NaCl胁迫下苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长及根际土壤微生态环境的影响

摘要

我国设施蔬菜产业一直存在盐渍化现象，这已成为设施土壤可持续利用的重要障碍之一。有学者研究发现，土壤中微生物的结构群落的变化，会影响到土壤的理化性质，全面改变土壤质量。它们能在一定程度上动态反应了土壤有机质矿化率与土壤养分等条件。因此近年来许多学者开始积极研究，通过改善土壤微生物群落来提高土壤健康状况，改善甚至克服盐渍化现象。本试验以设施中连作障碍问题严重的黄瓜为研究对象，选用耐盐品种津绿5号和盐敏感品种津优1号为试材，以NaCl为盐胁迫条件，浓度分别为，0mg·kg-1、585mg·kg-1，苯丙烯酸浓度为0mg·kg-1、25mg·kg-1、50mg·kg-1、200mg·kg-1，利用PCR-DGGE分子生物学技术研究盐胁迫下不同浓度黄瓜苯丙烯酸对根际土壤微生物群落结构多样性的影响，同时采用常规方法测定黄瓜幼苗株高、茎粗、干重、鲜重、叶面积、根际土壤中微生物数量、土壤养分含量、土壤酶活性、土壤微生物量碳氮，并调查黄瓜单株产量。为减轻盐分胁迫，全面认识连作障碍中盐分胁迫、苯丙烯酸及土壤环境的关系奠定理论基础。通过试验得出以下结论：
　　 1.盐胁迫下，黄瓜幼苗株高、茎粗、鲜重、干重、叶面积受到显著抑制，低浓度苯丙烯酸对黄瓜株高、茎粗生长有促进趋势，高浓度苯丙烯酸对黄瓜株高、茎粗、鲜重、干重、叶面积有抑制趋势。
　　 2.盐胁迫降低了土壤细菌、真菌、放线菌数量，促进了尖镰孢菌数量。苯丙烯酸在一定时期内对土壤细菌、真菌、放线菌数量表现出“低浓度促进高浓度抑制”作用，后期作用不明显。低浓度的苯丙烯酸对土壤尖镰孢菌数量有抑制作用高浓度的苯丙烯酸对土壤尖镰孢菌数量有促进作用。
　　 3.盐胁迫降低了土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性，提高了土壤过氧化物酶活性。低浓度苯丙烯酸对以上三种土壤酶活性有促进作用，高浓度苯丙烯酸对土壤酶活性有抑制作用，但对土壤过氧化物酶活性作用呈相反趋势。两黄瓜品种土壤脲酶活性接近，耐盐品种津绿5号土壤转化酶、过氧化氢酶活性均高于盐敏感品种津优1号品种，土壤过氧化物酶活性低于津优1号品种，津绿5号品种表现出一定的耐盐特性。
　　 4.盐胁迫不同程度地降低了土壤速效氮、速效磷、有机质含量，提高了土壤速效钾含量。低浓度苯丙烯酸对土壤速效氮、磷含量有促进作用。高浓度苯丙烯酸对土壤速效氮、速效磷含量有抑制作用。苯丙烯酸对土壤有机质含量作用不显著。盐胁迫提高了土壤pH和EC值，高浓度的苯丙烯酸使盐敏感津优1号土壤EC值升高，而对耐盐品种津优5号作用不明显。津春5号土壤碱解氮、速效钾含量高于盐敏感品种，植株生长前期耐盐品种土壤有机质含量较低到处理后21d耐盐品种有机质含量高于盐敏感品种，耐盐品种表现出一定的耐盐特性。
　　 5.盐胁迫不同程度地降低了两黄瓜品种土壤微生物两碳、氮，低浓度的苯丙烯酸促进了两黄瓜品种土壤微生物碳、氮的含量，高浓度的苯丙烯酸抑制了两黄瓜品种土壤微生物碳、氮的含量。
　　 6.传统的土壤平板计数法和分子方法相结合，其研究结果基本一致，盐胁迫使一些细菌类群减少，低浓度苯丙烯酸会刺激土壤细菌活动繁殖出现一些新的细菌类群。各浓度的苯丙烯酸在细菌条带丰富度上体现了一定的规律。盐分和苯丙烯酸也会在不同时期对细菌条带亲缘关系作出影响，总体上是以盐胁迫程度来划分的，这点也能从黄瓜苗期的细菌DGGE条带主成分相似度得到证实。
　　 以上研究表明，盐胁迫使土壤酶活性和土壤速效养分降低致，并使土壤微生物数量和细菌DGGE条带数降低，土壤微环境变差，导致黄瓜生长受到抑制，施加低浓度苯丙烯酸能够在一定程度上改善土壤微环境，对盐胁迫有一定的缓解作用；而施加高浓度苯丙烯酸恶化了土壤微环境，加重了盐胁迫作用。耐盐品种通过改善土壤微环境来加强其自身的耐盐特性。
　　 综上所述，盐胁迫使土壤速效养受害，改变了土壤微生态环境，致使土壤微生物数量和丰富度降低，黄瓜生长受到抑制、生理指标下降。津绿5号对高盐胁迫的适应性较强，可以通过改善土壤微环境增强自身的耐盐性。低浓度的苯丙烯酸有助于改善土壤微生态环境，而高浓度的苯丙烯酸则有进一步加重盐胁迫的趋势。中浓度的苯丙烯酸效果不明显。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外进展

