養(yǎng)殖鱉的引入對(duì)稻田水稻生長(zhǎng)、產(chǎn)量及土壤微生物群落的影響.pdf

1、農(nóng)業(yè)-水產(chǎn)復(fù)合生產(chǎn)體系(Integrated agri-aquaculture system,IAAS)因其具有良好的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及能生產(chǎn)滿足市場(chǎng)對(duì)食品安全需求的綠色食品而成為了農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要方向之一。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)各類稻漁種養(yǎng)殖模式的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征尤其是相關(guān)功能基因的菌群的研究較為薄弱，成為限制其推廣的因素之一。雖然已有綜合種養(yǎng)模式對(duì)土壤細(xì)菌影響的研究，但相關(guān)研究大多受制于方法與技術(shù)，有關(guān)稻田綜合種養(yǎng)系統(tǒng)中的土壤微生物數(shù)量及

2、多樣性、和對(duì)稻田土壤中細(xì)菌功能基因的多樣性及其功能的研究還較少。本課題擬以稻鱉共作這一廣泛推廣的稻漁模式為基礎(chǔ)，一方面通過(guò)對(duì)不同種養(yǎng)模式下稻田土壤理化性質(zhì)、水稻生長(zhǎng)指標(biāo)、水稻產(chǎn)量及稻田水體養(yǎng)分含量等進(jìn)行了比較分析，從而探明在養(yǎng)殖鱉的“不間斷施肥”及“養(yǎng)殖鱉擾動(dòng)作用”對(duì)稻田物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)的直接影響；另一方面采用基于16S rRNA基因與nifH基因的Illumina Miseq測(cè)序的方法，研究養(yǎng)殖鱉的引入對(duì)稻田表層土壤、根系土壤的細(xì)菌

3、群落結(jié)構(gòu)及組成的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　1、與稻田單作相比，稻鱉綜合種養(yǎng)模式下的稻田中水體中的NH4+、NO3-和PO4-濃度在水稻生長(zhǎng)中后期（水稻移植后34-109天）都得到了提升，結(jié)果表明引入養(yǎng)殖鱉后稻田水體可有溶性養(yǎng)分得到有效提高；養(yǎng)鱉稻田在水稻的產(chǎn)量、有效穗粒數(shù)均得到顯著（P＜0.05）提高，表明稻鱉綜合養(yǎng)殖模式中稻谷產(chǎn)量的差異主要來(lái)自于水稻有效穗粒數(shù)上的差異。稻鱉綜合種養(yǎng)組的水稻結(jié)實(shí)率提高了約0.77％，千粒重提高

4、了約10.17%，水稻生物量積累田提高約3.59%，水稻的分蘗數(shù)提高約8.90%。
　　2、與稻田單作相比，稻鱉綜合種養(yǎng)模式下稻田土壤的有機(jī)質(zhì)、速效P、速效K、全N、硝態(tài)N和氨態(tài)N的含量都得到一定的提高，其中全N、硝態(tài)N和氨態(tài)N含量得到了顯著（P＜0.05）提升。結(jié)果表明稻田中引入養(yǎng)殖鱉能較好的改善土壤，提高土壤養(yǎng)分含量。
　　3、與稻田單作(R-M)相比，稻鱉共作組(R-T)下稻田表層和根際土壤中細(xì)菌群落的結(jié)構(gòu)和組成都呈現(xiàn)

5、出顯著差異。稻鱉共作組下稻田表層及根系土壤的微生物豐富度及多樣性均高于稻田單作組。與R-M相比，R-T表層土壤中綠彎菌門、硝化螺旋菌門和酸桿菌門的相對(duì)豐度增加，變形菌門和擬桿菌門的相對(duì)豐度減少；而在根系土壤中，R-M組的硝化螺旋菌門、擬桿菌門和變形菌門的相對(duì)豐度增加，而綠彎菌門和酸桿菌門的相對(duì)豐度減少。稻田土壤的主要優(yōu)勢(shì)菌屬為酸桿菌屬（Acidobacteria bacterium_uncultured）、亞硝化單胞菌屬（Nitroso

6、monadaceae_uncultured）、硝化螺旋菌屬（Nitrospiraceae_uncultured）、地桿菌屬（Geobacter）、芽單胞菌屬（Gemmatimonadaceae_uncultured）和黃單胞菌屬（Xanthomonadales_norank）這6類。其中亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonadaceae_uncultured）、硝化螺旋菌屬（Nitrospiraceae_uncultured）、芽單胞菌

7、屬（Gemmatimonadaceae_uncultured）和酸桿菌屬（Acidobacteria bacterium_uncultured）在兩種模式的表層土壤中的相對(duì)豐度存在顯著差異(P＜0.05)；硝化螺旋菌屬（Nitrospiraceae_uncultured）和地干菌屬（Geobacter）在根系土壤中的相對(duì)豐度存在顯著差異（P＜0.05）。OUT Venn圖、PCA分析及聚類分析均表明稻田引入養(yǎng)殖鱉后，稻田的根系和表層土壤

8、菌群群落都產(chǎn)生了較為明顯的差異，且相對(duì)于稻田根系土壤菌群，稻田的表層土壤的菌群結(jié)構(gòu)和組成的差異更加的明顯。CCA分析表明土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)與土壤機(jī)質(zhì)、有效磷、NO3--N和NH4+-N含量有很好的相關(guān)性。
　　4、水稻根系固氮菌基因 nifH的測(cè)序結(jié)果顯示：兩種模式下屬分類級(jí)別的固氮菌主要為慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium），地桿菌屬（Geobacter），脫硫弧菌屬（Desulfovibrio）、除硫單胞菌屬（Des

9、ulfuromonas）、嗜鹽紅螺菌屬（Halorhodospira）、固氮菌屬（Azotobacter）、脫硫球莖菌屬（Desulfobulbus）、甲基單胞菌屬（Methylomonas）、固氮螺菌屬（Azospirillum）、Pseudacidovorax、Anaeromyxobacter、Sideroxydans這13類，它們?cè)诓煌Ｊ胶筒蓸訒r(shí)期的比例不同。引入養(yǎng)殖鱉后，稻田的土壤固氮微生物的多樣性指數(shù)及豐富度指數(shù)均得到提升。