地膜旱作對(duì)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)等影響

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勿作商業(yè)用地膜旱對(duì)菜田中土微生物落結(jié)構(gòu)及生環(huán)境的響——以州市夏官營(yíng)高敦營(yíng)花椰菜菜田例Ⅰ、研目的為探究干旱地區(qū)花椰菜菜田在不同覆膜處理下微生物種群及其生物總量隨著時(shí)間推移呈現(xiàn)的變化趨勢(shì)。主要探討有地膜和無(wú)地膜覆蓋這兩種情況所帶來(lái)的各種因子包括氣壓，C、N、P量等）對(duì)菜田中的微生物種群數(shù)量變化的影響，并對(duì)其做相關(guān)線性分析，最后對(duì)該區(qū)塊菜田做一個(gè)宏觀的環(huán)境影響評(píng)價(jià)。Ⅱ、研背景1.

從20世紀(jì)50年代初開始隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,日本和歐美發(fā)達(dá)國(guó)家開始將塑料薄膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。地膜覆蓋增溫、保水功能導(dǎo)致農(nóng)作物增產(chǎn)及作物適作區(qū)擴(kuò)大,該項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的改變和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的飛躍。雖然中國(guó)從20世紀(jì)70年代末才開始進(jìn)行相關(guān)研究,80年代才開始將地膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn),但應(yīng)用面積和范圍卻后來(lái)居上已經(jīng)成為地膜覆蓋栽培面積最大的國(guó)家。地膜覆蓋栽培是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)有效增產(chǎn)措施，近些年來(lái)在我國(guó)北方旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛推廣和應(yīng)用,特別是在黃土高,地膜覆蓋玉M的栽培面積逐年擴(kuò)大。地表覆膜后改變了土壤溫度、水分、空氣、光照等環(huán)境因素，導(dǎo)致土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性狀發(fā)生一系列的變化，從而影響農(nóng)田作物生長(zhǎng)發(fā)育及土壤中微生物的繁殖等。2.

土壤微生物是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分循環(huán)的驅(qū)動(dòng)力。微生物量被認(rèn)為是土壤活性養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù),是植物生長(zhǎng)可利用養(yǎng)分的重要來(lái)源，同時(shí)又能靈敏地反映環(huán)境因子的變化,所以,它又可作為評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。土壤微生物群落是土壤生物區(qū)系中最重要的功能組分不僅土壤微生物本身是土壤養(yǎng)分重要的“源”和“匯”，支撐著土壤肥力。它還對(duì)所生存的微壞境十分敏感能對(duì)土壤生態(tài)機(jī)制變化和環(huán)境脅迫做出反應(yīng)，導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，所以被認(rèn)為是土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的預(yù)警及敏感指標(biāo)，指示土壤質(zhì)量變化。此外，土壤微生物多樣性代表著群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，土壤微生物通過調(diào)節(jié)有機(jī)質(zhì)的分解動(dòng)態(tài)平衡和營(yíng)養(yǎng)對(duì)植物的可利用性來(lái)調(diào)節(jié)土壤生態(tài)系統(tǒng)。利用磷脂類化合物中的脂肪酸組成來(lái)估價(jià)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)是近幾年一種常用的生化方法。PLFA是微生物量的活性部分，能較為準(zhǔn)確地反映土壤微生物的相對(duì)生物量及脂肪酸圖譜，可以對(duì)土壤微生物群落進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，更客觀地反映土壤生態(tài)系統(tǒng)的健康程度和波動(dòng)情況，使之為人們所了解和調(diào)控。3.

花椰菜,又叫綠菜花、青花菜、西蘭花，原產(chǎn)于歐洲地中海沿岸的意大利一帶，19世紀(jì)末傳入中國(guó)。蘭州市榆中縣種植西蘭花已有5年的歷史，榆中地處西北的黃金種植區(qū)，縣域內(nèi)土層深厚，氣候溫和，光照充足，熱量豐富，降雨量適中，晝夜溫差大，風(fēng)力小，這為花椰菜的生長(zhǎng)提供了有利的環(huán)境條件。榆中的花椰菜長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)健，耐熱性和抗寒性較強(qiáng)，植株高大，翠綠秀麗，葉柄狹長(zhǎng)，品質(zhì)鮮嫩，色澤潔白，質(zhì)地緊密，外形美觀。悠久的蔬菜栽培歷史加上現(xiàn)代高新技術(shù)已在榆中形成了一整套精湛的蔬菜栽培技術(shù)體系，有利的自然環(huán)境和成熟的栽培技術(shù)造就了榆中西蘭花優(yōu)良的品質(zhì)和鮮明的地域特征。我國(guó)對(duì)于地膜的研究開展比較晚，研究數(shù)據(jù)比較早，而且研究多立足于覆膜對(duì)土壤養(yǎng)分和土壤環(huán)境效應(yīng)的影響以及提高地膜使用效率等方面，如宋秋華等<2002）、杜社妮<），而作為高原夏菜的種植基地的榆中縣，研究其地膜對(duì)菜田中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及生態(tài)環(huán)境的影響就顯得較為意義重大。Ⅲ、研內(nèi)容

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勿作商業(yè)用1.2.3.4.5.6.

