麻疯树种植区与非种植区土壤微生物及酶活性的比较
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麻疯树不同种源的结实性差异与初期选择曾瑞金【摘要】采用随机完全区组设计对5年生麻疯树Jatropha curcas种源林进行结实性调查.结果表明,不同种源麻疯树单株产种量有不同程度的差异,云南元阳种源最高,达218.96 g,四川盐边种源最低,仅为48.42 g.不同种源麻疯树种子平均含油率也有所不同,广西隆林种源最高,达42.80%,贵州望谟种源最低,为37.23%.单株产种量与种源地纬度、年均气温显著相关,而与种源地无霜期极显著相关,其中与纬度为负相关,与年均气温、无霜期为正相关,说明纬度较低、气温较高和无霜期较长的种源在福建平和县的单株产种量高.而种子平均含油率与各地理气象因子之间没有显著相关性.根据单株产种量和种子平均含油率聚类分析,分别将9个种源分成优、良、中、差4个不同的类别,综合来看,云南东南部和广西西北部可能是麻疯树的优良种源区,该区域内的5个种源,单株产种量达147.43 g,种子平均含油率达41.07%.【期刊名称】《亚热带植物科学》【年(卷),期】2015(044)004【总页数】4页(P315-318)【关键词】麻疯树;种源;结实性;初期选择【作者】曾瑞金【作者单位】福建省平和天马国有林场,福建平和363704【正文语种】中文【中图分类】S722麻疯树Jatropha cu rcas又名羔桐、小桐子、假花生等,为喜光阳性植物,原产热带美洲地区,在我国主要分布于四川、贵州、广西、云南等省(区)。
其种子含油率可达40%以上,为我国重点开发的能源植物,具有较大的开发利用价值[1—4]。
目前,对麻疯树种源的研究有不少报道,但多数侧重于形态变异[5]或苗期生长性状研究[6—10],其种源之间结实性差异的报道较少。
福建省闽南地区全年平均气温较高,日照时间长,冬季无霜期较长,有利于麻疯树的生长。
2004年起,福建省平和天马国有林场陆续从四川、贵州、广西、云南等省区引进麻疯树种子并开展种源试验。
麻疯树适生区域土壤DNA提取及多重PCR验证胡娜;杨千;李晨阳;张敏;徐莺;陈放【摘要】比较了4种土壤总DNA提取方法应用于四川西昌去南元谋和海南海口三地麻疯树适生区土壤样品的DNA提取效果,发现改进后的方法1和方法4提取效果显著好于方法2和方法3.不仅如此,采用多重PCR扩增方法证明方法1和方法4扩增的真菌DNA产量所占比例增加,说明所得DNA更具有代表性.然而仅有方法4能成功提取海南及云南两地麻疯树适生地区的土壤总DNA,但提取的DNA纯度和产量过低,说明还需进一步进行优化.【期刊名称】《四川大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(053)003【总页数】6页(P683-688)【关键词】麻疯树;土壤;DNA提取;多重PCR【作者】胡娜;杨千;李晨阳;张敏;徐莺;陈放【作者单位】四川大学生命科学学院,成都 610024;四川大学生命科学学院,成都610024;四川大学生命科学学院,成都 610024;四川大学生命科学学院,成都610024;四川大学生命科学学院,成都 610024;四川大学生命科学学院,成都610024【正文语种】中文【中图分类】Q939.96;S154.3土壤微生物是土壤生态系统中重要的活性组成部分,对土壤养分运转起到了重要的作用,是保持土壤生态系统健康和稳定发展的基础[1].然而,自然环境中可培养的微生物仅0.1%~1%[2],大部分微生物处于不可培养的状态[3],这成为当前研究土壤微生物多样性的一个限制性因素[4],因此,从自然环境中直接提取微生物DNA 并进行多样性研究解决了这样一个难题.但是,土壤样品成分复杂[5],微生物细胞壁裂解困难、腐殖酸等有机物质的存在均能影响高产量、高纯度的大分子量土壤DNA的获得[6].麻疯树是世界公认的具有较高经济价值和开发潜力的生物能源树种之一,随着研究的深入,麻疯树对于土壤生态系统的影响也受到更多的关注 [7-9].