栽培甘草对盐碱地土壤理化性质与微生物功能多样性的影响,本文是关于微生物自考毕业论文范文跟栽培甘草和盐碱地和微生物方面论文写作技巧范文.
微生物论文参考文献：
吴振振1,张旭龙1,马淼2
（1石河子大学生命科学学院,新疆石河子832003；
2石河子大学甘草研究所,新疆石河子832003）
摘 要：为探讨在盐碱地区种植甘草对土壤理化性质及微生物功能多样性的影响.以未种植胀果甘草的裸地(CK)为对照,测定土壤的理化性质,并采用BilogECO 微平板技术研究了人工栽培甘草对盐碱地微生物功能多样性的影响.研究结果表明：与裸地(CK)相比,种植甘草能显著提高盐碱土中全氮、碱解氮及有机质等养分的含量(P＜0.05),其含量分别比裸地(CK)增加了38%、48%和33%,且土壤的电导率值与裸地(CK)相比降低了262%,达到显著水平(P＜0.05).甘草样地的AWCD值（反应土壤微生物活性）显著高于裸地(CK),在培养72 h 后甘草样地的AWCD值比裸地(CK)显著增加了28% (P＜0.05).甘草样地中土壤微生物对糖类碳源的利用率与对照相比增加28%(P＜0.05),其土壤微生物多样性亦显著高于裸地(CK) (P＜0.05).主成分分析表明,种植甘草后改变了土壤微生物的群落组成,导致此种差异的主要碳源为糖类和氨基酸类,其次是羟酸类及多聚物类.综上所述,在盐碱地种植甘草有利于提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,因此人工栽培甘草是盐碱地生态恢复的一项有效措施.
关键词：胀果甘草；盐碱地；土壤微生物；群落功能多样性
中图分类号：S567.7+1 文献标志码：A 论文编号：cjas15120010
基金项目：国家自然科学基金项目“高盐环境下乌拉尔甘草叶片气孔泌盐与光合气体交换的利益冲突与权衡策略的研究”(31360047)；石河子大学重大科技攻关项目“高盐环境下乌拉尔甘草叶片气孔泌盐与光合气体交换的利益冲突与权衡策略的研究”(gxjs2012-zdgg06).第一作者简介：吴振振,女,1990 年出生,山东东营人,研究生,从事资源值物研究.通信地址：832003 新疆省石河子市石河子大学生命科学学院,E-mail：1196352522@.com.
通讯作者：马淼,男,1970 年出生,新疆库尔勒人,教授,博士,主要从事资源植物学研究.通信地址：832003 新疆省石河子市石河子大学生命科学学院,E-mail：mamiaogg@126.com.
收稿日期：2015-12-18,修回日期：2016-02-22.
0 引言
新疆是全国重要粮棉生产基地,由于近年来脆弱的生态环境和缺乏科学的管理模式,农田土壤产生了较为严重的次生盐渍化现象[1].据2001 年调查统计,新疆的盐碱地面积为2.1814×107 hm2[2],其中有1.2235×106 hm2的耕地受到了不同程度的盐渍化危害,占新疆总耕地面积(4.0784×106 hm2)的30%左右[3],严重阻碍了新疆农业的可持续发展.由此可见,在新疆进行盐碱地的恢复和改良迫在眉睫、刻不容缓.
胀果甘草(Glycyrrhiza inflate)是豆科重要的药用植物[4],一般栽培生长2~3 年后便可采挖、销售,由于其自然种群土壤常呈轻度至重度盐渍化,因此在新疆有通过发展甘草种植业来实现盐碱地生态恢复的尝试,但有关种植甘草对盐碱地土壤理化性质和土壤微生物群落结构及功能影响的研究还鲜有报道.土壤微生物群落功能多样性是描述土壤微生物群落状态与功能的指标,可以反映土壤中微生物的生态特征[5-6].通过研究土壤微生物群落功能多样性,可以分析并获得影响土壤有效肥力供应的原因,同时可以反映一个地区土壤的退化或恢复的程度,为建立生态恢复评价指标体系及为土壤资源的可持续利用提供科学的理论指导[7].因此,本研究选取胀果甘草田为研究对象,以未种植甘草的裸露耕地为对照,测定土壤的理化性质,同时采用BilogECO 微平板技术研究种植胀果甘草对盐碱土微生物群落功能多样性的影响,以期为盐碱地通过种植甘草实现生态恢复提供科学依据.
