稻—稻—绿肥长期轮作对水稻土壤及根系细菌群落的影响

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1、密级：论文编号:中囯农业科学院学位论文稻_稻-绿肥长期轮作对水稻土壤及根系细菌群落的影响TheInfluenceofLongTermRice-Rice-GreenManureRotationonRiceBulkSoilandRoot-AssociatedBacteria硕士研究生：王秀呈指导教师：张晓霞副研究员申请学位类别：理学硕士专业领域名称：微生物学培养单位：中国农业科学院研究生院2015年5月密级:论文编号:中国农业科学院学位论文稻-稻-绿肥长期轮作对水稻土壤及根系细菌群落的影响TheInfluence

2、ofLongTermRice-Rice-GreenManureRotationonRiceBulkSoilandRoot-AssociatedBacteria硕士研究生：王秀呈指导教师：张晓霞副研究员申请学位类别：理学硕士专业领域名称：微生物学培养单位：中国农业科学院研究生院2015年5月Secrecy:No.ChineseAcademyofAgriculturalSciencesDissertationTheInfluenceofLongTermRice-Rice-GreenManureRotationon

3、RiceBulkSoilandRoot-AssociatedBacteriaM.S.Candidate：XiuchengWangSupervisor：XiaoxiaZhangDegree：MasterofScienceSpecialty:MicrobiologyMay2015III摘要绿肥是保持并提高土壤肥力和质量的有效措施之一，同时集作物轮作、施用有机肥优点于一体，在环境问题日益突出的今天，推广绿肥对于保护生态环境、减少化肥用量、提高土壤健康等具有重要意义。目前对绿肥轮作相关的基础研究较为薄弱，成为限制其推

4、广的因素之一。虽然已有绿肥对土壤微生物影响的相关报道，但由于方法和技术所限，研究不够系统深入，特别是绿肥对后茬作物根际微生物影响的研究尚属空白。本课题拟以湖南祁阳农田系统国家野外科学观测研究站具有30年长期定位历史的稻-稻-绿肥(GM)【豆科植物紫云英(MV)、禾本科植物黑麦草(RG)和十字花科植物油菜(RP)】及稻-稻-冬闲轮作(WF)水稻根系统为材料，采用基于16SrRNAIlluminaMiseq测序、Q-PCR、DGGE等方法并结合土壤的生化指标，研究不同绿肥轮作对稻田散土、水稻根际土和水稻根内生细菌

5、群落结构及组成的影响。主要研究结果如下：（1）稻田散土、水稻根际土和水稻根内生细菌的群落结构与组成存在显著差异。稻田散土的微生物多样性明显高于根际土和水稻根，且施加绿肥会增大这种差距。在微生物组成上，Proteobacteria是所有样品的优势种群。在属的分类水平上，稻田散土中含量比较高的一些种群，如Gemmatimonas、Janthinobacterium以及Acidobacteria等，在水稻根内却很低；相反，在水稻根内含量很高的种群如Anaeromyxobacter、Pantoea、Burkholde

6、ria等，但在稻田散土中含量却很低；而根际土则表现出对Pseudomonas、Clostridium、Acinetobacter明显的富集作用。（2）绿肥降低了水稻根际土细菌的多样性和均一性，但增加了细菌的基因拷贝数。不同绿肥处理之间差异不明显。同时绿肥还改变了根际土细菌的主要类群，冬闲处理组的主要类群是Firmicutes，而绿肥处理组的主要类群则属Poteobacteria。CCA结果表明绿肥处理组的细菌群落结构明显不同于冬闲处理组，但绿肥的种类对其影响不大。另外，绿肥处理组细菌的落结构与土壤有机质、有效

7、磷含量以及固氮酶活性有很好的相关性。（3）不同绿肥对水稻根内生菌多样性的影响并不一致，但都没有达到显著差异水平。16SrDNA的定量PCR结果表明应用绿肥能够显著提高水稻根内生菌的数量，尤其是紫云英绿肥和黑麦草绿肥。在微生物组成上，紫云英绿肥促进了水稻根对Burkholderia和Pseudomonas富集作用，占到其总类群的30%。（4）绿肥显著提高了土壤的pH值和有机质含量，增强了固氮酶活性，但不同绿肥处理之间差异不显著。且绿肥对土壤微生物的群落结构无显著影响。另外，我们还发现在紫云英处理组中，Pseud

8、omonadales、Burkholderiales在稻田散土中的比例明显低于其他处理，但在根内生菌中含量却明显高于其他处理。（5）应用绿肥显著增加了水稻根际土固氮菌nifH基因拷贝数，但在稻田散土和水稻根内，只有紫云英组和黑麦草组的nifH基因拷贝数有所增加，油菜组反而降低。DGGE电泳图谱显示，黑麦草处理组的条带数最多，紫云英次之，然后是冬闲组，油菜组最少。由此可以说明不同绿肥对水稻根系固氮菌的