但是不同研究团队所得研究结果却大相径庭.殷瑶等[7]通过传统培养方法发现随着麻疯树树龄增加,土壤微生物数量及类群均有下降趋势,导致土壤肥力下降及微环境不稳定.但是Chaudhary [8]根据脂肪酸甲酯的测定分析证明土壤微生物多样性和麻疯树植物残体的堆积量成正相关.矛盾的结果表明需要一个更准确的评价方法来评价麻疯树栽培对土壤生态的影响.据此,本研究希望通过建立麻疯树适生区土壤总DNA提取方法,直接从土壤中提取微生物总DNA并针对其16S及18S rDNA进行多重PCR扩增,同时检测细菌和真菌DNA提取效果,为采用分子生态学方法对麻疯树种植林地及相似土壤类型微生物多样性的进一步研究奠定基础.麻疯树种植土壤采集于三个不同地区,即四川西昌、海南海口、云南元谋,采用5点取样法采集1kg 左右的混合土壤鲜样,铲除表面枯枝落叶,采集1~20cm左右土壤,除去明显杂物后过2mm筛并分成3份,一份用于土壤含水量测定[10],一份风干后送四川省农业科学院土壤肥料研究所测理化性质,一份-80℃保存备用. 土壤DNA提取试剂盒(D5625-01)购于Omega生物技术有限公司;溶菌酶(0663-1G)购自Amresco公司,-20 ℃保存;纤维素酶R-10(BMQ0243)购于合肥博美生物科技有限责任公司,2~8 ℃保存;蜗牛酶(SL103-1G)购于Labest公司,2~8 ℃保存;Taq DNA 聚合酶(PC0103)及AL2000 marker(DM01)购于北京艾德莱生物科技有限公司,-20 ℃保存;牛血清白蛋白BSA(CA1076)及λDNA/HindIII(3404)购自Takara公司,-20℃保存;其余试剂均为国产分析纯,各试剂及溶液的配制均采用超纯水.美国通用电气(GE)公司NanoVue微型光度计;美国伯乐(Bio-rad)Universal Hood Ⅱ,XRS凝胶图像分析系统;美国伯乐(Bio-rad)PCR仪;北京六一仪器厂DYY-6C型电泳仪电源及北京君意东方电泳设备有限公司JY-SPCT型电泳槽;美国密理博(Millipore)Milli-Q Advantage A10超纯水仪.土壤的性质关系到土壤DNA的提取效果.由表1可知,调查涉及到的三个地区土壤样品在理化性质和土壤质地方面均存在差异.海南海口地区种植麻疯树土壤样品的黏粒和粉粒含量分别为65%和22%,pH值仅为4.64,属于偏酸性重黏性土壤;而云南样地及四川样地土壤则呈中性,砂粒含量高,均为砂质土,但四川的粉粒含量相对较少,壤性更强,因此二者分别为砂质黏土和砂质黏壤土.值得一提的是,云南和海南样土的有机质含量均较高,分别占土壤的6.94%和4.64%,是四川西昌样品有机质含量的12.39倍和8.29倍.土壤总DNA的产量是检验土壤DNA提取方法有效性的重要指标之一.实验结果显示,针对四川西昌地区的土壤样品,四种方法的提取效率从高到低依次为方法4>方法1>方法3>方法2(表2、图1).其中,方法4的提取效率是选用的四种方法中最高,每克土壤样品中可以得到3.92μg的总DNA,方法1和方法3的DNA提取产量尽管相差并不多,每克土壤样品中分别可以得到2.57μg和2.58μg的总DNA,然而,经凝胶电泳检测,方法3获得的DNA存在明显降解现象存在(图1A),显然方法1的提取效果更好.方法2的提取效率,仅为1.23μg/g土壤,不到方法4的三分之一.从获得的DNA纯度来看,依然是方法4的效果最好,无论A260/A280比值还是A260/A230比值均为最高,说明其中的蛋白质和酚类等污染物的含量都很低.方法1和方法3则各有千秋,前者虽然蛋白质污染略高于后者,但在酚类等小分子污染物质方面则要明显优于后者.方法2的污染程度均不是最差的,在蛋白质污染方面优于方法1,在酚类小分子污染方面优于方法3(表2).从获得DNA的完整度来看,方法1、2要明显优于方法3、4.在凝胶电泳图上可以看见后两种方法获得的DNA有明显的降解条带存在,表明DNA断裂情况严重(图1A).