设施农业栽培下次生盐渍化对微生物的生态效应与微生物修复研究

摘要

设施栽培农业在我国蔬菜和其他重要的经济作物栽培中发挥了巨大的作用，取得了显著的经济和社会效应，但是由于其大量化肥的施入，特别是氮肥，致使土壤次生盐渍化问题严重突出，土壤中大量的硝态氮给环境和人们的身体健康造成严重威胁。所以开展对于设施栽培农业次生盐渍化研究，对于正确评价土壤环境中次生盐渍化条件下硝态氮迁移转化行为，帮助人们采取合理的整治措施，解决设施栽培土壤次生盐渍化问题具有十分重要的理论和实践意义。本文以设施栽培大棚次生盐渍化土壤为研究对象，开展了硝念氮对土壤微生物生态毒理效应及生物修复研究。主要研究结果如下： 1、随着栽培时间的增加，设施栽培土壤表层土(0～5cm)有机质变化不明显；而土壤中硝态氮和总盐量增加，设施栽培15年土壤的硝态氮(93.16mg/kg)是露地表层土的14.6倍；15年土壤的EC值是露地的14.7倍；5年起土壤出现酸化现象。次生盐渍化对于深层土(15～20cm)的影响没有表层土明显。 2、以设施栽培大棚次生盐渍化土壤为研究对象，开展了不同次生盐渍化程度对土壤脲酶、磷酸酶和呼吸强度的影响。结果表明，土壤次生盐渍化越严重对酶和呼吸强度的抑制越明显，其中各样品表层土尿酶活性与露地相比均达极显著水平。 3、运用传统的平板计数法对设施栽培土壤表层和深层的细菌、真菌和放线菌数量的变化进行了研究，并对微生物数量的变化与不同次生盐渍化程度条件的相关性进行了分析。结果表明，次生盐渍化抑制土壤表层微生物生长，对深层土壤微生物数量影响不大；在土壤表层(0～5cm)，EC值、总盐、硝态氮与放线菌、细菌都极显著负相关，与真菌显著负相关。 4、运用PCR-DGGE技术对次生盐渍化对设施栽培土壤微生物群落结构的影响进行了初步研究。通过对DGGE图谱条带分析，发现不同盐渍化土壤细菌多样性均丰富，但随着栽培年限的增加，次生盐渍化的加重，微生物在DNA水平上有明显的改变，土壤细菌多样性下降。 5、从次生盐渍化严重的设施栽培大棚采集土样，进行富集驯化和反复纯化，筛选到一株能够以硝态氮为氮源并有效转化硝态氮的细菌，命名为NCT-1，根据生物学特征和16s rDNA扩增和测序分析，鉴定为克雷伯氏菌属(Klebsiella)。 6、通过不同环境条件对硝态氮转化率的影响试验，得出硝态氮转化菌的最佳培养条件为：碳氮比为5:1，pH为7，培养温度为30℃。在最佳培养条件下，培养72h,硝态氮转化率可达80％以上。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1设施栽培农业研究现状

1.1.1设施栽培农业的发展

1.2设施栽培土壤次生盐渍化

1.2.1设施栽培土壤次生盐渍化的基本特征

1.2.2设施栽培土壤次生盐渍化的影响因素

1.2.3设施栽培土壤次生盐渍化对土壤性质的影响

1.2.4设施栽培土壤中硝酸盐的危害

1.3微生物群落结构多样性研究方法

1.3.1平板计数法

1.3.2 Biolog GN方法

1.3.3变性梯度凝胶电泳（Denaturing gradient gel eletrophoresis DGGE）技术

1.3.4随机扩增多态性DNA技术（Random amflified polymorphism DNA,RAPD）

第二章研究背景、意义、内容和技术路线

2.1研究背景

2.2研究意义

2.3研究内容

2.4设计路线

第三章次生盐渍化对土壤酶活性和呼吸作用的影响

3.1引言

3.2材料和方法

3.2.1供试土壤

3.2.2主要药品和试剂

3.2.3试验方法

3.3结果与讨论

3.3.1供试土壤的基本性质分析

3.3.2次生盐渍化对土壤尿酶活性和磷酸酶活性的影响

3.3.3次生盐渍化对土壤呼吸强度的影响

第四章次生盐渍化对土壤微生物群落结构的影响

4.1引言

4.2材料和设备

4.2.1供试土壤

4.2.3培养基种类

4.2.4试验设备

4.3试验方法

4.3.1平板计数法

4.3.2 PCR-DGGE

4.4结果与讨论

4.4.1设施栽培土壤次生盐渍化程度对微生物数量的影响

4.4.2设施栽培土壤细菌结构与多样性的变化

第五章硝态氮转化菌的筛选及转化特性

5.1引言

5.2试验仪器和方法

5.2.1土壤样品

5.2.2仪器和设备

5.2.3培养基

5.2.4转化菌的富集与分离

5.2.5转化菌的特性研究

5.3结果与分析

5.3.1硝态氮转化菌NCT-1生长的最适碳氮比

5.3.2转化菌转化能力检测

5.3.3温度对转化菌的生长和转化硝态氮的影响

5.3.4 pH对转化菌的生长和转化率的影响

第六章硝态氮转化菌的鉴定

6.1细菌培养特征的观察

6.1.1引言

6.1.2材料与用品

6.1.3试验方法

6.2细菌的生理生化特征

6.2.1糖类代谢试验

6.2.2蛋白质及氨基酸代谢试验

6.2.3呼吸酶类试验

6.2.4其他生理特征的测定

6.3细菌的分子鉴定

6.3.1 16S rDNA的PCR扩增和测序

6.4结果与讨论

6.4.1细菌培养特征的观察结果

6.4.2硝态氮转化菌NCT-1生理生化特征的观察结果

6.4.3菌株NCT-I的系统发育分析

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文