绿肥高效固氮菌的筛选及灌水量对绿肥-马铃薯生长和土壤肥力的影响

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绿肥是用作肥料的绿色植物体,是中国传统的重要有机肥料之一。保证绿肥的生长质量且做到合理使用才能更好的发挥绿肥的增产作用。不同水肥调控及与作物的种植模式都会影响绿肥的生长。为此,本研究通过筛选高效固氮微生物,并与产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)菌株和豌豆根瘤菌株联合,经盆栽验证,形成针对不同绿肥的专用微生物菌剂配方;同时,以典型旱地农业区域内蒙古武川为研究区,针对其水分限制和一季种植的区域特色,基于边生产边修复的思路,设置不同灌水量的马铃薯-毛叶苕子间作模式调控试验,研究水分调控及种植模式对当地马铃薯生长及土壤质量的影响;以上可为构建合理绿肥的栽培管理模式提供参考。本文的主要研究结果如下:1.从山东泰安农田土壤中,筛选获得1株固氮能力强的菌株N3,通过形态观察、生理生化特征以及16S rDNA基因序列分析,确定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium),该菌株固氮酶活性达 C2H4 28.33 nmol/(h·mL)。2.盆栽条件下,研究固氮菌株N3与产IAA菌株CDL29复合对二月兰的促生效果及土壤质量的影响,设置对照(CK),单一接种固氮菌株N3,单一接种产IAA菌株CDL29、复合接种N3和CDL29四个处理。结果得到,所有接菌处理均促进二月兰的生长,且单一接种固氮菌株N3的促生效果最好。单一接种固氮菌株N3能显著提高二月兰地上部氮、磷和地下部氮、钾的含量,相比对照,增幅分别为33.03%、55.56%和29.87%、51.11%,其他处理也有提高二月兰养分含量的趋势,但并不显著。接种菌株N3,土壤有机质、全氮和速效养分含量显著提高。接种植物促生菌均提高土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的含量,单一接种固氮菌株N3提升效果最佳,接种产IAA菌株CDL29和复合接种次之。此外,接种固氮菌株N3能够显著提升土壤固氮酶活性,接种CDL29对土壤固氮酶活性没有显著影响。3.盆栽条件下,研究固氮菌株N3与根瘤菌复合对毛叶苕子的促生效果及土壤质量的影响,设置对照(CK)、单一接种固氮菌株N3、单一接种豌豆根瘤菌Vic5、单一接种豌豆根瘤菌GL9、复合接种N3和Vic5五个处理,结果得到,所有接菌处理均能提高毛叶苕子地上部生物量、并促进根系生长发育。复合接菌处理对毛叶苕子的促生效果最好,毛叶苕子地上部生物量较CK增加了 110.87%,同时有效提高土壤有机质、速效养分以及土壤微生物碳氮含量。接种根瘤菌处理,毛叶苕子结瘤数、根瘤固氮酶活性以及土壤固氮酶活性都高于接种固氮菌株处理,且单一接种Vic5处理的提升效果较单一接种GL9好。4.在武川旱作试验站,设置马铃薯单作(P)和马铃薯-毛叶苕子间作处理(G),同时采用滴灌技术,设置低(L)、中(M)、高(H)(60 m3/667m2、120 m3/667m2、180 m3/667m2)3个灌水量,研究栽培管理模式对马铃薯生长及土壤肥力的影响。结果得到,相比单作处理,马铃薯-毛叶苕子间作处理会降低马铃薯产量,马铃薯单作低水分处理(PL)马铃薯产量最大,间作处理中低水分处理(GL)马铃薯产量最大。灌水量为120 m3/667m2下毛叶苕子地下部生物量和植株氮养分含量最大。灌水量为60m3/667m2,单作处理和间作处理马铃薯产量最高,继续增加灌溉,产量无显著增加。毛叶苕子翻压20d后,间作高水分处理垄上GH(L)土壤有机质和养分含量(除全氮外)以及土壤微生物生物量碳氮含量最高,铵态氮和硝态氮含量较单作高水分处理垄上PH(L)土壤显著提高了 33.43%和85.46%。综上,间作毛叶苕子对马铃薯有一定的减产作用,但翻压后能有效提高土壤有机质和养分含量以及土壤微生物生物量碳氮含量。
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