1 材料与方法
1.1 实验地区概况
土样采自新疆尉犁县2 年生胀果甘草种植基地,土壤类型为盐碱土,土壤pH 8.28,以比邻的未种植甘草的裸地为对照(CK).甘草密度为2.25×105株/hm2,为保证甘草地与对照土壤背景的一致性,在甘草的播种和生长过程中未施加任何形式的肥料和植物生长调节剂,且甘草地与CK同时等量给水.
1.2 土壤样品采集
于2014 年11 月6 日选取裸地及甘草样地进行采样.每一样地按五点对角线法进行采样,小心除去地表的枯枝落叶,用土钻采取土壤表层0~20 cm的土样,然后将5 个样点采集的土样均匀混合为一个土样,装入备好的密封袋中,带回实验室,将土壤分成2 部分,一部分过2 mm筛后放入4℃冰箱内保存,用于微生物功能多样性的测定；一部分土样将其风干过筛后用于不同理化指标的测定.
1.3 土壤理化性质分析
土壤理化性质指标测定均按照鲍士旦主编的《土壤农化分析》（第三版）进行试验[8].
1.4 Biolog技术的测定方法及数据统计
试验采用Biolog 微平板(BIOLOG Eco PlateTM)作为微生物研究载体,具体步骤如下[9]：（1）称取10.0 g 土壤加入90 mL无菌的磷酸盐缓冲液(PBS)中,在摇床上震荡1 h 后,静置15 min,将其依次稀释到10-3.（2）用8通道移液分别吸取缓冲液150 μL 加到培养板上.
（3）最后将接种好的培养板放在25℃的恒温培养箱中避光保存,分别在培养0、12、24、36、48、56、68、80、92、104、116、128、140、156、168 h 时在微孔板读数仪(Biolog,Hayward,CA,USA)上读取590 nm 波长的吸光值.
1.5 数据处理
采用SPSS 17.0 软件进行方差分析和主成分分析(PCA),WPS表格作图.
2 结果与分析
2.1 种植甘草对土壤理化性质的影响
由表1 可知,与裸地(CK)相比,栽培甘草能显著提高土壤中全氮、碱解氮及有机质等养分的含量(P＜0.05),其含量分别比裸地(CK) 增加了38%、48%和33%.同时,种植甘草后降低了土壤的pH 值及电导率,其中电导率值比裸地(CK)降低了262%,达到显著水平(P＜0.05).
2.2 土壤微生物群落平均颜色变化率
平均颜色变化率(AWCD)反映了土壤微生物的代谢活性,其值越大,则微生物群落利用单一碳源的能力越高[10-11].由图1 所示,在刚开始培养的0~24 h 内,无论是裸地(CK)还是甘草地其AWCD值很小且均无明显变化,表明此时间段的微生物几乎未对培养板中的碳源进行利用.随着培养时间的延长,AWCD值显著增高,由图1 可以明显看出,在培养36 h 后,甘草样地土壤微生物的代谢活性始终高于裸地(CK).在培养72 h 时,差异显著性分析表明：甘草样地土壤微生物代谢活性显著高于裸地(CK),其AWCD 值增加了28%(P＜0.05).
2.2 不同种植年限对不同类型碳源利用的差异
Biolog ECO微平板共有6 大类碳源,包括糖类10种、氨基酸类6种、羧酸类7种、多聚物类4种、胺类2种和酚酸类2 种[10].由图2 可以看出,甘草提高了土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类、多聚物类和胺类的利用能力,尤其是对糖类碳源的利用,与裸地(CK)相比增加69%(P＜0.05).种植甘草后土壤微生物的碳源利用能力与AWCD的变化规律呈现一致性.从图中还可以看出,甘草样地土壤微生物对6 类碳源的利用能力表现为：糖类＞多聚物类＞胺类＞氨基酸类＞羧酸类＞酚酸类,反映了种植甘草后土壤微生物在数量和结构上的差异.
2.3 土壤微生物多样性的变化
如表2 所示,甘草样地土壤微生物群落物种丰富度指数比裸地(CK)增加了4.2%、优势度指数增加了1.0%、碳源利用丰富度指数增加了22%、碳源利用数增加了28%.其中,碳源利用丰富度指数和平均颜色变化率与裸地(CK) 相比,差异达到显著水平(P＜0.05).