为了验证获得的土壤DNA能否用于下游的各种基于PCR原理的实验研究,我们利用细菌的16S rRNA基因和真菌18S rRNA基因的引物进行了多重PCR实验,同时使用Image lab软件以750bp的DNA marker条带为基准初步测量和计算了16S rRNA基因和真菌18S rRNA基因扩增产物(分别为1530bp和349bp)的产量及其比值,判断细菌和真菌DNA的提取效率.在起始模板均为10ngDNA的25μL反应体系的前提下,可以看见方法1和方法4的扩增效率显著高于方法2和方法3.特别值得一提的是,18S rDNA/16S rDNA 的比值也是方法1、4高于方法2、3,且方法4提取的其他两地土壤(云南元谋、海南海口)多重PCR扩增效果明显优于方法1.将方法1和方法4进一步用于提取云南元谋以及海南海口的麻疯树适生地土壤样品的DNA.结果显示,尽管在紫外280nm下有吸收存在(表2),但是只有方法4能够得到可见的DNA条带(图1B).同样,只有用方法4提取的海南海口地区和云南元谋地区土壤样品DNA能够在多重PCR实验中扩增出目标条带.其中,两地样品的18S rDNA扩增产量虽然与用方法1提取的西昌地区土壤样品持平,都在12 μg/μL 以上,但是16S rDNA的扩增产量却明显高于西昌土壤样品,因此其18S rDNA/16S rDNA比值低于西昌地区的样品.高质量土壤微生物DNA 的获得是开展土壤微生物分子生态学研究的前提.目前获取土壤DNA的方法主要围绕两个核心问题开展工作——土壤微生物的裂解和杂质的去除.本研究所选用的四种土壤DNA提取方法中,方法2是李靖宇等建立的湿地土壤微生物总DNA提取方法,其利用氯化钙为基础的脱腐缓冲液,在裂解微生物前就将绝大部分的腐殖酸去除,避免了后续提取过程中腐殖酸与粘粒和金属离子相互作用将微生物裹挟其中,提高了产物纯度和微生物裂解效率.裂解则主要是以化学法为主,辅以溶菌酶处理.方法1则是在方法2的基础上进行了改进,一是把酶解液组分从单一的溶菌酶增加为溶菌酶、蜗牛酶和纤维素酶混合物,其目的促进微生物特别是真菌细胞壁的裂解;另外在SDS孵育后增加了液氮冻融三次的处理步骤.这样以温和的方式既提高了土壤DNA产量又保证了DNA片段的完整性.所以我们看到方法1的提取效率以及产物纯度对比于方法2而言均有了大幅提升.方法3采用的是购自美国Omega公司的商业试剂盒(离心柱型),该试剂盒主要是通过物理(玻璃珠研磨、吸附)和化学裂解方式破壁,结合腐殖酸吸附剂HTR溶液和硅胶柱纯化,高效去除土壤中腐殖酸、可溶性金属盐及其他抑制因子,从而获得高质量的DNA.方法4则是在方法3的基础上对裂解细胞的方式上加以改进,增加了混合酶处理步骤,其目的是提高微生物裂解效率.从结果来看,与方法3相比,方法4的DNA 产量以及真菌DNA所占比例确实有较大提高.不仅如此,方法4所得DNA的纯度也明显提高,但其机制不祥,推测可能是溶菌酶等蛋白能与腐殖酸发生絮凝,从而去除部分腐殖酸提高DNA纯度[15].多重PCR(multiplex PCR),又称多重引物PCR或复合PCR,它是在同一PCR反应体系里加上两对以上引物,同时扩增出多个核酸片段的PCR反应 [16],具有高效、高产率,同时又能降低实验成本、加速实验进程等优点[17],DNA抽提质量是影响其扩增效果的一个重要方面,如DNA 抽提不干净或降解都可导致扩增不整齐[18],因此多重PCR相比于普通PCR对于DNA质量检测灵敏度更高.具体到本实验,从细菌16S rRNA基因和真菌18S rRNA基因扩增产物的产量及其比值来看,改进后的方法(方法1和方法4)均较原方法有所提高,特别是比值的提高,表明真菌DNA在总DNA中占的比例增加,说明土壤真菌的裂解效率提高,能更好地反映土壤微生物的真实丰度.此外,在土壤微生物DNA的获得过程中,土壤矿物类型、质地、有机质含量以及pH值等因素,均会影响到DNA提取效率和质量[19].例如,土壤有机质含量越高,DNA产量增加,DNA质量越差,土壤粘粒含量越高,DNA纯度越低 [20].麻疯树是一种喜热怕冷植物,主要分布在热带和亚热带地区,包括我国的南方地区.