不同覆盖措施对渭北苹果园土壤理化性质及微生物群落结构的影响

摘要

黄土高原地区是中国苹果生产的主要产区，但目前该地区广泛使用的果园管理方式（清耕制）表现出诸多弊端，主要体现在地表大面积裸露，农药化肥投入量大，遇较大降雨时易发生地表径流而造成水分、养分的流失，连续的生长消耗导致土壤有机质匮乏，果实产量品质下降等一系列问题。本研究以渭北旱作苹果园为研究对象，通过对不同地表覆盖措施：秸秆覆盖（CM）、锯末覆盖（SM）、森林土覆盖（FSM）和清耕无覆盖（CK）处理下土壤理化性质、土壤微生物群落结构及多样性的测定，进一步分析比较不同覆盖措施下果实的产量、品质及果树光合特性，探讨不同覆盖模式的综合效益；同时，针对黄土高原苹果产区资源匮乏问题，通过研究，以期筛选出适于该地区推广的覆盖模式，为果园地表覆盖措施在旱地苹果栽培中的合理应用提供一定的理论支持。本研究取得主要结论如下： （1）不同覆盖处理显著提高0-20cm土层土壤含水量，以秸秆覆盖处理效果最好，较对照增幅16.9%~48.46%。不同覆盖处理较对照能显著降低0-10cm土层土壤容重，以秸秆覆盖处理效果最好，2017~2018年分别较对照降低13.67%和14.93%；同时，不同覆盖处理较对照土壤pH呈现降低趋势。 （2）不同覆盖处理较对照均能提高土壤有机质、全氮、硝铵态氮含量，在生育期内养分含量随生育期推进呈逐渐降低趋势。土壤有机质含量提升以秸秆覆盖处理效果最好，2017~2018年分别较对照平均增加43.81%和43.65%。土壤全氮含量以秸秆覆盖和锯末覆盖处理提升明显，森林土覆盖处理次之。整体来看，土壤硝态氮含量表现为随土层深度增加而增加，土壤铵态氮表现为随土层深度增加而减少。各覆盖处理较对照均提高或显著提高了脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性，秸秆覆盖处理对土壤脲酶活性提升较明显；森林土覆盖处理对土壤过氧化氢酶活性提升较明显。 （3）各覆盖处理较对照处理土壤细菌（16S rRNA）基因拷贝数增幅达18.21%~78.89%；同时，覆盖还能在一定程度上提升土壤氨氧化（AOA、AOB）、反硝化（nirS、nirK）和固氮（nifH）功能微生物基因丰度，促进土壤氮素循环。利用Illumina高通量测序技术对不同覆盖措施下土壤细菌群落结构、组成和多样性研究发现。α多样性表明，与对照相比，覆盖处理提高了土壤细菌群落的丰富度和多样性，表现为锯末覆盖＞秸秆覆盖/森林土覆盖＞对照处理；β多样性分析表明，覆盖措施可以使土壤细菌群落结构多样性发生显著变化，其中以锯末覆盖处理较对照对土壤细菌群落结构改变较大。通过在门和纲分类水平上物种注释，发现各覆盖处理土壤优势菌门为变形菌门、酸杆菌门和放线菌门；α变形菌纲、Subgroup_6、β变形菌纲和δ变形菌纲为优势菌纲。 （4）两年内各覆盖处理苹果产量和品质均得到不同程度的提高。与对照相比，2017、2018年百果重分别平均提高8.3%和16.2%；硬度分别平均提高3.1%和13.1%；可溶性糖含量分别平均提高7.0%和9.7%。此外，覆盖处理较对照提高了果树净光合速率、百叶重以及叶绿素SPAD值。 综上而言，果园覆盖处理在土壤理化性质的改善、土壤微生物丰富度和多样性的提升、果树光合效率及产量品质的优化等方面明显较清耕无覆盖好，其中以秸秆覆盖模式效益相对较好，适于在该地区推广。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1研究背景

1.2研究的目的及意义

1.3研究进展

1.4研究内容

1.5技术路线

第二章 材料与方法

2.1试验地概况

2.2试验设计

2.3取样时间和方法

2.4测定项目与方法

2.5数据处理与分析

第三章 不同覆盖模式对果园土壤理化性质及酶活性的影响

3.1不同覆盖模式对果园土壤理化性质的影响

3.2不同覆盖模式对土壤酶活性的影响

第四章 不同覆盖模式对果园土壤微生物群落结构及多样性的影响

4.1基于荧光定量PCR技术对土壤微生物功能基因丰富度变化分析

4.2基于高通量测序技术对土壤细菌群落结构及多样性变化分析

第五章 不同覆盖模式对果树光合特性及苹果产量、品质的影响

5.1不同覆盖模式对果树光合特性的影响

5.2不同覆盖模式对苹果产量和品质的影响

5.3土壤理化性质与苹果产量、品质的相关性

第六章 讨论与结论

6.1讨论

6.2结论

参考文献

致谢

个人简历