2.4 土壤微生物碳源利用多样性的主成分分析
主成分分析主要采用数学降维通过线性变换从多个变量中提取少数重要变量.在本实验中,共提取了3 个主成分,其中前2 个主成分的累积贡献率为74.602%和16.916%（如表3 所示）,2 个主成分的累积方差贡献率达到了90%,前2 个主成分可以表征31 个变量的特征.由此,根据前2 个主成分（PC1 和PC2）得分作图来代表微生物群落代谢特征.从图3 中可以看出：裸地(CK)和甘草样地处理间在PC 轴上出现了明显的分布差异,表明种植甘草改变了土壤微生物的功能多样性.
从表4 的载荷因子分析可以看出：在PC1 上载荷较高的23 种碳源中,有糖类6 种,氨基酸5 种,羧酸类6种,多聚物2 种,胺类2 种,酚酸类2 种；PC2 上载荷较高的6 种碳源中,有糖类4 种,多聚物类2 种,说明影响第一主成分和第二主成分的碳源以糖类为主.综合而言,导致种植甘草后土壤微生物多样性差异的主要碳源为糖类和氨基酸类,其次是羟酸类及多聚物类.
3 结论与讨论
甘草为多年生豆科植物,在生长过程中,其根部可生成根瘤菌,固定空气中的氮素,增加土壤中的氮素含量[12].同时,在甘草的生长过程中,其细根和根瘤死亡脱落,加之大量的枯枝落叶和腐殖质在土壤表层积累,这些有机物质腐解后,提高了土壤有机质含量.通过本实验结果还表明：种植甘草后不仅土壤的pH 值下降,而且显著降低了土壤的电导率值,大大改善了土壤的盐碱环境.
经前人研究表明采用Biolog 微孔板技术通过对单一碳源利用的测定来定量描述微生物群落功能多样性,可用于评价不同作物栽培对土壤质量的影响[13].土壤中微生物利用碳源的能力和代谢活性的大小可以通过AWCD值被反映,其值越高,微生物群落的代谢活性便越高[14-15].甘草样地的土壤微生物AWCD值显著高于裸地,其原因可能是种植甘草后增加了地上和地下生物量,地表覆盖物（枯枝落叶）减少了水分蒸发,同时为土壤中微生物的生存和繁殖提供了更多的营养物质,此外其中的N、P、K等营养元素及碳水化合物,可以通过改善土壤的理化性质,补充土壤所缺的养分,来激发土壤微生物的活性[16].
优势度指数(DS)、物种丰富度(H)和碳源利用的丰富度指数(S)是表征群落多样性的常用指标,可以揭示土壤微生物种类和功能的差异[17].林兴生等[18]研究发现,在荒坡地种植巨菌草能够显著提高土壤微生物的Shannon(H)和均匀度指数.胡婵娟等[19]研究表明在黄土丘陵沟壑区种植刺槐林提高了土壤微生物的Shannon-Winner 多样性指数(H)和丰富度指数(S).本研究结果发现,在该地区种植甘草提高了土壤微生物的优势度指数(DS)、物种丰富度(H)和碳源利用的丰富度指数(S),这是因为种植甘草后,土壤养分得到改善,土壤中全氮、碱解氮和有机质的含量增加（见表1）,为土壤中一些微生物种类的繁殖创造了有利条件,因此甘草样地土壤微生物多样性指数高于裸地.同时,甘草的根系十分发达,其根系可能产生特异根系分泌物并形成适应于此根系分泌物的微生物群落,间接提高了土壤中微生物栖息地的异质性,因此土壤微生物的多样性被增加[20].主成分分析表明了不同处理对土壤微生物碳源利用造成的差异[21],种植甘草后与裸地(CK)相比,发生了明显变化,造成此种差异的主要是由糖类、氨基酸和羧酸类碳源等碳源引起的.
综上所述,在该地区种植甘草能够提高土壤微生物的群落多样性及土壤中全氮、碱解氮、有机质等养分的含量,改善土壤的理化性质,提高土壤肥力,同时种植甘草后显著降低了土壤的pH及电导率值.由此可见,在盐碱地种植甘草可促进土壤的良性发展,有助于改善土壤的盐碱环境.
参考文献
[1] 张凤华,梁静,庞玮.不同恢复模式对新疆弃耕地土壤理化性质和生物学特性的影响[J].水土保持学报,2013,27(5):169-172.
[2] 王斌,马兴旺,单娜娜,等.新疆盐碱地土壤改良剂的选择与应用[J].干旱区资源与环境,2014,28(7):111-115
[3] 罗廷彬,任崴,谢春虹.新疆盐碱地生物改良的必要性与可行性[J].干旱区研究,2001,18(1):46-48.
[4] 郗金标,张福锁,田长彦.新疆盐生植物[M].北京:科学出版社,2006:129.
