旱作苹果园生草模式下土壤呼吸动态及土壤微生物群落结构特征
旱作苹果园生草模式下土壤呼吸动态及土壤微生物群落结构特征
【摘要】： 在旱作苹果园进行生草栽培,可以提高土壤养分、促进微生物活动,并在改善土壤环境的同时提高果品质量。为阐明旱作苹果园生草模式下土壤呼吸变化及土壤微生物群落特征,本研究在陇东黄土高原,以13龄旱作秦冠苹果园为对象,分析鸭茅(Dactylis glomerata)和白三叶(Trifolium repens)生草模式下土壤呼吸速率动态及其与0-5 cm土层土壤温度、土壤含水量间的关系,并采用高通量测序技术研究了生草模式下0-10 cm土层土壤微生物群落结构特征。研究得到以下主要结果:1、生长季内苹果园不同处理间土壤呼吸速率变化规律相同,均为先升高后降低。清耕、鸭茅和白三叶处理下2017年平均土壤呼吸速率分别为3.33、6.58和8.83μmol·m~(-2)·s~(-1);在2018年分别为1.34、5.01和6.83μmol·m~(-2)·s~(-1)。生长季干湿循环过程中,随土壤含水量的增加,土壤呼吸速率显著增加。清耕、鸭茅和白三叶处理非生长季苹果园土壤呼吸占全年土壤呼吸的22.2%-27.7%,3个处理土壤呼吸速率平均值分别为0.46、0.82和0.93μmol·m~(-2)·s~(-1),处理间差异显著。非生长季冻融循环时期,3个处理土壤呼吸速率差异显著。2、清耕、鸭茅和白三叶处理下2017年平均土壤温度分别为16.17、17.65和17.21℃,2018年分别为14.68、15.26和15.96℃。生长季和非生长季土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著正相关,生长季3个处理下土壤温度对土壤呼吸速率的解释率在64.6%-75.7%之间,非生长季为63.7%-77.3%。2017生长季清耕、鸭茅和白三叶处理下土壤呼吸速率对土壤温度的敏感性Q_(10)值为1.92、2.39和2.18,2018年为2.29、2.59和3.10,非生长季为2.61、4.48和3.78。清耕、鸭茅和白三叶处理下土壤含水量在2017年平均分别为21.5%、25.29%和25.33%;2018年分别为23.17%、28.39%和27.55%。土壤含水量与土壤呼吸速率也呈显著相关性,当土壤水分亏缺时,土壤含水量的增加会导致土壤呼吸速率显著提高;而在水分充足的条件下,土壤呼吸速率无显著差异。2017、2018年生长季土壤含水量对土壤呼吸速率的解释范围为2.1%-42.4%,非生长季为41.8%-59.1%。在分析土壤呼吸速率,土壤温度和土壤含水量之间的关系时,双因素模型优于单因素模型,解释率在生长季为38.8%-79.8%,非生长季为65.7%-86.1%。3、采用高通量测序法(Illumina Hiseq PE250)检测苹果园土壤微生物群落,结果表明,鸭茅处理下土壤细菌Alpha多样性最高,白三叶处理下土壤真菌多样性最高。苹果园生草模式下土壤细菌优势菌门为变形菌门、拟杆菌门和酸杆菌门;土壤真菌优势菌门为子囊菌门和接合菌门。属水平土壤细菌群落组成以Kaistobacter、假单胞菌属和黄杆菌属为主;土壤真菌群落组成以Gloeotinia、镰孢霉属、被孢霉属为主。苹果园生草模式下土壤中均发现特异菌属,鸭茅处理中出现梭菌属和嗜热真菌属,前者能促进土壤氮素积累,后者与蛋白质和糖类降解有密切关系;白三叶处理的特异菌属有芽孢杆菌属、侏囊菌属、葡萄穗霉属和放射毛霉属,芽孢杆菌属与植物固氮有相关性,而葡萄穗霉属和放射毛霉属的分泌物均会对微生物生长产生影响。清耕、鸭茅和白三叶处理下土壤细菌和真菌群落结构相似,但在生草处理下有益特异菌属相对丰度增加,生草有利于土壤有益特异菌属产生。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
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