复合除草剂乙·嗪·滴丁酯对黑土微生物及酶活性的影响

摘要

乙·嗪·滴丁酯是近些年来东北豆田中常用的新型复合除草剂，能够扩大杀草谱，减少豆田阔叶及禾本科等杂草对作物的危害。目前人们对乙·嗪·滴丁酯的研究多集中在田间施用量以及防除杂草的机理等方面，而较少研究乙·嗪·滴丁酯施用对土壤环境的效应。因此，以黑土为研究对象，揭示乙·嗪·滴丁酯施用后土壤碳循环、氮循环及磷循环过程中的相关微生物数量和酶活性的变化，并应用DGGE分子技术，了解乙·嗪·滴丁酯施用后土壤细菌群落种类的变化，探讨乙·嗪·滴丁酯施用后黑土微生物和酶活性的变化趋势，为乙·嗪·滴丁酯在东北黑土农田中的合理应用提供参考。通过试验，得到如下结论:
　　1、不同浓度乙·嗪·滴丁酯施用不同天数后，土壤呼吸作用表现出时间效应，随天数增加逐渐增强;纤维素分解菌表现出浓度效应，随浓度增加其数量逐渐增多(P＜0.05);转化酶活性受处理天数和处理浓度双重效应影响，并随浓度和天数增加而逐渐升高(P＜0.05);而纤维素酶和淀粉酶活性没有变化，说明乙·嗪·滴丁酯的施用对土壤碳素循环有一些影响，能在一定程度上促进土壤的碳素分解过程。
　　2、不同浓度乙·嗪·滴丁酯施用不同天数后，土壤固氮细菌数量、氨化细菌数量、硝化细菌数量、脲酶活性和亚硝酸还原酶活性表现出天数效应，其中硝化细菌数量随天数增加先降低后增加(P＜0.05);亚硝酸还原酶活性、固氮细菌数量、氨化细菌数、脲酶活性随天数增加都增加(P＜0.05);蛋白酶活性表现出浓度效应，不同浓度处理蛋白酶活性都降低(P＜0.05);反硝化细菌数量受处理天数和处理浓度双重效应影响，并随浓度和天数增加而逐渐增加(P＜0.05);而硝酸还原酶活性没有变化，说明乙·嗪·滴丁酯的施用对氮素循环的影响较大，能在一定程度上促进氮素分解菌的活性，使土壤中铵态氮与硝态氮之间的相互转化速度加快，同时也促进硝态氮向气态氮转化，使土壤中氮素损失，不利于氮的积累。
　　3、不同浓度乙·嗪·滴丁酯施用不同天数后，土壤速效磷含量、酸性磷酸酶活性和核酸酶活性均表现出天数效应，速效磷含量和核酸酶活性随天数增加逐渐增加(P＜0.05);酸性磷酸酶活性随天数增加表现出增加-降低-增加的趋势(P＜0.05);有机磷细菌既无天数效应也无浓度效应，说明乙·嗪·滴丁酯施用后，土壤磷素分解酶活性增强，在一定程度上促进磷素的转化。
　　4、基于16S rRNA的PCR-DGGE技术，对乙嗪·滴丁酯推荐浓度施用后黑土微生物的多样性进行研究，结果表明乙·嗪·滴丁酯施用后，土壤中的细菌包括了芽孢杆菌属(Bacillus)、诺卡氏菌属（Nocardioides）、变形杆菌属（Proteus）、酸杆菌属(Acidobacteriaceae)等;随天数变化，微生物多样性先降低，到处理45 d时增加，增加的菌类与有机碳水化合物合成以及纤维素、淀粉、蛋白质、尿素、有机磷的分解有关，说明乙·嗪滴丁酯施用后，参与土壤碳、氮、磷循环的微生物有逐渐恢复的趋势。
　　5、不同浓度乙·嗪·滴丁酯施用不同天数后，土壤碳、氮、磷循环间存在着一定的相关关系，其中碳循环和氮循环的相关性较高。在土壤微生物和酶活性指标中，固氮细菌、氨化细菌、亚硝酸还原酶和酸性磷酸酶占主要地位，是指示土壤养分变化的重要指标。

目录

摘要

第1章 前言

1．1 土壤微生物在生物化学循环中的作用

1．1．1 在碳素循环中的作用

1．1．2 在氮素循环中的作用

1．1．3 在磷素循环中的作用

1．1．4 在硫素循环中的作用

1．2 土壤酶在生物地球化学循环中的作用

1．2．1 在碳素循环中的作用

1．2．2 在氮素循环中的作用

1．2．3 在磷素循环中的作用

1．2．4 在硫素循环中的作用

1．3 在生物地球化学循环中土壤微生物与酶活性间的关系

1．4 农田除草剂对土壤微生物和酶活性影响的研究现状

1．4．1 对土壤微生物数量的影响

1．4．2 对土壤微生物多样性的影响

1．4．3 对土壤酶活性的影响

1．5 研究的目的、意义

第2章 研究方法

2．1 试验材料

2．1．3 试验处理

2．2 土壤微生物及酶活性的测定

2．3 土壤微生物遗传多样性的测定

2．3．1 DNA提取

2．3．2 PCR扩增

2．3．3 DGGE分析

2．3．4 特异条带克隆测序分析

2．4 技术路线

2．5 数据分析及计算方法

第3章 复合除草剂乙·嗪·滴丁酯对黑土碳转化微生物及酶活性的影响

3．1 呼吸作用的变化

3．2 纤维素分解菌数量的变化

3．3 碳转化酶活性变化

3．3．1 纤维素酶活性的变化

3．3．2 淀粉酶活性的变化

3．3．3 转化酶活性的变化

3．4 讨论

第4章 复合除草剂乙·嗪·滴丁酯对黑土氮转化微生物及酶活性的影响

4．1 氮转化微生物的变化

4．1．1 固氮细菌数量的变化

4．1．2 氨化细菌数量的变化

4．1．3 硝化细菌数量的变化

4．1．4 反硝化细菌数量的变化

4．2 氮转化酶活性变化

4．2．1 脲酶活性的变化

4．2．2 蛋白酶活性的变化

4．2．3 硝酸还原酶活性的变化

4．2．4 亚硝酸还原酶活性的变化

4．3 讨论

第5章 复合除草剂乙·嗪·滴丁酯对黑土磷转化微生物及酶活性的影响

5．1 速效磷含量的变化

5．2 有机磷细菌数量的变化

5．3 磷转化酶活性变化

5．3．1 酸性磷酸酶活性的变化

5．3．2 核酸酶活性的变化

5．4 讨论

第6章 复合除草剂乙·嗪·滴丁酯对黑土细菌多样性的影响

6．1 细菌遗传多样性DGGE指纹图谱分析

6．2 细菌遗传多样性系统发育树分析

6．3 讨论

第7章 复合除草剂乙·嗪·滴丁酯施用后黑土碳、氮、磷循环之间的关系

7．1 碳循环与氮循环之间的关系

7．2 碳循环与磷循环之间的关系

7．3 氮循环与磷循环之间的关系

7．4 碳、氮、磷相关微生物和酶指标间主成分分析

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