不同绿肥品种对土壤生物学性质的影响开题报告

 2022-01-31 09:01

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

意义:绿肥是我国传统农业中的清洁有机肥源,翻压绿肥具有改善土壤环境,提供饲草,合理用地养地等作用,绿肥生产是我国未来生态农业发展的方向[1]。我国有大量的冬闲田,国内外研究表明:对比冬闲田,覆盖作物能够减少冬季地表裸露,增加生物产量,抑制硝态氮淋溶,对于提高土壤有机质含量和土壤养分利用效率具有重要作用;可以通过增加农田作物多样性并丰富土壤中的根际沉积物,从而为微生物活动提供大量新鲜有机质和养分来源,有利于增加土壤微生物数量和活性[2]。而线虫在土壤中种类丰富,分布广泛,数量众多,是土壤生物区系的重要组成部分,土壤线虫对土壤环境变化反应敏感,其群落组成能很好的反应土壤质地,有机质输入,以及土壤环境的扰动情况,是土壤质量状况的指示者[3],本身也易于观察鉴定,且结构与功能对应关系好,因此土壤线虫群落结构可以反应土壤生态系统结构与功能变化,表征土壤健康状况。

研究进展:我国绿肥网的工作已收集常用绿肥作物916份,整理鉴定归并为4科20属26种共617份,筛选出70多个综合性状好、适宜在不同地区应用的绿肥作物[4]。目前已有很多研究报道了绿肥对土壤理化性质及土壤微生物的影响。首先,绿肥根系可以疏松土壤,增加土壤通透性[5];紫云英能有效提高团聚体稳定性[6];二月兰和黑麦草栽培可以提高土壤水分含量[2]。同时,绿肥作物翻压施入土壤后,能直接增加土壤养分。豆科绿肥的生物固氮作用,在土壤氮素平衡中发挥重要作用,豆科和十字花科绿肥可提高磷酸盐和某些微量元素的有效性[7]。最后,翻压绿肥可以有效改良土壤生物生存的环境,改变土壤生物的群落结构,提高土壤生物的多样性[8]。针对线虫群落结构的影响因素的研究也有很多。土壤线虫受到土壤质地、土壤含水量、土壤c/n比、ph以及土壤中其他生物的影响[9、10]。但是专门针对绿肥对土壤线虫群落结构影响的研究较少。为数不多的研究集中在绿肥对寄生性线虫的影响研究上,有研究显示,随着翻压绿肥数量的增加,土壤寄生性线虫和土壤线虫总数均趋于增加,烟草根结线虫危害极显著降低[11],说明绿肥的翻压使得土壤趋向于健康的发展。

应用前景:中国农业生产方式正在发生深刻变革,绿色发展将是未来农业生产的主基调。我国耕地质量较差、面源污染较重、产品质量较低等问题突出,这些问题与绿色发展背道而驰,必须加以变革,实现农业可持续发展。绿肥不仅是清洁的有机肥源,而且能有效提高土壤肥力、改善土壤环境质量、防止水土流失、改善生态环境。绿肥是今后绿色农业发展的重要方面,对绿肥生态服务功能展开研究十分重要。通过研究线虫群落对绿肥种植的响应,可以把土壤线虫作为补充绿肥生态系统服务功能的一个重要方面。

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2. 研究的基本内容和问题

研究目标:通过这次实验,更加深刻的了解绿肥对土壤理化性质及土壤生物的具体影响,同时也希望为绿肥应用于生产实践提供更加全面丰富的理论支持,以期待最终能运用于指导实践,诸如可以针对不同情况土壤提出最适合种植的绿肥品种,为我国的绿肥研究做出贡献。

实验内容:为了探究绿肥种植翻压对土壤线虫的影响情况,本实验通过种植不同品种绿肥,然后用生态学方法对土壤中线虫群落结构进行统计计算。将结果与对照相比,反应绿肥种植翻压对线虫群落结构的改变。同时也比较不同绿肥品种之间对线虫影响的差异。

需解决的关键问题:掌握分离、鉴定线虫的方法,学习线虫群落分析的生态学指标。

3. 研究的方法与方案

实验方案:从5个科的不同分类群中选取14种冬绿肥品种(表1),其系统发育距离不同(图1),并以1种当地常规种植冬小麦品种为对照。后茬作物为玉米(Zea mays Linn.)选用的是江苏如东当地地常用品种‘江玉 877’。

采用田间单作处理,即不同系统发育相关性的绿肥作物和冬小麦处理。实验共设置小区60个(15处理×4个重复),采用随机区组排列,小区面积为3.5 m×5 m。播种前首先将种子进行表面消毒,小区采用条播方式,行间距为40 cm,播种量参照绿肥各品种常规播种量。

在成熟期对土壤进行取样测定分析。新鲜供试土壤首先用浅盘法、蔗糖离心法分离线虫, 随即通过体视显微镜结合倒置显微镜鉴定。

表1 供试绿肥植物分类信息

科/属

family

genus

species

豆科黄耆属

紫云英(信紫)

Leguminosae

AstragalusLinn

Astragalussinicus L.

紫云英(弋江籽)

紫云英(余江大叶)

紫云英(宁波大桥)

紫云英(湘紫)

豆科草木樨属

草木樨

Leguminosae

MelilotusMiller

Melilotussuaveolens Ledeb.

豆科巢菜属

光叶苕子

Leguminosae

Vicia spp

Viciavillosa Roth var.

豆科碗豆属

豌豆

Leguminosae

Pisum

Pisumsativum L.

豆科车轴草属

绛三叶

Leguminosae

Trifolium

Trifoliumincarnatum L.

豆科苜蓿属

紫花苜蓿

Leguminosae

Medicago

Medicagosativa L.

十字花科芸薹属

油菜

Cruciferae

Brassica

Brassicajuncea L.

菊科菊苣属

菊苣

Compositae

Cichorium

Cichoriumintybus L.

禾本科黑麦草属

黑麦草

Gramineae

Lolium

Loliummultiflorum Lam.

禾本科小麦属

小麦

Gramineae

Triticum

Triticumaestivum L.

蓼科荞麦属

荞麦

Polygonaceae

FagopyrumMill

Fagopyrumesculentum Moench.

图1 供试植物系统发育相关性

技术路线:

可行性分析:

1、实验材料丰富,有很多综合性状好、适宜在不同土壤条件应用的绿肥作物供选择;

2、条件与设备齐全,实验场地与实验工具都能被提供;

3、相关技术成熟,所需的实验技能较为基本能够掌握,同时已有丰富线虫生态学指数来帮助研究线虫群落结构。

4. 研究创新点

通过查阅文献,发现专门针对绿肥对土壤线虫影响的研究较少,本实验的创新之处就在于直接把绿肥对土壤的影响,及线虫群落对土壤环境改变的响应直接联系起来,可以更加丰富目前对绿肥的研究,现实意义明显,有相当的先进性。

土壤线虫作为土壤生态系统中对环境变化非常敏感的指示者,可以很好的用来表征绿肥对土壤健康状况的影响情况。

对不同品种绿肥进行比较,也可以更好的地分析不同情况下绿肥在农业生产中的实际运用情况。

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5. 研究计划与进展

2月底-3月中旬:查阅有关文献资料,完成开题报告;

3月中旬-3月底:实验方案论证,确定实验方案;

4月初-4月中旬:采集土样,分离线虫;

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