不同套种作物对甘蔗生长和土壤理化性质的影响

摘要

甘蔗是我国主要的糖料作物之一,同时也是具潜力的生物能源原料作物之一。甘蔗的前期生长比较缓慢,行间有比较大的可利用空间,因此对其进行间套不仅能更充分地利用土地资源,而且能改善甘蔗地土壤理化性质,缓解甘蔗连作障碍,可以实现更大的经济效益和社会效益。本试验以粤甘18号和云蔗99-91两个甘蔗品种为实验材料,分别套种大豆和马铃薯,研究套种对甘蔗生长情况及土壤养分和土壤微生物区系变化方面的影响,结果表明:
　　 套种对甘蔗生长和总体产量没有产生显著影响。对套种后甘蔗各农艺性状的调查表明,甘蔗发芽率、分蘖率、月平均生长速和主茎生长的变化情况与对照相比均没有显著差异,但粤甘18号的对照处理的株高分别比套种大豆和套种马铃薯处理高出19.7％和19.3％,而云蔗99-91套种马铃薯处理的有效茎数比对照低16.77％,除此之外,套种对茎径、单茎重、锤度、蔗茎产量和蔗糖产量等指标均没有显著差异,说明甘蔗前期套作不影响后期甘蔗的生长和田间糖锤度。
　　 套种大豆能改善蔗地土壤的部分化学性质。套种处理对土壤的酸碱度并没有显著影响,依然呈强酸性,但pH值与对照相比提高了0.16～0.19。套种大豆后全氮含量与对照和套种马铃薯处理相比分别高出8.22％和21.54％,说明套种大豆可以显著提高土壤的全氮含量。除此之外,套种后土壤中有机质、全磷、全钾、碱解氮、速效钾和速效磷含量均没有显著变化。对套种后根际土壤可培养微生物和酶活性测定的结果显示:在分蘖期套种处理的细菌总数比对照低46.77％～68.9％,在伸长期比对照低11.69％～49.6％；套种大豆处理的真菌数量显著高于对照,在伸长期比对照高38.95％～112.1％,在成熟期比对照高21.81％～43.05％；套种马铃薯处理在甘蔗苗期比对照低6.74％～10.61％,在分蘖期比对照低52.98％～53.45％；而套种对甘蔗根际土壤脲酶、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的活性影响较小,但在苗期和分蘖期套种大豆处理的蔗糖酶活性明显高于其它处理,伸长期和成熟期各处理的蔗糖酶活性表现相当。
　　 套种影响了土壤微生物群落功能多样性。套种处理的Shannon指数与对照相比提高1.14％～2.08％,而McIntosh指数与对照相比则降低了3.89％～14.74％,各套种处理间的Simpson指数没有达到显著差异。套种对不同甘蔗品种土壤微生物碳源利用情况的影响也有所不同,但总体来说,没有明显改变土壤微生物对不同碳源的代谢功能。此外,各套种处理间土壤微生物群落DNA序列相似系数较小,对照处理与套种大豆和套种马铃薯处理的相似系数相对较低,而套种大豆与套种马铃薯处理间的相似系数则相对较高。
　　 本试验表明,套种大豆和套种马铃薯不影响甘蔗的生长和产量,可以改变土壤微生物群落功能多样性,且套种大豆对蔗地土壤肥力有改善作用。

目录

文摘

英文文摘

1 前言

1.1 间套作的经济效益

1.1.1 间套作的增产增收效应

1.1.2 间套作对作物品质的影响

1.2 间套作对土壤理化性质的影响

1.2.1 间套作对土壤养分的影响

1.2.2 间套作对土壤酶与土壤微生物种群数量的影响

1.2.3 间套作对土壤微生物多样性的影响

1.3 土壤微生物生态学研究方法

1.3.1 传统的微生物平板培养法

1.3.2 BIOLOG微平板分析方法

1.3.3 磷脂脂肪酸图谱(PLFA法)

1.3.4 土壤微生物生物量

1.3.5 分子生物学方法

1.4 本研究的目的和意义

2 材料与方法

2.1 供试材料

2.2 主要仪器

2.3 试验设计

2.4 调查测定项目与方法

2.4.1 甘蔗农艺性状调查

2.4.2 土壤养分测定

2.4.3 根际土壤微生物总数测定

2.4.4 根际土壤酶活性测定

2.4.5 根际土壤微生物群落功能多样性测定

2.4.6 根际土壤微生物群落DNA序列多样性的测定

2.5 数据分析

3 结果与分析

3.1 套种对甘蔗生长动态的影响

3.1.1 甘蔗出苗率和分蘖率

3.1.2 甘蔗主茎株高变化

3.1.3 甘蔗主茎月生长速

3.2 套种对甘蔗产量的影响

3.3 套种对蔗地土壤养分的影响

3.3.1 土壤pH值

3.3.2 土壤有机质含量

3.3.3 土壤全N含量

3.3.4 土壤全P含量

3.3.5 土壤全K含量

3.3.6 土壤碱解N含量

3.3.7 土壤速效P含量

3.3.8 土壤速效K含量

3.4 套种对根际土壤微生物区系的影响

3.4.1 套种对根际土壤微生物种群数量的影响

3.4.2 套种对根际土壤酶活性的影响

3.4.3 套种对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

3.4.4 套种对根际土壤微生物群落DNA序列多样性的影响

4 讨论与结论

4.1 套种对甘蔗生长及产量影响分析

4.2 套种对蔗地土壤肥力的影响分析

4.3 套种对根际土壤微生物区系的影响分析

4.4 本试验主要结果

4.5 本试验主要创新点

4.6 展望

参考文献

附录

致谢