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施氮量对马铃薯根际土壤生物活性及晚疫病发生程度的影响

作　者: 杨瑒
导　师: 靳学慧
学　校: 黑龙江八一农垦大学
专　业: 植物病理学
关键词: 马铃薯氮肥土壤微生物 DGGE 晚疫病
分类号: S532
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

本研究以马铃薯克新一号为研究材料，通过测定马铃薯根际土壤微生物数量与土壤酶（脲酶，蔗糖酶，中性磷酸酶和过氧化氢酶）活性、并采用PCR-DGGE生物学研究手段测定马铃薯根际土壤细菌的丰富度和多样性、调查田间马铃薯晚疫病发生程度、测定马铃薯产量等指标，进行综合分析后确定出高产、优质、病害发生程度轻的最佳施氮水平，为马铃薯氮素营养的进一步研究和合理施用氮肥提供参考，也为今后开展控制马铃薯病害的农业技术措施研究提供理论依据。研究结果表明如下：（1）从施氮水平来看，不同施氮水平对马铃薯晚疫病的发生程度有显著影响。不施氮处理的发病程度较轻，产量较低；随着施氮量的增加，发病程度略有增加，但产量随着施氮量的增加也在增加；当施纯氮量为N5135kg·hm-2水平时，发病程度较轻，产量很高；在施纯氮量大于135kg·hm-2水平时，发病程度显著加重，产量明显下降。从马铃薯块茎的大、中、小薯分配来看，施氮促进了马铃薯中薯的形成，且随着氮肥水平的增加，中薯数也增加，高氮营养水平也促进了大薯重的增加，进而直接促进了产量的提高。从总产量来看，过高或过低的施氮肥对马铃薯的产量都有差异性的影响，当施氮量达到最佳水平（N5135kg·hm-2）时，氮肥效益最高，产量也最高。（2）不同浓度氮肥处理，细菌数量均随着生育期的推进呈单峰变化曲线，幼苗期开始增长到块茎形成期达到最大值然后下降到淀粉积累期，细菌和真菌数量随着马铃薯生育时期的变化呈先升高再下降趋势，放线菌数量的变化程度差异不明显。马铃薯在各个生育时期内细菌变化的幅度最高，其次是真菌，放线菌最少，表明细菌对氮肥最敏感。然而不同浓度的氮肥处理之间相比较，N5（135kg·hm-2）处理的增加幅度最大，表明细菌、真菌和放线菌在推荐氮肥量处理上最敏感。（3）随着施肥后时间的延长，土壤脲酶和蔗糖酶活性呈现出先增加后下降趋势，过氧化氢酶活性呈现逐渐增加趋势，中性磷酸酶呈现缓慢下降再上升的趋势。随着土壤深度增加，脲酶活性整体呈现下降趋势。施用氮肥能极显著提高土壤中蔗糖酶的活性，上升幅度波动在30%~600%之间，如中等氮水平（N4112.5kg hm-2、N5135kg hm-2、N6157.5kg hm-2）可使得块茎增长期比播种期的浅层土（0~10cm）或中层土（10~20cm）中的蔗糖酶高6倍左右。过氧化氢酶呈现明显增加的趋势，增加的幅度高达300%。而由于磷酸酶活性的高低直接影响着土壤有机磷的分解转化所以施氮肥对土壤中的中性磷酸酶影响不显著。从施氮浓度上看，中等氮水平（N4112.5kg hm-2、N5135kg hm-2、N6157.5kg hm-2）处理的土壤酶活性显著高于其他氮肥处理，这表明，适量氮肥对酶活性的提高最为有利，而过量或少量施用氮肥并不一定能取得较为理想的激活效果。（4）土壤微生物多样性指数总体是随马铃薯生育期的推进呈缓慢下降的趋势。不同浓度氮肥处理的多样性指数的变化趋势与土壤微生物数量的变化趋势不同，即微生物总数量高的处理，微生物多样性指数不一定高。其中，推荐氮肥施用量N5（135kg·hm-2）处理的土壤微生物最为丰富，DGGE光密度最大，细菌群落数量得到提高，多样性增加，这有利于马铃薯的生长。通过对不同浓度氮肥的处理马铃薯根际土壤微生物DGGE图谱丰富度指数、多样性指数和均匀度指数的分析发现，在马铃薯的块茎形成期土壤微生物丰富度指数最大，并且均匀度指数最高。从以上研究结果可以看出，在一定施氮水平下，随着施氮量的增加，马铃薯根际土壤微生物数量、土壤酶活性也增加，发病程度也相应增加，当施氮量水平为135kg·hm-2时，微生物数量最大、酶活性最强，土壤微生物多样性最丰富，发病程度最低，此时马铃薯的的产量较高；当施氮量水平较高（>135kg·hm-2）时，微生物数量、土壤酶活性均降低，同时马铃薯产量也随之下降。因此，从提高产量的角度看，要控制在一个最佳的施氮水平。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-12
第一章引言  12-24
  1.1 文献综述  12-22
    1.1.1 氮对马铃薯生长发育的影响  13-14
