桑樹-苜蓿間作生長優(yōu)勢與土壤微生物種群多樣性研究.pdf

1、復合農林生態(tài)系統(tǒng)是一種綜合的土地利用方式，具有充分利用資源和增加產量的特點。本研究在盆栽條件下探討桑樹/苜蓿間作體系中地上部分和地下部分之間的相互作用，研究其生長特性、根際土壤養(yǎng)分含量、土壤酶活性、土壤微生物數量、土壤微生物群落結構及功能多樣性特性。結果表明:隨著生育期的推進，桑樹和苜蓿株高、莖粗、葉面積指數(LAI)、分枝數和產量性狀均有所增加。其中，間作桑樹株高、莖粗、葉面積指數和分枝數等產量性狀較單作增加，從而導致單株產量有所增加

2、;相反，間作苜蓿株高、分枝數和產量低于單作苜蓿。
　　桑樹與苜蓿間作系統(tǒng)中，桑樹和苜蓿根長、根系干重及根長密度均明顯增加。植株根長和根系密度與株高、莖粗、葉面積指數和產量呈顯著正相關，根系干重與分枝數呈顯著正相關。在桑樹和苜蓿的共生期，桑樹和苜蓿植株氮素、磷素和鉀素的積累量均隨著生育期的推進顯著增加，至成熟期達最大值。間作桑樹對氮、磷和鉀素的吸收與積累顯著高于單作桑樹，而間作苜蓿對磷和鉀素的吸收和積累低于單作苜蓿。植株株高、莖粗、

3、葉面積指數、產量、根長和根系密度與植株氮素、磷素和鉀素積累量顯著相關，其中株高與氮、磷和鉀素積累量的相關系數最高，可以作為植株生長的重要指標。
　　桑樹/苜蓿間作系統(tǒng)土壤養(yǎng)分、土壤酶及土壤微生物數量檢測表明，間作能夠提高土壤中有機質、速效氮和速效磷含量;間作根際土壤脲酶、過氧化氫酶和磷酸酶高于單作處理，但對蔗糖酶活性無顯著影響。桑樹/苜蓿間作對土壤微生物的影響主要表現為，間作明顯增加了土壤中細菌、放線菌和總微生物數量，但降低了土壤

4、中真菌數量。通過相關分析得出，土壤脲酶與土壤細菌、放線菌數量和微生物總數呈顯著正相關關系;過氧化氫酶和磷酸酶與細菌、放線菌數量和微生物總數呈顯著正相關關系，與真菌呈顯著負相關關系。
　　磷元素在影響植物生長方面具有重要意義，在研究不同磷素形態(tài)對桑樹/苜蓿間作體系的影響時發(fā)現，供磷處理（有機磷和無機磷）桑樹和苜蓿生物量高于不供磷處理。不同形態(tài)磷源對桑樹和苜蓿生物量的影響表現為:以無機磷為磷源時桑樹生物量最高，供有機磷處理次之，不供磷

5、處理最低。供磷時作物土壤酸性磷酸酶活性高于不供磷處理，另外桑樹/苜蓿間作種植方式也顯著增強了土壤中酸性磷酸酶活性。在磷素供應不足時（缺磷和有機磷），豆科作物（苜蓿）根際土壤的酸性磷酸酶活性平均比桑樹高21.67％。
　　基于Biolog-Eco平板法的微生物碳代謝研究表明，在整個培養(yǎng)過程中，與單作處理相比，間作桑樹平均顏色變化率(AWCD)顯著增加，而間作苜蓿的AWCD有所降低;土壤微生物利用的單一碳源的主成分分析結果表明，與碳源

6、利用相關的主成分1和主成分2分別解釋變量方差的50.8％和12.9％。主成分分析表明主要貢獻的碳源是羧酸、聚合物和糖類。其中，其他化合物和羧酸為單作桑樹根際土壤微生物利用的主要碳源;間作桑樹為氨/胺類、氨基酸和聚合物;而氨/胺類、其他化合物和聚合物為單作苜蓿根際土壤微生物利用的主要碳源，間作苜蓿為氨基酸和其他化合物。此外，間作和單作處理土壤微生物群落形成了各自特有的代謝功能特性。
　　利用高通量測序技術分析4個土壤樣品的細菌群落結

7、構多樣性差異，所有樣品共檢測出23，047條序列，分屬于細菌的28個門，其中，變形菌門（Proteobacteria）、后壁菌門（Firmicutes）、酸桿菌門（Acidobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、浮霉菌門（Planctomycetes）、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門（Bacteroidetes）和硝化螺旋菌門（Nitrospirae）為優(yōu)勢類群，約占整個細菌群落相對豐度80％左右。

8、變形菌門（Proteobacteria）相對豐度最高，后壁菌門（Firmicutes）為第二位優(yōu)勢類群。通過比較細菌群落多樣性(Ace、Chao1、Shannon和Simpson指數)可知，在桑樹/苜蓿共生期間，桑樹根際土壤Shannon指數較單作桑樹高，而間作種植模式對苜蓿Shannon指數影響不顯著。另外，間作桑樹豐富度指數Ace和Chao1均低于單作桑樹。聚類分析和主成分分析顯示單作苜蓿和間作苜蓿土壤細菌多樣性相似度較高;而間作桑

9、樹和單作桑樹土壤細菌群落結構顯著不同。利用典范對應分析(CCA)分析土壤細菌門分類與環(huán)境因子關系時發(fā)現有機質、速效氮和速效磷是影響根際土壤細菌門的主要土壤養(yǎng)分因子。其中，土壤養(yǎng)分因子影響細菌門分類主要表現為:速效氮含量與Protebacteria、Bacteroidetes和Nitrospirae呈顯著正相關;而速效磷與Acidobacteria、Actinobacteria和Gemmatimonadetes呈顯著正相關。另外，在分析土