【摘要】：氮營(yíng)養(yǎng)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育十分重要,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中影響制約著作物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成。施氮是補(bǔ)充土壤氮素的重要措施,但N肥利用率不僅不會(huì)隨著施氮量的增加而提高,過(guò)量施氮還會(huì)降低作物氮肥吸收利用效率,帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。近年來(lái),玉米-大豆帶狀套作技術(shù)發(fā)展迅速,在增產(chǎn),提高養(yǎng)分利用率方面效果顯著,促進(jìn)了作物養(yǎng)分吸收。但促使N利用效率提高的地下部控制機(jī)理尚不清楚。因此,本研究在前人基礎(chǔ)上,通過(guò)不同種植模式與施氮水平的長(zhǎng)期定位試驗(yàn),測(cè)定了玉米單作(MM)、大豆單作(SS)和玉米-大豆套作(IMS)三種種植模式及不施氮(NN:0 kg.hm-2)、減量施氮(RN:180kg.hm-2)和常量施氮(CN:240kg.hm-2)三個(gè)施氮水平下玉米、大豆根際土壤微生物數(shù)量和成熟期土壤含氮量、作物吸氮量以及參與土壤中氮素循環(huán)幾大關(guān)鍵步驟細(xì)菌群落多樣性、豐度及系統(tǒng)發(fā)育,旨在探清玉米-大豆套作系統(tǒng)中不同種植模式和施氮水平下作物-土壤-微生物三者之間N循環(huán)的關(guān)系,弄清套作系統(tǒng)中植株、土壤N素吸收利用以及土壤氮素高效利用的根際微生態(tài)機(jī)理。以下為研究結(jié)果:1.與MM(SS)相比,IMS下玉米莖葉吸N量提高22.56%,籽粒的平均降低0.77%,玉米土壤總N含量提高13.39%;大豆莖葉吸N量降低38.55%,籽粒的提高9.45%,土壤總N含量降低5.81%。與不施N相比,施N提高了玉米大豆莖葉、籽粒及其土壤總N含量,各施氮處理之間,MM下玉米莖葉、籽粒吸N含量均表現(xiàn)為CNRNNN,土壤總N含量以CN最高;IMS下玉米莖葉、籽粒和土壤全N含量以RN最高。單套作下大豆莖葉、籽粒和土壤總N含量以RN最高。2.與MM(SS)相比,IMS下玉米根際土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均得到提高,與大豆共生后細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量分別提高2.6%、15.5%和8.6%;大豆的細(xì)菌、放線菌、固氮菌數(shù)量2年平均提高了 12.9%、5.6%和2.2%,而真菌2年間除R2期外,均為套作比單作減少1.3%,但無(wú)顯著差異。施N增加了玉米、大豆土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌以及固氮菌數(shù)量,其中,細(xì)菌數(shù)量以RN最高,單套作下RN的玉米細(xì)菌數(shù)量比NN和CN的平均高9.6%和9.8%,大豆的平均高11.7%和11.0%;施氮與不是施氮相比,單套作下玉米真菌數(shù)量平均高17.2%和11.3%,大豆的平均高9.8%和1.5%;玉米放線菌數(shù)量隨施氮量的增加而增加,與不施氮相比,單套作下玉米平均提高7.9%、11.5%,大豆的平均提高14.0%、1.9%;大豆固氮菌數(shù)量隨施氮量的增加而增加,SS和IMS下施氮比不施氮分別高7.1%和11.7%。3.種植模式和施氮量對(duì)氨氧化細(xì)菌影響顯著。構(gòu)建的amoA基因克隆文庫(kù)中,共有38個(gè)OTUs,分為3類。其中第I類中MM下玉米的優(yōu)勢(shì)種群為OTU18、OTU33、OTU27,IMS下玉米的優(yōu)勢(shì)OTU為OTU31、OTU29、OTU24;第II和第III類均為大豆的優(yōu)勢(shì)OTUs。與MM(SS)相比,IMS下玉米OTU數(shù)高于MM,大豆的為IMSSS;玉米、大豆單套作下多樣性指數(shù)均在RN下達(dá)到最大,玉米的較為接近,大豆的差異較大。IMS下玉米aamoA基因豐度隨生育期的推進(jìn)而降低,共生后比共生前提高了38.5%,單套作下大豆的分別增加了 107.2%和64.8%,整個(gè)生育期均為IMSSS。與不施N相比,施N顯著增加了玉米、大豆amoA基因豐度;玉米的提高了 37.7%,大豆的提高了 93.0%。4.在nifH基因文庫(kù)中,共有67個(gè)OTUs,分為3大類,OTU4、OTU5和OTU6為未分類基因序列,其余環(huán)境樣品中的微生物已有研究,多樣性十分豐富。與MM(SS)相比,IMS下玉米固氮菌多樣性得到提高;大豆單套作下基因多樣性指數(shù)差異不大,與不施N相比,施N提高了土壤中nifH基因多樣性,玉米、大豆均以RN最高。與MM(SS)相比,R6期IMS下玉米nifH基因豐度提高了 88.9%,共生后單套作基因拷貝數(shù)分別提高了 631.8%和1233.2%;V5期IMS下大豆的提高了 34.15%,但R2期降低了 18.9%。玉米各時(shí)期均在RN處理下達(dá)到最高,大豆則隨施氮量的增加而增加。5.IMS下玉米nirS基因優(yōu)勢(shì)OTUs有26個(gè),單作玉米有18個(gè);套作大豆優(yōu)勢(shì)OTUs有3個(gè),單作下有2個(gè)。MM下,玉米OTUs數(shù)和多樣性指數(shù)均以RN最高,NN最少,但I(xiàn)MS下玉米以RN處理最少,CN最多;而大豆單套作下的多樣性指數(shù)均以RN最低。與MM相比,R6期IMS下玉米nirS基因豐度高84.8%,大豆共生后均為IMSSS,單套作下該基因豐度隨生.育時(shí)期的推進(jìn)而降低。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S154.3

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本文編號(hào)：2692031