这些地区土壤类型多样,包括红壤、砖红壤等,性质各异,因此不可避免地会影响到对其中微生物DNA的提取效果.从我们的研究结果来看,方法1和方法4对于来自四川西昌地区的土壤样品DNA的提取具有较好的效果,然而应用到海南海口和云南元谋地区的土壤样品时,结果却各异.方法1几乎完全不能得到DNA(虽然在OD260有吸收,但应该是其他所致).方法4尽管能够得到可用于进一步PCR扩增的DNA,但在产量和纯度方面均有所下降.造成产量下降的原因虽然不能排除其本身微生物数量可能较少的原因,但是从两地土壤样品的具有更低的pH值以及更高的黏粒和粉粒比例来看,都比四川西昌土壤样品对DNA有更强的吸附力[20].另外,我们也观察到从云南元谋土壤样品得到的DNA纯度下降,这可能与其有机质含量较高有关.较高的有机质含量暗示了较高的腐殖质存在[21],说明本调查所采用的方法可能还无法完全去除相关杂质.据此,说明针对云南元谋和海南海口地区土壤特点还需进一步优化提取方法,以提高提取效果.综上所述,本研究选用改进后方法4和方法1均能较好地适用于四川西昌麻疯树适生地的土壤样品DNA的提取;同时采用多重PCR方法能够直观地了解所得DNA样品中真菌DNA所占比例上升,能更好地反映微生物丰度.尽管方法4还可用于云南元谋和海南海口土壤样品DNA的提取,其在产量和纯度方面均有所下降,说明还有进一步改进的必要.。
不同林分改造模式对土壤酶活性及微生物数量的影响郭雄飞;陈璇;黎华寿;冼丽铧;董奇妤;陈红跃【期刊名称】《中南林业科技大学学报》【年(卷),期】2015(000)009【摘要】以广东省佛山市南海区的4种宫胁法改造林地、传统法改造林地和不进行林分改造的对照样地为研究对象,对不同样地的土壤酶活性和土壤微生物数量进行研究,以探讨不同林分改造类型的土壤生物学特性。
结果显示:不同林分改造类型的林地土壤酶活性差异显著,其中宫胁法2和传统法林地土壤酶活性显著高于其它改造类型,宫胁法2改造林地土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性均居最高水平,宫胁法3和宫胁法4最低;不同的林分改造措施土壤微生物各生理类群的数量差异显著,但均表现为细菌数量最多,放线菌次之,真菌最少;各改造类型中,宫胁法2在土壤细菌、真菌、放线菌数量和微生物总量中均表现最高,宫胁法1在细菌、真菌和微生物总量均表现最低,说明宫胁法2在增加土壤微生物数量上表现最为显著。
因此,宫胁法2最有利于改善土壤生物学特性,从而能创造植被恢复过程中良好的微生态环境。
【总页数】5页(P30-34)【作者】郭雄飞;陈璇;黎华寿;冼丽铧;董奇妤;陈红跃【作者单位】华南农业大学资源环境学院;华南农业大学资源环境学院;华南农业大学资源环境学院;华南农业大学林学与风景园林学院,广东广州 510642;华南农业大学林学与风景园林学院,广东广州 510642;华南农业大学林学与风景园林学院,广东广州 510642【正文语种】中文【中图分类】S718.52;S664.2【相关文献】1.不同轮作方式对马铃薯土壤酶活性及微生物数量的影响 [J], 王丽红;郭晓冬;谭雪莲;郭天文2.不同入侵植物对本土植物根际土壤酶活性及微生物数量的影响 [J], 张海霞3.不同锌浓度有机肥对土壤酶活性及微生物数量的影响 [J], 杨玖;谷洁4.不同氮素形态对黄瓜根区土壤微生物数量及土壤酶活性的影响 [J], 张雪;刘守伟;吴凤芝;周新刚5.不同种养废弃物还田对复垦宅基地土壤酶活性和微生物数量的影响 [J], 李彦霖;闫锐;高雪松;邓良基;张世熔;赖阳丹因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
麻疯树幼苗对不同土壤水分状况的响应的开题报告一、选题背景及意义麻疯树是一种荒漠植物,具有良好的耐旱性和抗逆性。
在干旱、半干旱地区,麻疯树广泛分布,是当地的重要经济树种。
然而,由于近年来全球气候变化和人类活动的影响,土地退化和水资源短缺问题日益突出,使得麻疯树种植面积受到了一定程度的限制。