在有膜和無(wú)膜條件下土壤中一些不同的因子<光照、內(nèi)部溫度、氧分壓等）對(duì)土壤中主要微生物的影響，以氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、纖維素分解細(xì)菌、解磷細(xì)菌、放線菌為主要研究對(duì)象進(jìn)行探討。對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)影響則以含量測(cè)定來(lái)進(jìn)行對(duì)比。在花椰菜不同生長(zhǎng)時(shí)期，及各種不同溫度、濕度條件下對(duì)上述微生物群落數(shù)量及土壤有機(jī)物總量的線性關(guān)系。對(duì)比在有膜與無(wú)膜條件下上述曲線的變化，及各種因素對(duì)曲線的影響。有膜與無(wú)膜在蔬菜種植過后，對(duì)土壤主要理化性質(zhì)的影響。有膜與無(wú)膜小區(qū)塊菜田對(duì)農(nóng)田小生態(tài)環(huán)境影響評(píng)價(jià)Ⅳ、可性分析設(shè)備與地：1.本實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地主要選擇在甘省蘭州市榆中縣夏官營(yíng)鎮(zhèn)高敦營(yíng)村蘭州大學(xué)榆中校區(qū)附近，共選取六塊樣田。設(shè)備提供包括蘭州大學(xué)榆中校區(qū)生物實(shí)驗(yàn)中心和資源環(huán)境土壤、環(huán)境分析實(shí)驗(yàn)室、蘭州大學(xué)本部生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓、蘭州大學(xué)本部化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心、中科院干旱與寒冷環(huán)境研究所。這些場(chǎng)地已經(jīng)有所聯(lián)系且我院多數(shù)工程均可以在此環(huán)境下操作完成。2.實(shí)驗(yàn)室設(shè)備較為齊全，包離心機(jī)、凱氏定氮儀等均可以保證實(shí)驗(yàn)的良好開展。3.寫下實(shí)驗(yàn)儀器編號(hào)不知是否需要實(shí)驗(yàn)材：1.本實(shí)驗(yàn)采樣地點(diǎn)定于蘭州大學(xué)榆中校區(qū)附近高墩營(yíng)村的菜田，采樣點(diǎn)已經(jīng)經(jīng)過了初步勘查和調(diào)研，也已經(jīng)和當(dāng)?shù)剜l(xiāng)民有所溝通，同意了實(shí)驗(yàn)的開展。2.本實(shí)驗(yàn)所用的藥品試劑均為較為普遍且易獲得的實(shí)驗(yàn)室常備試劑，而且生產(chǎn)廠家較多，質(zhì)量也比較有保證，可以在化學(xué)藥品銷售點(diǎn)直接購(gòu)得。實(shí)驗(yàn)方：1.本實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法采用重鉻鉀容量法、全氮測(cè)定用半微量開氏法、堿解擴(kuò)散法以及需要進(jìn)行微生物處理的一系列方法，這些多數(shù)為國(guó)際上普遍承認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)法以及經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明的可行性很高的方式來(lái)進(jìn)行操,這樣提高了我們工程的完備、可操作性以及數(shù)據(jù)的可靠性。2.數(shù)據(jù)處理也將使用大學(xué)生最為熟悉的Excel，以及Spass等軟件輔助編輯，該方法精確性較高，且適用范圍廣，可以進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理分析。知識(shí)背與資源：1.本工程在申請(qǐng)之初就已經(jīng)參閱了大量文獻(xiàn)和資料，對(duì)于本課題背景和主旨已經(jīng)進(jìn)行了相當(dāng)?shù)牧私?，這些相關(guān)資料以及實(shí)驗(yàn)方法都可以在圖書館以及網(wǎng)絡(luò)資

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勿作商業(yè)用源中進(jìn)行補(bǔ)充和了解；2.本工程的指導(dǎo)老師為南忠仁老師。南老師在指導(dǎo)學(xué)生工程方面經(jīng)驗(yàn)豐富且本身也研究過多個(gè)土壤的相關(guān)課題，同時(shí)其熱心認(rèn)真的專業(yè)態(tài)度也可以良好的感染到我們小組的所有人。3.本課題小組的學(xué)生均是具備了該專業(yè)的基本知識(shí)，同時(shí)也參與過一些創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和暑期實(shí)踐工程，本身也是有著飽滿的專業(yè)熱情和認(rèn)真謹(jǐn)慎的態(tài)度對(duì)待本次工程，相信在師生的共同協(xié)作下，該工程將會(huì)順利進(jìn)行。綜上所述，本工程設(shè)備場(chǎng)地完備，研究方案可行，背景資源豐富且實(shí)施人員專業(yè)，同時(shí)在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，該課題一定能夠很好地開展和進(jìn)行。