[5] Insam H, Hutchinson TC, Reber H H. Effects of hey metal stress on the metabolic quotient of the soil microflora[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1996, 28: 691-694.
[6] 罗希茜,郝晓辉,陈涛,等.长期不同施肥对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响[J].生态学报,2009,29(2):740-748.
[7] 曹成有,姚金东,韩晓姝,等.科尔沁沙地小叶锦鸡儿固沙群落土壤微生物功能多样性[J].应用生态学报,2011,22(9):2309-2315.
[8] 鲍士旦.土壤农化分析[M].北京:中国农业出版社,2010.
[9] 董艳,董坤,汤利,等.小麦蚕豆间作对蚕豆根际微生物群落功能多样性的影响极其与蚕豆枯萎病发生的关系[J].生态学报,2013,33(23):7445-7454.
[10] Weber K P, Grove J A, Gehder M, et al. Data tranormations in the analysis of munity- level substrate utilization data from microplates [J]. Journal of Microbiological Methods, 2007, 69: 461-469.
[11] 安韶山,李国辉,陈利顶.宁南山区典型植物根际与非根际土壤微生物功能多样性[J].生态学报, 2011,31(18):5225-5234.[12] 赵叶周,王浩铭,汪自强.豆科植物和根瘤菌在生态环境中的地位和作用[J].农业环境与发展学报, 2013,30(4):7-12.
[13] Kennedy A C, Smith K L. Soil microbial diversity and the sustainability of agricultural soils[J]. Plant and Soil, 1995,170(1):75-86.
[14] Konopka A, Oliver L, Turco R F. The use of carbon substrate utilization patterns in environmental and ecological microbiology [J]. Microbial Ecology, 1998,35(2):103-115.
[15] Garland J L. Analysis and interpretation of community level physiological profiles in microbial ecology[J]. Microbial Ecology,1997,24(4):289-300.
[16] Debosza K, Peler H R, Pedersena A R. Temporal variations in microbial biomass C and cellulolytic enzyme activity in arable soils: effects of organic matter input[J]. Applied Soil Ecology, 1999,13(3):209-218.
[17] 田春杰,陈家宽,钟扬.微生物系统发育多样性及其保护生物学意义[J].应用生态学报,2003(14):609-612.
[18] 林兴生,林占熺,林冬梅,等.荒坡地种植巨菌草对土壤微生物群落功能多样性及土壤肥力的影响[J].生态学报,2014,34(15):4304-4312.
[19] 胡婵娟,傅伯杰,刘国华,等.黄土丘陵沟壑区典型人工林下土壤微生物功能多样性[J].生态学报,2009,29(2):727-732.
[20] Sulka P, Huhta V. Habitat patchiness affects decomposition and faunal diversity: A microco experimenton forest floor[J].Oecologica, 1998, 116: 392-396.
[21] Shi P, Gao Q, Wang S P. Effects of continuous cropping of corn and fertilization on soil microbial community functiona diversity[J].Acta Ecologica Sinica, 2010, 30(22): 6173-6182.
结束语:这篇文章为关于栽培甘草和盐碱地和微生物方面的相关大学硕士和微生物本科毕业论文以及相关微生物论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
退化喀斯特森林群落类型划分与土壤理化性质以修文县喀斯特示范区为例
蔡品迪（贵州省林业调查规划院,贵州贵阳550000）摘要本文主要针对退化喀斯特森林植被恢复问题,以修文县喀斯特示范区为研究对象,在示范区内开展对不同退化喀斯特森林群落的调查研究,采用TWINSPAN .
不同植被恢复模式对煤矸石堆土壤理化性质的影响
刘 军 张武文 蓝登明 杨 光（内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特 010011）摘要 对大杨树煤矿区种植乔木模式与自然恢复模式恢复下,矸石堆不同坡位土壤理化性质进行了比较研究 结果表明（1）.
有机种植对红壤性稻田土壤理化性质与水稻生理特性的影响
侯贵梁（ 玉屏县农牧科技局,贵州 铜仁 554000 ）摘 要为了有效探索有机种植对红壤性水稻生态环境的影响,提高红壤性稻田的水稻生产质量和产量,主要采用施生物肥的方法进行有机种植 分析了水稻.
生物炭对土壤理化性质的影响综述
摘要 生物炭具有较强的吸附性,可以吸附固定对作物有利的元素和水分……,还可以改变土壤理化性质,增强土壤的保水保肥能力,从而达到改良农作物生长环境,提高农作物产量的目的 关键词 生物炭；土壤改良；土壤理.