因此,研究麻疯树幼苗对不同土壤水分状况的响应,对于提高麻疯树的适应性、推广和发展麻疯树种植具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究选取不同生长期的麻疯树幼苗为研究对象,设置5个不同水分处理:充分供水处理(CK)、轻度干旱处理(T1)、中度干旱处理(T2)、重度干旱处理(T3)和淹水处理(T4)。
通过调查研究不同水分处理下麻疯树幼苗的生长状况、形态指标、生理生化指标以及亲水性等方面的差异,探究麻疯树幼苗对不同土壤水分状况的响应特点。
本研究采用田间试验和室内试验相结合的方法,其中田间试验记录麻疯树幼苗生长情况,室内试验测定麻疯树幼苗形态、生理生化指标和亲水性等方面的指标。
数据处理采用方差分析和相关分析等方法。
三、预期结果和意义预计研究结果将得到如下推论:(1)麻疯树幼苗在不同水分处理下的生长状况、形态指标和生理生化指标存在显著差异。
(2)麻疯树幼苗在轻度干旱、中度干旱和淹水处理下的生长差异较大,而在重度干旱处理下麻疯树幼苗生长表现较为迟缓。
(3)麻疯树幼苗的亲水性随不同水分处理的变化而变化。
(4)麻疯树幼苗对土壤水分的适应性较强,并且具有一定的生理生化机制。
通过对麻疯树幼苗对不同土壤水分状况的响应进行研究,可以为麻疯树种植提供重要参考,进一步推广和发展麻疯树的种植工作,也对于今后研究干旱地区植物的适应机制具有一定参考意义。
两种麻疯树苗对盐胁迫的生理生态响应陈健妙;郑青松;刘兆普;刘联;隆小华【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)004【摘要】研究两种不同基因型麻疯树苗(南油2、3号)在不同NaCl浓度下生理生态响应特征,并比较不同基因型麻疯树苗的耐盐差异性.结果表明:①用25、50 mmol·L~(-1)NaCl处理,南油2号全株干重与对照无显著差异,而南油3号全株干重比对照显著降低.用100 mmol·L~(-1)或以上浓度的NaCl处理,随着盐度增加,两种树苗全株干重皆比对照显著降低,且3号苗降低的幅度大于2号苗.②在用200 mmol·L~(-1)或以下浓度的NaCl处理,南油2、3号叶片相对含水量(RWC)皆与对照无显著差异,而在用300 mmol·L~(-1)NaCl处理,则分别比对照显著降低5%和8%.③用25、50 mmol·L~(-1)NaCl处理,南油2号可溶性糖(SS)含量比对照显著降低,3号与对照无显著差异;用200、300 mmol·L~(-1)NaCl处理后,两者SS含量均比对照显著降低.同时,2号苗可溶性蛋白(SP)含量比对照显著增加,3号苗SP含量与对照无显著差异.④随着盐度增加,南油2号茁超氧化物歧化酶(SOD)活性先增加后降低.用300 mmol·L~(-1)NaCl处理,比对照显著降低.随着盐度增加,3号苗的SOD活性递减,皆显著低于对照.用25、50 mmol·L~(-1)NaCl处理,两种树苗的过氧化物酶(POD)活性与对照无显著差异.随着盐度增加,2号苗的POD活性比对照显著增加,而3号苗比对照显著降低.用25、50 mmol·L~(-1)NaCl处理,两种树苗的过氧化氢酶(CAT)活性皆比对照显著增加,且随着盐度增加,其变化趋势如SOD活性.结果表明,麻疯树幼苗具有较好的耐盐性,且南油2号比南油3号具有更高的耐盐性,因为前者具有更高的保护酶活性、叶片保水能力和叶片SP含量.【总页数】8页(P933-940)【作者】陈健妙;郑青松;刘兆普;刘联;隆小华【作者单位】南京农业大学江苏省海洋生物学重点实验室,南京210095;南京农业大学江苏省海洋生物学重点实验室,南京210095;南京农业大学江苏省海洋生物学重点实验室,南京210095;南京农业大学海南滩涂农业研究所,海南乐东572541;南京农业大学海南滩涂农业研究所,海南乐东572541;南京农业大学江苏省海洋生物学重点实验室,南京210095【正文语种】中文【相关文献】1.