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勿作商業(yè)用Ⅴ、基思路

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勿作商業(yè)用采樣<手動(dòng)取樣）樣品預(yù)處理篩土以及風(fēng)干）土壤理化性質(zhì)測(cè)定微生物數(shù)量狀況分析

微生物群落狀況分析

花椰菜生長(zhǎng)狀況分析氨化細(xì)菌、解磷細(xì)菌、放線菌的測(cè)定<洗滌稀釋平板法）

硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和纖維素分解細(xì)菌<洗滌稀釋法）

土磷脂脂肪酸的測(cè)定壤微生物<在White的方法上加以改進(jìn)）

維他命C含量測(cè)定(二甲苯萃取比色法>

各塊樣田所產(chǎn)花椰菜平稱重，取平均數(shù)數(shù)據(jù)分析與處理文字論述Ⅴ驗(yàn)案

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勿作商業(yè)用1.采樣由于土壤的不均一性，使各個(gè)個(gè)體都存在著一定程度的變異。因此，采集樣品必須按照一定采樣路線和“隨機(jī)”多點(diǎn)混合的原則。本次實(shí)驗(yàn)將選取3塊覆膜花椰菜菜田及3塊已五年以上覆膜歷史但本次實(shí)驗(yàn)不覆膜對(duì)照組。花椰菜主要根群分布在30cm耕作層內(nèi)。高60-90cm，被每次采樣每塊樣田取一洞，故分別3個(gè)樣本：覆膜底層接觸覆膜土壤，距覆膜垂直距離30cm土壤，距覆膜垂直距離。每次采樣采取S型采樣方法。采樣時(shí)間在開始在，播種前一天增加一次土壤采樣，以了解播種前的起始狀態(tài)，第一茬花椰菜播種開始后，每?jī)芍?4天）采樣，由于花椰菜從定植到采收80-90天，故本次實(shí)驗(yàn)一個(gè)周期供需采樣次，共得樣本壤樣本。本次實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行兩個(gè)周期，故采樣次數(shù)24次，所得土壤樣本432個(gè)。實(shí)驗(yàn)持續(xù)八個(gè)月。由于花椰菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高，并且為維他命C含量最豐富之蔬菜，故，本次實(shí)驗(yàn)對(duì)花椰菜生長(zhǎng)狀況以每千克所含維他命C毫克量為標(biāo)準(zhǔn)。采用無(wú)菌塑料袋包裝，在袋內(nèi)充分混合，置于℃冰箱中保存以備用。2.樣本分析2.1土壤基本理化性質(zhì)分析2.1.1壤的溫度測(cè)定土壤溫度用地溫計(jì)在每日、14:00、和時(shí)測(cè)定5cm土壤深度的溫度。2.1.2土壤電荷測(cè)定Mehlich法(HuiZhang,etApproachesonSoilEvironment.ShanghaiJiaotongUniversityPress2009,57-59>2.1.3土壤含水量用烘干稱重法測(cè)定,然后取平均值。2.2土壤微生物數(shù)量狀況分析土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定用重鉻酸鉀容量法。全氮測(cè)定用半微量開氏,消化后用凱氏定氮儀進(jìn)行分析。NH+42N用堿解擴(kuò)散法,直接用凱氏定氮儀定。和NO-22N用2mol/LKCl浸提后,在流動(dòng)注射分析儀測(cè)定。速效磷用NaHCO3浸提,鉬藍(lán)比色法測(cè)定。微生物的分離、培養(yǎng)和計(jì),氨化細(xì)菌、解磷細(xì)菌、放線菌采用洗滌稀釋平板,硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌和纖維素分解細(xì)菌采用洗滌稀釋法。微生物總數(shù)為各主要類群微生物數(shù)量之和。微生物數(shù)量單位以每克干土所含有的微生物個(gè)數(shù)(Num/gdrysoil>來(lái)表示。2.3土壤微生物群落狀況分析<土壤微生物磷脂脂肪酸的測(cè)定PLFA）在White進(jìn)<WHITEDC,DAVISWM,NICKELSJS,eta1.Determinationofthesedimentarymicrobialbiomassbyextractiblelipidphosphate[J].Oecologia,1979,40:51-62.。(1>提取:土加入檸檬酸緩沖液:氯仿:甲醇=0.8∶1∶2,25℃避光震蕩,離心,再加入檸檬酸緩沖液:氯仿:甲醇=0.9∶1∶1,震蕩避光保存。經(jīng)18h離后,保留底層氯仿相在氮?dú)饬飨麓蹈伞?2>分離:用柱層析硅膠玻璃管柱依次分別加入氯仿、10ml丙酮、甲醇,收集到甲醇相為所提取的磷脂脂肪酸。(3>甲脂化:加入1ml甲醇:甲苯(和1ml0.2mol/L-1KOH甲醇溶液,水浴36℃,冷卻到室溫,依次加入2ml離子水<蒸餾水也可）,0.3ml1mol/L-1HAc,2ml正己,漩,加入甲脂化C19∶0為內(nèi),氮?dú)饬飨麓蹈?-20℃冷凍保存。外標(biāo)樣為SupelcoTM37ComponentFAMEMix和BacterialAcidMethlEstersMix(SupelcoUSA>檢測(cè)條件:本實(shí)驗(yàn)檢測(cè)由安捷倫GC-MS(6890N-

