不同前茬作物对藜麦生长、土壤理化性质及细菌群落的影响
作者单位：东北师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：李志坚;周帮伟
授予年度：2022年
学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 090301[农学-土壤学] 0713[理学-生态学]
主 题：藜麦 前茬作物 土壤养分 土壤酶活性 土壤细菌 籽粒产量
摘 要：藜麦（Chenopodium quinoa Willd.）是苋科藜属植物,栽培历史悠久,因其具有丰富的营养价值、潜在的药用功能、良好的耐胁迫特性以及较高的经济价值等而被世界各地广泛种植。近年来,随着全球藜麦研究的不断深入、藜麦经济价值的成功开发以及消费者对藜麦需求的持续增加,我国藜麦产业的种植规模不断扩大。然而,由于受耕地资源、种植业结构等因素的限制,藜麦栽培中常采用连作方式进行种植。然而,多年连作的藜麦土壤会出现病虫害增加、毒害物质积累、微生物丰度降低等问题,不利于藜麦生长和产量提升。在轮作系统中,合理的前茬作物及多样化的栽培方式能起到改善土壤理化性质及微生物群落的重要作用进而促进作物生长。因此,本研究通过两年田间实验,研究多年藜麦茬、多年苜蓿茬、一年双季燕麦茬对后茬藜麦籽粒产量、千粒重、植株性状以及土壤养分、土壤酶活性、土壤细菌群落的影响,分析不同前茬处理间藜麦产量形成差异的因素,为藜麦高产栽培模式的选择提供理论依据。本实验得出以下主要结论:（1）不同前茬作物会显著影响土壤养分含量。藜麦连作降低了土壤p H值及总氮、硝态氮、速效钾含量,一定程度提升了土壤铵态氮和速效磷含量,对土壤总有机碳含量的影响在年际间变化差异较大。双季燕麦茬一定程度上提升了土壤p H值,但显著降低了土壤总有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾含量。苜蓿茬显著提升了土壤p H值及土壤总有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、速效钾含量,但在一定程度上会造成土壤速效磷的短缺。结果表明,苜蓿茬有利于提升土壤养分含量,双季燕麦茬和藜麦连作会不同程度地降低土壤养分含量。（2）不同前茬作物对土壤酶活性具有较大影响。藜麦连作降低了土壤α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木聚糖酶、纤维二糖水解酶和酸性磷酸酶活性,但对L-亮氨酸氨基肽酶和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性的影响在年际间差异较大。双季燕麦茬显著降低了土壤α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木聚糖酶、L-亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性,但对纤维二糖水解酶和β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶活性的影响在年际间存在较大差异。苜蓿茬显著提升了土壤α-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木聚糖酶、纤维二糖水解酶、L-亮氨酸氨基肽酶、β-1,4-N-乙酰葡糖胺糖苷酶和酸性磷酸酶活性。结果表明,苜蓿茬有利于提升土壤酶活性,双季燕麦茬和藜麦连作会不同程度地降低土壤酶活性。（3）不同前茬作物会对土壤细菌α多样性及群落结构产生显著影响。与藜麦连作相比,苜蓿茬和双季燕麦茬有利于提升藜麦开花期土壤细菌Chao1和ACE指数。此外,苜蓿茬还有利于提升土壤细菌Simpson指数和Shannon指数。不同前茬作物会显著影响土壤中部分细菌的相对丰度,其中参与固氮作用的慢生根瘤菌（Bradyrhizobium）、固氮菌（Ensifer）的相对丰度均以苜蓿茬最高。三种前茬处理下土壤细菌门水平的优势类群均为变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）,纲水平的优势类群均为γ变形菌纲（Gammaproteobacteria）、α变形菌纲（Alphaproteobacteria）、拟杆菌纲（Bacteroidia）、δ变形菌纲（Deltaproteobacteria）和芽单胞菌纲（Gemmatimonadetes）等,但这些优势类群的丰度在不同前茬处理下有所差异。（4）不同前茬作物对藜麦籽粒和植株性状影响显著。以苜蓿茬对提升藜麦籽粒产量、千粒重、茎粗以及叶片SPAD值的效果更优,这与苜蓿茬有利于提升土壤养分含量、提高土壤酶活性、改善土壤细菌群落结构有关。藜麦连作不利于土壤养分的积累和土壤酶活性的提升,但其对藜麦产量及生长的影响与苜蓿茬差异不显著。双季燕麦茬处理下藜麦籽粒产量、千粒重以及植株性状显著低于另外两种种植模式,这是因为经双季燕麦茬种植的藜麦田土壤养分含量下降、土壤酶活性降低导致的。综合以上,藜麦不宜连作,在藜麦种植中可以采用轮作这一种植模式,在轮作中可以选择豆科作物如苜蓿作为前茬作物,以起到改善土壤生态环境、提高作物产量的作用。此外,在藜麦轮作中不宜设置一年双季的栽培模式,这是因为一年双季的种植模式增加了作物对土壤肥力的消耗,导致土壤养分含量和土壤酶活性降低,进而造成作物减产。
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