苗期不同化感潜力小麦根际土壤微生态特性研究

摘要

小麦是中国的主要粮食作物之一，麦田杂草为害十分严重，严重影响小麦的产量和品质。如何有效控制田间杂草，已成为小麦生产增产增效的关键。利用小麦化感作用防除麦田杂草具有剂量小、选择性强、无3R问题，有望成为21世纪环境友好的除草关键技术之一。 小麦化感物质主要通过挥发、淋溶、根系分泌、残体分解等途径进入根际微生态系统，化感物质在根际过程中的行为直接影响小麦化感潜力的发挥。本研究以苗期不同化感潜力小麦为实验材料，采用平板菌落计数法、MPN计数法、BIOLOG ECO平板法以及T-RFLP方法，从不同化感潜力小麦根际土壤微生物多样性角度，结合土壤酶活性，探讨化感小麦根际土壤微生态特性，主要结果如下： 1.不同化感潜力小麦根际土壤化感潜力测定结果表明，土壤灭菌后其化感潜力有所变化，强化感小麦115/青海麦、92L89其相对抑制率分别比灭菌前下降10.8％和13.7％，而弱化感小麦抗10103相对抑制率增大了1.4％。化感小麦根际土壤微生物与其化感潜力间存在一定关联性。 2.强化感小麦对过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和纤维素酶有促进作用，保证了化感小麦根际土壤中碳、氮等营养元素的周转与循环，为化感小麦创造了良好的根际营养环境。另外，强化感小麦根系分泌物对过氧化物酶和多酚氧化酶具有抑制作用。 3.不同化感潜力小麦根际土壤微生物区系存在显著差异，种群数量均以细菌为主，占89.52％-96.12％，真菌数量最少，占0.06％-1％，放线菌占7％-11.3％。种植强化感小麦能够促进根际自生固氮菌、亚硝化细菌、硝酸细菌、氨化细菌、好气性纤维素分解菌等主要生理类群的形成，加快了土壤碳、氮循环，保证了小麦生长发育所需营养元素的吸收和利用。 4.对不同化感潜力小麦根际土壤的BIOLOG分析表明，相对于弱化感小麦抗10103，强化感小麦根际土壤微生物具有较强的碳源利用率。另外，强化感小麦对酚酸类物质具有较高的利用率。利用培养72 h时的AWCD值，进行主成分分析，提取出与土壤微生物碳源利用功能多样性相关的主成分1、主成分2、主成分3，依次解释变量方差为72.05％，18.216％和9.733％。 5.采用T-RFLP技术分析强、弱化感小麦根际土壤微生物，结果显示：强化感小麦115/青海麦、92L89共有的微生物主要有6个菌属，分别是芽孢杆菌属、固氮螺菌属、红单胞菌属、红球菌属、类芽孢杆菌属和Blastomons rotatoria未知菌属，主要参与土壤根际微生态系统中的固氮作用、养分循环、农药降解与修复污染土壤等功能，增强了适应性。 综上所述，小麦化感作用是与根际土壤微生物的生态功能密切相关的性状，强化感小麦促进有益微生物在根际土壤富集，提高了与碳，氮循环有关的土壤酶的活性，促进了小麦生长发育对营养元素的吸收和利用，保证了其化感潜力的实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

1前言

1.1小麦化感作用研究进展

1.2小麦化感物质

1.2.1化感物质的产生与释放途径

1.2.2小麦化感物质种类

1.3植物化感作用的根际生态学

1.3.1植物化感作用的根际过程

1.3.2根分泌物与受体植物的关系

1.3.3根系分泌物与根际微生物的关系

1.4土壤微生物生态学研究中的非培养方法

1.4.1 BIOLOG ECO平板法在土壤微生物生态学研究中的应用

1.4.2T-RFLP技术在土壤微生物生态学研究中的应用

1.5本研究的意义和内容

2材料与方法

2.1实验材料

2.2实验设计

2.3实验方法

2.3.1根际土壤化感潜力测定

2.3.2土壤灭菌

2.3.3土壤酶活性测定

2.3.4土壤微生物区系分析

2.3.5土壤微生物群落功能多样性分析

2.3.6土壤细菌的T-RRLP分析

2.4统计分析

3结果与分析

3.1苗期不同品种小麦根际土壤的化感潜力测定

3.2土壤灭菌对苗期不同小麦根际土壤化感潜力的影响

3.3苗期不同化感潜力小麦根际土壤酶活性差异

3.4苗期不同化感潜力小麦根际土壤微生物区系及生理类群分析

3.4.1苗期不同化感潜力小麦根际土壤微生物区系分析

3.4.2苗期不同化感潜力小麦根际土壤土壤微生物生理类群

3.5苗期不同化感潜力小麦根际土壤微生物功能多样性的BIOLOG分析

3.5.1苗期不同化感潜力小麦根际土壤碳源平均颜色变化率pLWCD)

3.5.2不苗期同化感潜力小麦根际土壤微生物对不同类型碳源利用特性

3.5.3不同化感潜力小麦根际土壤微生物碳源利用特性的主成分分析

3.5.4不同化感潜力小麦根际土壤微生物利用培养基的多样性指数

3.6不同化感潜力小麦根际微生物群落结构与功能差异分析

3.6.1土壤微生物总DNA

3.6.2不同化感潜力小麦根际土壤微生物的T-RFLP分析

4.讨论

4.1土壤酶活性与化感作用

4.2土壤微生物与化感作用

4.2.1不同化感潜力小麦对根际微生物多样性的影响

4.2.2不同化感潜力小麦根系分泌物对根际微生物的影响

4.2.3根际微生物对植物的影响

5.结论

6展望

参考文献

致谢