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勿作商業(yè)用5973N>完成。色譜柱為hp5-MS(30m250μm×0.25m>英毛細(xì)管柱。分析條:柱:70℃(5min>20℃/min℃℃/min200℃℃/min280℃,進(jìn)樣口溫度為250℃,載氣為He(0.9ml/min>,流比為10:1,離子源溫度230℃,四極桿:150℃,質(zhì)譜全掃描范圍:30～600mHz。2.4花椰菜生長(zhǎng)狀況分析2.4.1維他命C含量測(cè)定(二甲苯萃取比色法標(biāo)準(zhǔn)曲線取具塞大試管6個(gè)，分別吸取抗壞血酸標(biāo)準(zhǔn)溶液0ml、、12ml、、3ml、，用草酸補(bǔ)充至4ml。管中加入染料溶液2ml，隨即加入二甲苯5ml，迅速搖動(dòng)約0.5min靜置后二甲苯與水層分離，將上層二甲苯萃取液在500nm波長(zhǎng)下測(cè)吸光度。以二甲苯作為空白調(diào)零，求得標(biāo)準(zhǔn)系列抗壞血酸回歸方程。樣品提取取新鮮花椰菜洗凈，擦干，切碎，稱取2g樣品至研缽中，加）2入2%草酸溶液磨至勻漿，然后倒入容量瓶中，殘?jiān)玫牟菟崛芤簺_洗，加入1ml30%硫酸鋅，搖動(dòng)容量瓶，再加入1ml15%亞鐵氰化鉀，以除去脂溶性色素，再用1%草酸溶液定容至刻度，搖勻后過濾。測(cè)定提取液在500nm處的吸光值并與回歸方程比對(duì)計(jì)算出維他命C含）3（量。2.4.2各塊樣田所產(chǎn)花椰菜平稱重，平均數(shù)2.5其他數(shù)據(jù)氣象數(shù)據(jù)由蘭州大學(xué)榆中校區(qū)氣象站提供。3.數(shù)據(jù)處理處理樣本之間的差異用T測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)關(guān)性用線性相關(guān)性分析顯著性水平均為p=0105。本實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)通過Excel件、圖譜處理軟件處理獲得。Ⅴ、實(shí)計(jì)劃前期準(zhǔn)備：獲得歷年榆中地區(qū)氣象資料，以及樣田歷年施肥情況。設(shè)計(jì)本次實(shí)驗(yàn)期間樣田施肥計(jì)劃，并嚴(yán)格按照施肥計(jì)劃施行。在蘭州大學(xué)提交租用實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備申請(qǐng)，聯(lián)系實(shí)驗(yàn)試劑及儀器供應(yīng)商準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所用藥品與儀器。聯(lián)系指導(dǎo)老師分析實(shí)驗(yàn)過程中各種注意事項(xiàng)及分析具體步驟。中期實(shí)驗(yàn)：在2018/2/13進(jìn)行第一次土壤采樣，取回土樣后分析未種植前土壤中，氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、亞硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、纖維素分解細(xì)菌、解磷細(xì)菌、放線菌數(shù)量；分析土壤基本理化性質(zhì)；分析土壤PLFA含量情況。在樣田栽種花椰菜后以天定期采樣，并做以上實(shí)驗(yàn)分析，記錄數(shù)據(jù)。在第一周期結(jié)束后約為五月份，花椰菜采摘后再次采集土樣，同樣做以上各種分析。并對(duì)兩組所采摘花椰菜作主要營(yíng)養(yǎng)價(jià)值分析維他命含量測(cè)定為主）。第二周期實(shí)驗(yàn)同第一周期。后期處理：對(duì)所獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，進(jìn)行橫向與縱向比對(duì)，并于當(dāng)年氣象資料及各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理性分析。本實(shí)驗(yàn)將經(jīng)歷兩個(gè)實(shí)驗(yàn)周期共十個(gè)月，實(shí)驗(yàn)將由2018/12/1