cè)定作物的農(nóng)藝性狀及收獲時(shí)對(duì)作物的品質(zhì)及產(chǎn)量構(gòu)成特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)收集凈作與間作模式中作物玉米拔節(jié)期/馬鈴薯

2、現(xiàn)蕾期、玉米抽雄期/馬鈴薯盛花期、成熟期、收獲期四個(gè)時(shí)期玉米和馬鈴薯的根際土壤，采用Biolog ECO方法和DGGE方法對(duì)玉米與馬鈴薯間作體系中根際土壤細(xì)菌群落功能代謝多樣性及物種多樣性進(jìn)行分析，研究主要結(jié)果如下：
　　1）研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與馬鈴薯多樣性種植的玉米與凈作的相比，葉面積增大，不同播種期，研究發(fā)現(xiàn)無論是常規(guī)種植還是推后種植玉米鮮重為凈作＞間作＞套作，間作的玉米的種子含水量顯著低于凈作，馬鈴薯間套作后單株重量顯著下降，商

3、品率顯著下降，多樣性種植顯著影響玉米的品質(zhì)及產(chǎn)量特征。對(duì)馬鈴薯而言相對(duì)間作馬鈴薯品質(zhì)、產(chǎn)量降低，不同的播種期對(duì)地上部分農(nóng)藝性狀的間作效應(yīng)與其環(huán)境有關(guān)。
　　2）養(yǎng)分測(cè)定測(cè)定結(jié)果表明：玉米與馬鈴薯間作對(duì)土壤中的堿解氮均無影響，間作增加土壤有效鉀和有效磷的含量，但對(duì)水分無影響。靖安鄉(xiāng)試驗(yàn)點(diǎn)在玉米拔節(jié)期/馬鈴薯現(xiàn)蕾期和玉米抽雄期/馬鈴薯盛花期，間作馬鈴薯的根際土壤有效磷低于凈作，成熟期、收獲期間作高于凈作。魯?shù)榭h試驗(yàn)點(diǎn)，在玉米拔節(jié)期/馬

4、鈴薯現(xiàn)蕾期和玉米抽雄期/馬鈴薯盛花期，間作馬鈴薯鈴薯的根際土壤有效磷高于凈作，成熟期、收獲期間作低于凈作。
　　3）Biolog ECO分析結(jié)果表明：1）在作物的不同生育期，間作體系對(duì)根際微生物代謝能力的強(qiáng)弱有影響，作物生長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)的時(shí)候根際微生物代謝能力強(qiáng)，生長(zhǎng)勢(shì)弱的時(shí)候根際微生物代謝能力弱；間作體系中當(dāng)矮桿作物死亡后，間作效應(yīng)還在發(fā)生，間作對(duì)作物根際微生物的代謝能力的效應(yīng)受作物生長(zhǎng)的生境和生育期的影響，作物間作系統(tǒng)對(duì)不同作物根際微

5、生物代謝能力的效應(yīng)不同。2）玉米間作降低玉米根際土壤微生物的活力，對(duì)于馬鈴薯而言間作馬鈴薯具有生活力時(shí)，根際土壤微生物的活力與地上部分作物的生長(zhǎng)勢(shì)有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)地上部分作物葉面積增加根際土壤微生物的活力下降，地上部分作物葉面積減小根際土壤微生物的活力增加；作物衰老期根際土壤微生物的活力增加，作物收獲期根際土壤微生物的活力下降。3）當(dāng)玉米與馬鈴薯均具有生活力時(shí)，間作玉米與凈作玉米相比根際微生物即對(duì)碳源代謝的能力較穩(wěn)定，間作馬鈴薯與凈作馬鈴

6、薯相比根際微生物功能代謝與作物地上部分的生長(zhǎng)勢(shì)有關(guān)。成熟期和收獲期，間作玉米與凈作相比根際微生物功能代謝無差異，對(duì)馬鈴薯而言間作馬鈴薯根際微生物功能代謝減弱。
　　4）DGGE分析表明，玉米與馬鈴薯間作與細(xì)菌群落的多樣性、種群落組成及動(dòng)態(tài)與作物生長(zhǎng)期及間作效應(yīng)與息息相關(guān)；PCA分析和聚類分析后發(fā)現(xiàn)細(xì)菌物種多樣性與物種組成毫無關(guān)系。
　　5）Biolog ECO數(shù)據(jù)及DGGE圖譜分析表明，生長(zhǎng)勢(shì)比凈作好根際土壤微生物代謝多樣性

7、與細(xì)菌群落多樣性增加，對(duì)馬鈴薯而言規(guī)律是一樣的，生長(zhǎng)勢(shì)好根際土壤微生物代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性增加，生長(zhǎng)勢(shì)弱根際土壤微生物代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性減小；當(dāng)玉米與馬鈴薯死亡時(shí)代謝功能單一化，物種多樣化。
　　6）玉米與馬鈴薯株高差異及葉面積的差異是影響土壤微生物的重要原因，本研究表明間作玉米與凈作玉米相比，代謝活力而言MS(玉米葉面積)/PS（馬鈴薯葉面積）＜1，⊿AWCD（間作AWCD-凈作 AWCD）＜0，對(duì)于物種多樣性而言

8、MS/PS＞1，⊿AWCD＞0：當(dāng)MS/PS＜1，⊿S(間作處理?xiàng)l帶-凈作處理?xiàng)l帶)＞0，MS/PS＞1，⊿S＜0；根際土壤微生物代謝多樣性、細(xì)菌群落多樣性增加；隨著地上部分葉面積減小根際土壤微生物代謝能力減小，根際土壤微生物代謝多樣性、細(xì)菌群落多樣性減小。
　　綜上所述，玉米與馬鈴薯間作顯著影響農(nóng)藝性狀，間作玉米與凈作玉米相比葉面積增大，品質(zhì)顯著增加，單位面積產(chǎn)量提高；間作馬鈴薯株高增加，葉面積與生境相關(guān)，單位面積產(chǎn)量下降，品質(zhì)

9、下降。玉米與馬鈴薯間作顯著影響土壤的肥力動(dòng)態(tài)，間作玉米增加土壤的有效鉀，有效磷及氮元素的固持，對(duì)土壤水分無顯著影響；間作馬鈴薯增加土壤的氮元素的固持，有效鉀，有效磷變化與生境相關(guān)，對(duì)土壤水分無顯著影響。玉米與馬鈴薯間作顯著影響根際微生物的代謝群落的多樣性及物種多樣性及活力，間作玉米根際微生物代謝活力下降，間作增加玉米活體時(shí)期根際土壤微生物代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性，收獲期時(shí)生物代謝多樣性大幅下降，細(xì)菌群落多樣性大幅上升，表現(xiàn)為功能單一化

10、物種多樣化。馬鈴薯活體時(shí)期根際土壤微生物代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性變化一致，靖安鄉(xiāng)試驗(yàn)點(diǎn)代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性增加，魯?shù)榭h多樣性下降。馬鈴薯死體時(shí)，代謝多樣性與細(xì)菌群落多樣性增加，這些變化與玉米馬鈴薯株高差及葉面積動(dòng)態(tài)變化有關(guān)，存在MS(玉米葉面積)/PS（馬鈴薯葉面積）＜1，⊿AWCD（間作AWCD-凈作AWCD）＜0，對(duì)于物種多樣性而言MS/PS＞1，⊿AWCD＞0：當(dāng)MS/PS＜1，⊿S(間作處理?xiàng)l帶-凈作處理?xiàng)l帶)＞0，MS