小麦-黑麦代换系幼苗对盐胁迫的生理生态响应 [J], 苑泽宁;周幸;肖晶;VU THI SOAN2.植物生长调节剂对麻疯树苗木生长和生理特性的影响 [J], 樊吉尤;膝维超;王凌晖;曹福亮3.豌豆幼苗在盐胁迫下的生理生态响应 [J], 刘新星;罗俊杰4.堆肥基质驯化的高羊茅对盐胁迫的生理生态响应 [J], 尚小娟;王静;多立安5.黄河三角洲河滩与潮滩芦苇对盐胁迫的生理生态响应 [J], 陈琳; 张俪文; 刘子亭; 路峰; 冯光海; 颜坤; 韩广轩因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
麻风树种植技术教程一、麻风树的特性(一)生物学特性麻风树为喜光阳性植物,根系粗壮发达,具有较强的耐干旱瘠薄能力,枝、干、根近肉质,组织松软,含水分、浆汁多、有毒性而又不易燃烧,抗病虫害。
原产美洲,现广泛分布于亚热带及干热河谷地区,我国引种有300多年的历史。
野生麻风树分布于两广、琼、云、贵、川等省,以及非洲的莫桑比克、赞比亚等国,澳大利亚的昆士兰及北澳地区,美国佛罗里达的奥兰多地区、夏威夷群岛地区等均有分布。
干热河谷野生状态下的种子,一般一年一熟,少有一年两熟,枝、干具再生能力,种子发芽率在90%以上。
麻疯树生长迅速,生命力强,在部份地方可以形成连片的森林群落。
(二)生态学特性由于该树种植可用杆插法繁殖,而且成活率高,生长速度快,头年就有收成,产量逐年增加,果实采摘可达50年。
未来全国麻疯树种植面积至少可达3000万亩以上,预计可产柴油580多万吨(按每亩每年产干果650公斤,每公斤果可榨取0.3公斤柴油计),显示了良好的资源开发利用前景。
它不但人工造林容易,天然更新能力强,还耐火烧,可以在干旱、贫瘠、退化的土壤上生长。
适宜在热带、亚热带以及雨量稀少、条件恶劣的干热河谷地区种植,是保水固土、防沙化、改良土壤的主要选择树种。
麻疯树具有极强的生育繁殖能力,枝叶浓密,林地郁闭快,落叶易腐不易燃,改良土壤能力强。
生长在陡坡上的麻疯树林成为良好的生物防火隔离带。
(三)开发利用前景麻风树原为药用栽培植物,近期又发现其种子含油量高,是国际上研究最多的能生产生物柴油的能源植物之一。
麻疯树有很高经济价值,是世界公认的生物能源树。
其种仁是传统的肥皂及润滑油原料,并有泻下和催吐作用,油枯可作农药及肥料。
麻疯树为多年生耐旱型木本植物,适于在贫瘠和边角地栽种,栽植简单、管理粗放、生长迅速,麻疯树林3年可挂果投产、5年进入盛果期。
果实采摘期长达50年,种仁的含油率为60~70%,经改性后的麻疯树油可适用于各种柴油发动机,并在闪点、凝固点、硫含量、一氧化碳排放量、颗粒值等关键技术上均优于国内零号柴油,达到欧洲二号排放标准,被称为生物柴油树及最有种植潜力的油料作物品种。
不同质地农田土壤酶活性差异分析摘要:通过对3种质地(沙壤、中壤和重壤)农田的土壤酶分析,得出沙壤土的酶活性低于中壤土和重壤土,重壤土的脲酶活性最高,沙壤土的转化酶活性最低,中壤土的磷酸酶活性最高。
土壤酶活性随着农田土层深度(0~30 cm)的增加而降低。
关键词:质地;土壤酶活性;差异分析土壤酶是土壤的组成成分之一,是一种具有蛋白质性质的高分子生物催化剂,参与土壤中有机物和动植物及微生物残体的水解与转化、土壤中各种氧化还原反应,促进土壤中各种有机、无机物质转化与能量交换,使土壤具有同生物体相似的活组织代谢能力[1]。
人们常把土壤酶活性作为评价土壤肥力的重要指标[2-4],其活性的增强能促进土壤的代谢作用,使土壤养分、形态发生变化,提高土壤肥力,改善土壤性质[5]。
土壤质地对土壤酶活性有很大的影响[6,7],因而研究不同质地农田土壤酶的差异性,可以为农田科学管理提供一定的理论依据。
1 材料与方法1.1 研究区域概况研究区域位于鲁西地区农田,研究区从东到西的土壤质地依次是沙壤土、中壤土和重壤土,长期小麦、玉米轮作。
该区属暖温带亚湿润季风型大陆性气候,四季分明,雨热同期,温度适宜,光照充足。
年平均日照时间为2 420.5 h,日照率为55%。
多年平均气温13.2 ℃,1月份平均气温-6.6 ℃,极端最低气温-22.7 ℃。
