盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜生长及其根际土壤特性的影响

论文摘要

甜菜是我国最重要的糖料作物之一,主要在我国西北、东北和华北等地区种植,因其耐盐碱性较强而成为北方盐碱地重要的轮作作物。有机肥不仅能为作物生长提供所需养分,还能改善盐碱地物理化学性质和增加土壤微生物数量及提高与土壤养分转化相关土壤酶活性。因此,研究盐碱胁迫下施用不同水平炭基有机肥对甜菜生长和根际土壤微生物及酶活性的影响,为利用炭基有机肥改良盐碱土壤,提高作物产量提供参考。本研究以甜菜品种KWS0143为材料,采用盆栽模拟盐碱胁迫试验,将NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaHCO3按不同比例混合后拌入桶中的12kg风干土壤中,试验共设6个处理,分别是CK（不施肥无盐碱）、S（加盐碱）、SF1（盐碱+1500kg/hm2炭基有机肥）、SF2（盐碱+2250kg/hm2炭基有机肥）、SF3（盐碱+3000kg/hm2炭基有机肥）和SF4（盐碱+3750kg/hm2炭基有机肥）,以探究炭基有机肥对甜菜生物量、叶片光合荧光参数、氮代谢关键酶、保护性酶及根际土壤微生物、酶活性和块根产量品质等的变化规律。结果表明:（1）盐碱胁迫下施加炭基有机肥能提高甜菜干鲜生物量和根冠比,有效改善叶片气体交换参数（净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（E））,提高叶片叶绿素a（Chla）、叶绿素b（Chlb）、类胡萝卜素（Car）、PSⅡ原初反应的最大量子效率（Fv/Fm）、PSⅡ实际电子产量（Yield（Ⅱ））、光化学淬灭系数（qP）和表观电子传递速率（ETR）,降低非光化学淬灭系数（NPQ）。随着施肥量的增加,甜菜叶片上述指标（NPQ除外）均呈先升后降;而NPQ则呈先降后升的趋势。其中施用3000kg/hm2炭基有机肥处理各指标表现均最佳。甜菜单株干生物量与Chla、Chlb、Car、Gs、Fv/Fm、Yield（Ⅱ）和ETR的相关性高于Pn和E,且呈极显著正相关（P<0.01）。（2）四个施肥水平均不同程度的提高盐碱胁迫下甜菜叶片氮代谢酶和抗氧化物酶活性,降低MDA含量。硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸合成酶（GOGAT）活性随着施肥量的增加呈先升后降的趋势,以SF3处理最高。四个施肥水平均与盐碱处理（S）差异达到显著水平（P<0.05）。叶片超氧化物气化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性随着施肥量的增加呈上升趋势,表现为SF1（盐碱+1500kg/hm2炭基有机肥）<SF2（盐碱+2250kg/hm2炭基有机肥）<SF3（盐碱+3000kg/hm2炭基有机肥）<SF4（盐碱+3750kg/hm2炭基有机肥）;而叶片丙二醛（MDA）含量变化趋势与之相反;四个施肥水平的SOD、POD和CAT活性和MDA含量较盐碱处理（S）差异达到显著水平。（3）施加炭基有机肥对甜菜根际土壤产生了显著的影响。土壤中细菌、放线菌、真菌、脲酶和过氧化氢酶活性均随着炭基有机肥施用量的增加而升高,且四个施肥水平均与对照（CK）和盐碱处理（S）的差异达到显著水平（P<0.05）;但碱性磷酸酶活性和根系活力随施肥量的增加呈先上升后下降趋势;土壤电导率随着有机肥施用量的增加而降低,而土壤pH值虽降低幅度小,但与盐碱处理（S）达到显著水平。经相关分析,根际土壤微生物数量、酶活性、根系活力与土壤养分含量之间呈显著正相关或极显著正相关关系,而与土壤pH值和电导率呈负相关关系。（4）随着炭基有机肥施用量的增加,块根产量和产糖量均呈先增后降趋势,3000kg/hm2炭基有机肥处理最好,在2017年和2018年的块根产量分别高于对照110.56%和121.30%,产糖量分别高于对照136.96%和150.66%;在2017年和2018年的块根产量分别高于盐碱处理157.70%和173.83%,产糖量分别高于盐碱处理208.84%和220.42%。（5）甜菜块根产量与NR、GS、GOGAT、SOD、POD和CAT呈极显著正相关（P<0.01）或显著正相关（P<0.05）,而与MDA呈显著负相关。施加不同水平的炭基有机肥均能不同程度的降低还原糖含量。块根中的还原糖、氨基酸、甜菜碱和硝酸盐含量变化趋势随着施肥量的增加呈下降趋势,其中,SF4处理最低。

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1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究动态

1.2.1 盐碱胁迫对植物生长的影响

1.2.2 有机肥对作物生长与产质量的影响

1.2.3 有机肥对盐碱地理化性质的影响

1.2.4 有机肥对土壤微生物及酶活性的影响

1.2.5 炭基肥对作物生长及产质量的影响

1.2.6 炭基肥对土壤环境的影响

1.3 技术路线图

2 材料与方法

2.1 供试土壤

2.2 试验材料

2.3 试验设计

2.4 测定项目及方法

2.4.1 甜菜生物量与根冠比

2.4.2 甜菜叶片光合色素和气体交换参数

2.4.3 甜菜叶片叶绿素荧光参数

2.4.4 甜菜叶片氮代谢酶活性

2.4.5 甜菜叶片抗氧化物酶活性及MDA含量

2.4.6 甜菜根系活力

2.4.7 根际土壤微生物数量与土壤酶活性

2.4.8 根际土壤理化性质

2.4.9 甜菜块根产量和品质

2.5 数据分析

3 结果与分析

3.1 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜生物量与根冠比的影响

3.2 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜叶片光合特性的影响

3.2.1 对光合色素含量的影响

3.2.2 对气体交换参数的影响

3.2.3 对叶绿素荧光参数的影响

3.3 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜叶片无机氮代谢关键酶活性的影响

3.4 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜叶片保护酶活性和MDA含量的影响

3.4.1 对SOD、POD和CAT活性的影响

3.4.2 对MDA含量的影响

3.5 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根系活力的影响

3.6 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根际土壤微生物数量的影响

3.7 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根际土壤酶活性的影响

3.8 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根际土壤pH和电导率的影响

3.9 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根际土壤养分的影响

3.10 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜产量与品质的影响

3.10.1 对甜菜块根产量、含糖率和产糖量的影响

3.10.2 对块根品质的影响

3.11 根际土壤环境因子和根系活力之间的相关性

3.12 甜菜叶片光合指标与干生物量之间的相关性

3.13 甜菜叶片氮代谢酶、保护性酶、MDA含量与产量之间的相关性

4 讨论

4.1 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜生物量与根冠比的影响

4.2 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜光合特性的影响

4.3 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜叶片氮代谢酶活性的影响

4.4 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜叶片抗氧化酶活性和MDA含量的影响

4.5 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜根际土壤微生物数量和酶活性的影响

4.6 盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜产量与品质的影响

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨芳芳

导师: 李彩凤

关键词: 甜菜,盐碱胁迫,炭基有机肥,产量,根际土壤特性

来源: 东北农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学,农作物

单位: 东北农业大学

基金: 国家自然科学基金(31671622)

分类号: S156.4;S566.3

总页数: 64

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盐碱胁迫下炭基有机肥对甜菜生长及其根际土壤特性的影响

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