种植多花黑麦草对稻田土壤肥力与微生物区系的影响

摘要

我国南方农区水稻冬闲田的有效利用是一个亟待解决的课题。稻草轮作技术能充分利用现有的土地资源，使粮、经、饲等作物协调发展。本试验采用黑麦草/水稻轮作种植技术，在江苏农区冬闲时期种植多花黑麦草，研究这种耕作技术的种植对土壤肥力和微生物性状的影响，以期为这种稻草轮作技术的应用推广提供科学依据。
　　试验以多花黑麦草、小麦和水稻为种植材料，设多花黑麦草/水稻种植和小麦/水稻种植处理区，以冬闲/水稻种植作为对照区;还田试验以多花黑麦草/水稻种植为基础，多花黑麦草收获后，在水稻季进行多花黑麦草还田试验，设黑麦草留茬还田、半量黑麦草还田和全量黑麦草还田3个处理，以无黑麦草还田作为对照。分别研究不同处理下水稻土土壤肥力和土壤微生物数量、生物量和多样性的变化。主要研究结果如下:
　　1.不同种植模式对土壤肥力影响差异显著（P＜0.05）。通过对不同种植处理下土壤理化性状变化的研究发现:多花黑麦草收获后，土壤pH值在黑麦草/水稻处理区显著下降(P＜0.05)，在小麦/水稻处理区和冬闲/水稻对照区中土壤pH值则上升;水稻收获后，土壤有机质含量在黑麦草/水稻处理区增加，比冬闲时期增加了5.31％(2014年)和9.91％（2015年），在小麦/水稻处理区和冬闲/水稻对照区均下降;土壤养分中土壤全氮、全磷含量在黑麦草/水稻处理区均呈现缓慢上升趋势，在小麦/水稻处理区中差异不明显，在冬闲/水稻对照区中均减少。
　　2.在水稻季进行多花黑麦草还田试验中，后作水稻土的土壤理化性状差异显著(P＜0.05)。研究发现，在水稻收获后，随着黑麦草还田量的增加，水稻土土壤pH值缓慢增加，其中50％黑麦草还田量增幅较大，土壤养分和有机质含量均呈现出先升后降趋势，以50％黑麦草还田量处理对土壤全氮、全磷、全钾及有机质含量影响显著，增幅分别达:8.15％、14.17％、6.42％和9.21％。
　　3.土壤微生物的变化在不同种植处理下差异显著(P＜0.05)，土壤微生物生物量，菌群数量和多样性变化受不同种植模式的影响表现为冬闲/水稻种植模式＜小麦/水稻种植模式＜多花黑麦草/水稻种植模式;后作水稻土土壤中微生物变化在黑麦草还田处理下的影响表现为无黑麦草还田＜全量(100％)黑麦草还田（或留茬还田）＜半量(50％)黑麦草还田。
　　4.黑麦草还田处理后，后作水稻的农艺性状、产量构成和稻草品质差异显著(P＜0.05)。农艺性状中产量、株高、分蘖数随黑麦草还田量的增加呈现先升后降趋势;产量构成因子中穗数、穗重和千粒重的变化在50％黑麦草还田量处理下变化较大，较对照组分别增加了:61.38％、58.9％和7.52％;稻草品质中稻草粗蛋白、粗纤维含量变化表现为:随黑麦草还田量的增加，呈现先升后降趋势。

目录

声明

摘要

引言

第一章 文献综述

1．1 南方农区农田种草

1．1．1 南方冬闲田资源利用概况

1．1．2 南方农区种草发展概况

1．1．3 南方农区种草的优势

1．2 稻草轮作在农区轮作体系中的应用

1．2．1 稻草轮作的研究现状

1．2．2 稻草轮作对土壤的影响

1．3 土壤微生物多样性技术研究法

1．3．1 土壤微生物的传统培养法

1．3．2 微生物分子生物学研究方法

1．3．3 PCR-DGGE技术

1．4 本研究的目的意义与技术路线

第二章 多花黑麦草-水稻轮作对土壤肥力的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．1．3 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 对土壤物理性状及土壤pH的影响

2．2．2 对土壤养分、土壤有机质和腐殖酸的影响

2．3 讨论

2．4 小结

第三章 多花黑麦草还田对后作水稻生长及土壤肥力的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．1．3 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 黑麦草还田处理对土壤肥力的影响

3．2．2 黑麦草还田处理对后作水稻生长的影响

3．3 讨论

3．3．1 黑麦草还田处理对土壤肥力的影响

3．3．2 黑麦草还田处理对后作水稻生长的影响

3．4 小结

第四章 种植多花黑麦草对土壤微生物生物量的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验方法

4．1．3 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 黑麦草还田处理下土壤微生物菌群数量的变化

4．2．2 不同种植方式下土壤微生物菌群数量的变化

4．3 讨论

4．3．1 黑麦草还田处理对土壤微生物菌群数量的影响

4．3．2 不同种植方式对土壤微生物菌群数量的影响

4．4 小结

第五章 多花黑麦草／水稻轮作后土壤微生物区系的DGGE分析

5．1 材料与方法

5．1．1 土壤样品的PCR-DGGE分析

5．1．2 数据分析

5．2 结果与分析

5．2．1 土壤微生物菌落引物的扩增

5．2．2 不同处理下土壤细菌DGGE图谱的分析

5．2．3 不同处理下土壤放线菌DGGE图谱的分析

5．2．4 不同处理下土壤真菌DGGE图谱的分析

5．2．5 不同处理的条带相似性聚类分析

5．2．6 不同处理下农田土壤微生物多样性指数的变化

5．3 讨论

5．4 小结

第六章 全文结论

参考文献

致谢

附录