年平均无霜期为119 d,年平均降水量551.5 mm,多集中在6、7、8月份,对农作物生长非常有利。
1.2 土壤样品的采集2011年1月下旬在研究区域内按照土壤质地以数字方式标记样地,即样地1为沙壤,样地2为中壤,样地3为重壤。
土壤样品分上下两层采集,上层为0~15 cm,下层为15~30 cm。
土壤样品为混合土样,即用直径为4 cm的土钻在每个层面上采集,每个土样由5~8个采样点的土壤混合,用四分法取适量用土袋带回实验室,立即风干,除去植物根系、杂物等,研磨、过筛、装瓶,用于土壤酶活性测定。
麻疯树种植区与非种植区土壤微生物及酶活性的比较摘要:比较分析了长势良好的麻疯树(Jatropha curcas L.)种植区与非种植区土壤微生物分布及土壤酶活性。
结果表明,种植区深层(20~50 cm处)土壤中细菌、放线菌和真菌的数量比浅层(0~20 cm处)土壤中高,且各层土壤微生物数量均高于非种植区。
种植区和非种植区土壤中过氧化氢酶活性变化较小,各样品测定无显著性差异;种植区各层土壤的脲酶、碱性磷酸酶和转化酶活性与非种植区同一深度的土壤间差异均达显著水平。
关键词:麻疯树(Jatropha curcas L.);种植区;非种植区;土壤微生物;土壤酶活性;比较土壤是由一层层厚度各异的矿物质成分所组成的大自然主体。
生活在土壤中的微生物是细菌、真菌、藻类的总称,其种类和数量随成土环境及土壤深度的不同而变化。
它们在土壤中进行氧化、硝化、氨化、固氮、硫化等过程促进土壤有机质的分解和养分转化[1]。
土壤酶系统是土壤生理生化特性的重要组成部分,土壤的一切生物化学过程都是在土壤酶的参与下进行[2]。
土壤酶活性成为鉴定土壤肥力和评价土壤生产力的一项重要内容。
土壤酶参与土壤中各种生物化学过程[3],其活性作为土壤是否被污染的重要生物活性指标[4-6]。
麻疯树(Jatropha curcas L.)又名膏桐、小桐子、黑皂树、木花生、油芦子和老胖果等,属大戟科麻疯树属,落叶灌木或小乔木,主要产于南美洲、非洲和亚洲的热带与亚热带地区。
在中国主要分布于云南省境内的金沙江、红河、澜沧江、南盘江和怒江流域的干热河谷地区,其次在四川省、海南省、广东省和广西省等地均有零星分布,分布在海拔700~2 000 m的平地、丘陵、坡地及河谷荒山坡地[7]。
麻疯树喜光,喜暖热气候,耐干旱瘠薄[8]。
麻疯树用途广泛,除用于生物柴油提取外,还被广泛用于生物制药和化工生产等领域。
由于麻疯树适生性较强,可利用大面积连片的河谷荒漠化土地及荒草疏林地发展麻疯树种植,并且不与农作物争地,有利于形成规模化栽培及产业化发展,对于改善生态环境发挥着积极的作用。
本研究选择四川省攀枝花市麻疯树种植林土壤和非麻疯树种植区土壤为调查对象,初步比较分析了麻疯树种植区土壤与非种植区土壤中微生物的分布及几种土壤酶的活性,以便为揭示攀枝花市麻疯树种植林土壤的理化特性及今后为麻疯树种植、生态发p1.3 土壤微生物的测定采用稀释平板计数法进行分离与计数。
细菌、放线菌、真菌的培养分别采用牛肉膏蛋白胨培养基、高氏1号培养基和马丁氏培养基[9]。
每个处理3次重复。
细菌在30~37 ℃培养,48~72 h后计数;放线菌和真菌在28 ℃培养,48~72 h 后计数。
土壤微生物数量计算公式为:菌数(CFU/g)=(计数皿平均菌落数×稀释倍数)/干土质量。
1.4 土壤酶活性测定过氧化氢酶活性(mL/g)用KMnO4滴定法测定,以1 g干土培养20 min 所消耗的0.1 mol /L KMnO4的体积(mL)表示;脲酶活性(mg/g)用苯酚钠比色法测定,以24 h内1 g干土中NH3 -N的含量表示;转化酶采用蔗糖为基质,以1 g干土1 h释放出的还原糖的量表示土壤转化酶活性(mg/g)[10];碱性磷酸酶(mg/g)采用比色法测定,以1 g干土在37 ℃下培养2 h后所消耗的酚量表示[11]。
各测试处理均设3次重复。