    1.1.2 氮素对土壤微生物的影响  14-17
    1.1.3 氮素对土壤酶活性的影响  17-19
    1.1.4 施肥对土壤微生物群落结构的影响  19-21
    1.1.5 马铃薯晚疫病的研究进展  21-22
  1.2 本研究目的及内容  22-23
    1.2.1 研究目的  22-23
    1.2.2 主要研究内容  23
  1.3 本研究的创新点  23-24
第二章试验材料与方法  24-34
  2.1 研究区域概况  24
  2.2 试验材料与试验设计  24-25
    2.2.1 供试品种  24
    2.2.2 供试微生物培养基  24
    2.2.3 试验处理设计  24-25
    2.2.4 小区设计  25
  2.3 土壤样品采集与处理  25
  2.4 马铃薯根际土壤微生物的培养和计数  25-26
    2.4.1 土壤细菌的计数  26
    2.4.2 土壤真菌的计数  26
    2.4.3 土壤放线菌的计数  26
  2.5 马铃薯土壤微生物酶活性的测定  26-28
    2.5.1 脲酶  26-27
    2.5.2 过氧化氢酶  27
    2.5.3 中性磷酸酶  27-28
    2.5.4 蔗糖酶  28
  2.6 马铃薯土壤细菌多样性的测定（DGGE 技术）  28-32
    2.6.1 土壤样品微生物总 DNA 提取的方法  28-29
    2.6.2 土壤微生物总 DNA 的纯化  29
    2.6.3 土壤样品总 DNA 质量的检测  29
    2.6.4 细菌 16S rDNA PCR 扩增  29-32
    2.6.5 数据分析  32
  2.7 不同氮水平对马铃薯晚疫病发生程度调查及产量测定  32-34
    2.7.1 不同氮水平对马铃薯晚疫病发生程度调查  32-33
    2.7.2 产量测定  33-34
第三章结果与分析  34-54
  3.1 氮素水平对马铃薯根际土壤可培养微生物数量的影响  34-39
    3.1.1 不同氮水平下马铃薯根际土壤可培养细菌数量  34-36
    3.1.2 不同氮水平下马铃薯根际土壤可培养真菌数量  36-37
    3.1.3 不同氮水平下马铃薯根际土壤可培养放线菌数量  37-39
  3.2 氮素水平对马铃薯根际土壤酶活性的影响  39-45
    3.2.1 不同氮水平下马铃薯根际土壤脲酶活性分析  39-40
    3.2.2 不同氮水平下马铃薯根际土壤蔗糖酶活性分析  40-42
    3.2.3 不同氮水平下马铃薯根际土壤磷酸酶活性分析  42-43
    3.2.4 不同氮水平下马铃薯根际土壤过氧化氢酶活性分析  43-45
  3.3 不同氮水平下马铃薯根际土壤细菌群落多样性分析  45-50
    3.3.1 根际土壤总 DNA 提取  45
    3.3.2 PCR 扩增结果  45-46
    3.3.3 土壤细菌群落多样性 DGGE 分析  46-50
  3.4 不同氮水平对马铃薯晚疫病发生程度及产量分析  50-54
    3.4.0 不同氮水平下马铃薯晚疫病的发病情况  50-51
    3.4.1 不同氮水平下马铃薯的产量  51-52
    3.4.2 不同氮水平马铃薯薯块大小以及数量的差异  52-54
第四章讨论  54-62
  4.1 不同氮水平对马铃薯根际土壤微生物数量的影响  54-56
  4.2 不同氮水平对马铃薯根际土壤酶活性的影响  56-58
    4.2.1 不同氮水平对马铃薯根际土壤脲酶活性的影响  56-57
    4.2.2 不同氮水平对马铃薯根际土壤蔗糖酶活性的影响  57
    4.2.3 不同氮水平对马铃薯根际土壤磷酸酶活性的影响  57-58
    4.2.4 不同氮水平对马铃薯根际土壤过氧化氢酶活性的影响  58
  4.3 不同氮水平对马铃薯根际土壤细菌群落多样性的影响  58-59
  4.4 不同氮水平对马铃薯晚疫病发生程度及产量的影响  59-62
第五章结论  62-64
  5.1 微生物数量  62
  5.2 土壤酶  62-63
  5.3 细菌群落的多样性  63
  5.4 晚疫病发生程度及产量  63-64
参考文献  64-72
致谢  72-73
个人简介  73

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