1.2.1 我国设施土壤盐渍化的概况

1.2.2 苯丙烯酸的研究动态和趋势

1.2.3 土壤微生物多样性研究方法的动态和趋势

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 实验仪器

2.3 实验药品

2.4 试验设计

2.4.1 土壤NuCl处理

2.5 测定项目与方法

2.5.1 株高、茎粗及产量的测定

2.5.2 土壤微生物数量、土壤酶活性及土壤理化性质的测定

2.5.3 土壤微生物群落结构多样性分析方法

3 结果与分析

3.1 苯丙烯酸对黄瓜幼苗生长指标的影响

3.1.1 苯丙烯酸对黄瓜幼苗株高的影响

3.1.2 苯丙烯酸对黄瓜幼苗茎粗的影响

3.1.3 苯丙烯酸对黄瓜幼苗鲜重的影响

3.1.4 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗干重的影响

3.1.5 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗叶面积的影响

3.2 苯丙烯酸对土壤养分的影响

3.2.1 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤有机质的影响

3.2.2 苯丙烯酸对黄瓜幼苗土壤EC值的影响

3.2.3 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤pH的影响

3.2.4 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤速效钾的影响

3.2.5 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤速效磷的影响

3.2.6 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤碱解氮的影响

3.3 苯丙烯酸对黄瓜幼苗土壤酶的影响

3.3.1 苯丙烯酸对黄瓜幼苗土壤过氧化氢酶的影响

3.3.2 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤转化酶的影响

3.3.3 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤过氧化物酶的影响

3.3.4 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤脲酶的影响

3.4 苯丙烯酸对土壤微生物量碳氮的影响

3.4.1 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤微生物碳的影响

3.4.2 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤微生物氮的影响

3.6 苯丙烯酸对土壤微生物的影响

3.6.1 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤细菌的影响

3.6.2 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤真菌的影响

3.6.3 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤放线菌的影响

3.6.4 苯丙烯酸对盐胁迫下黄瓜幼苗土壤尖镰孢菌的影响

3.6.5 黄瓜产量、土壤微生物数量、土壤酶活性及主要肥力因子的相关性分析

3.7.1 根际土壤细菌群落结构多样性的PCR-DGGE分析

4 讨论

4.1 NaCl胁迫下苯丙烯酸对土壤养分部的影响

4.2 NaCl胁迫下苯丙烯酸对土壤微生物的影响

4.3 NaCl胁迫下苯丙烯酸对土壤酶的影响

4.4 NaCl胁迫下苯丙烯酸对土壤微生物量碳氮的影响

4.5 NaCl胁迫下苯丙烯酸对土壤微生物群落结构多样性的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文