2 结果与分析2.1 麻疯树种植区和非种植区土壤微生物的分布2.1.1 土壤细菌分布经过2 d的培养,培养皿中细菌菌落呈淡黄色,形状不一,有黏性,腐臭味,少部分培养基存在一些杂菌菌落。
采用平板培养计数法对土壤细菌培养结果计数见表1。
麻疯树种植区与非种植区间、各种植区的各层土壤间的土壤细菌数量差异均不显著。
2.1.2 土壤放线菌分布经过3 d的培养,培养皿中放线菌菌落呈白色圆形状散落分布于培养皿中,有褶皱,采用平板菌落计数结果见表1。
种植区20~50 cm 土壤放线菌数量与0~20 cm土壤差异达极显著水平;非种植区各层土壤放线菌数量差异不显著。
种植区与非种植区相比,种植区各层土壤的放线菌数量均比非种植区的高,且20~50 cm土壤放线菌数量差异达显著水平。
2.1.3 土壤真菌分布经过3 d的培养,培养皿中真菌菌落数稀少,颜色丰富,主要呈现黄色和白色,绒毛状,菌落大于细菌菌落,不规则分散,采用平板计数法对培养后的真菌菌落计数结果见表1。
在种植区与非种植区,土壤真菌数量都是0~20 cm土壤低于20~50 cm土壤,且种植区土壤真菌数量差异达极显著水平,非种植区差异不显著。
种植区与非种植区相比,种植区土壤真菌数量极显著高于非种植区。
2.2 麻疯树种植区和非种植区的土壤酶活性2.2.1 过氧化氢酶活性种植区和非种植区的土壤过氧化氢酶活性均是0~20 cm处土壤大于20~50 cm处土壤,且种植区大于非种植区,但种植区和非种植区之间、各区各层土壤之间的土壤过氧化氢酶活性差异不显著。
2.2.2 脲酶活性由表2可知,种植区0~20 cm土壤脲酶活性比20~50 cm 处的增加了12.7%,差异达极显著水平。
种植区土壤平均脲酶活性比非种植区增加了16.1%。
从方差分析结果来看,种植区与非种植区0~20 cm土壤之间的脲酶活性存在着显著差异。
2.2.3 碱性磷酸酶活性种植区20~50 cm土壤碱性磷酸酶活性高于0~20 cm土壤,且差异达极显著水平,而非种植区各层土壤之间差异不显著。
种植区与非种植区同一深度土壤之间的碱性磷酸酶活性差异均达显著或极显著水平。
2.2.4 转化酶活性转化酶是碳素循环的重要催化酶。
转化酶活性在不同种植区及各种植区不同土层之间差异均达极显著水平。
3 讨论土壤微生物群落中,不同种类的微生物行使着不同的功能。
例如,土壤细菌能使树木不能直接利用的复杂的含氮化合物转化为可给合态的含氮无机化合物;真菌则在土壤碳素和能量循环过程中发挥作用;一般认为放线菌与土壤腐殖质含量有关,它能同化无机氮,分解碳水化合物及脂类、单宁等难分解的物质,在土壤中对物质的转化也起到一定作用。
土壤微生物的分布和数量能间接反映土壤的肥沃程度。
种植区深层(20~50 cm)土壤的细菌、放线菌和真菌的数量比浅层(0~20 cm)土壤的高。
表层土壤由于比较干旱,腐殖质含量较低,导致土壤细菌数量低于深层土壤。
放线菌适宜在表层土壤中生活繁殖,可能是由于不同的生活习性和繁殖方式造成。
真菌数量平均降幅最小,这可能是因为作为初级真核生物的真菌对环境的适应力和抗逆性较强。
总体来看,非种植区的细菌、放线菌及真菌的数量要比种植区低,这可能是由于种植麻疯树的土壤中营养物质及水分、pH更适宜微生物生长的缘故。
土壤酶中过氧化氢酶能减轻或解除过氧化氢对生物体的毒害,一定程度上反映土壤腐殖化强度大小和有机质积累程度,脲酶反映土壤供氮能力和水平[10]。
通过对麻疯树种植区和非种植区土壤酶活性的测定,发现过氧化氢酶活性变化较小,各样品测定无显著性差异;非种植区土壤中脲酶活性较低,这也许与非种植区土壤干旱、氮素含量较低、营养贫乏有关。
土壤酶活性的高低不仅与土壤生态系统的退化有关,而且与土壤类型,植被特征(植物群落生物量、植被盖度、植物多样性等),土壤微生物数量,土壤动物类群、数量和多样性以及酶类本身的性质有关[12-14]。
本研究初步分析了麻疯树种植区和非种植区土壤中微生物数量并选取4种酶进行活性的测定及分析,为改善土壤肥力、土壤修复方面提供一定的科学依据。
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