丛枝菌根在水稻清洁生产中的应用研究

【摘要】：随着全球水环境问题的加剧,许多国家逐渐意识到面源污染在水体恶化过程中扮演的重要角色。面源污染中对水体危害最大的首推农业面污染源。水稻作为世界上最重要的粮食作物,其产量和种植面积均为各作物之首。随着水稻产量的提高,农药和化肥的施用量不断增加,农业面源污染也随之加剧。同时水稻是湿生作物,这一特性导致了最严重的污染物扩散问题。 针对以上情况,本文以水稻(Oryza sativa L.)为实验材料,将丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)技术应用到水稻的清洁生产中,研究了丛枝菌根菌剂的低成本制备及水稻—菌根耦合体系的构建方法,并确定了不同侵染程度对水稻及基质的影响,在此基础上探讨了菌根对水稻的影响机理,为菌根技术用于水稻的清洁生产提供指导,并为农业面源污染的源头减量开辟新方向。 在菌剂制备过程中,利用稻草、稻根、20%强度营养、50%强度营养、80%强度营养五种强化措施,高粱生长的第20天、40天、60天根系AMF的侵染率表明在实际生产中稻草强化优势是经济成本较低而20%强度营养强化则是菌剂质量较高。且此两种基质吸湿水含量及pH值与非强化对照相比变化不明显,保证了菌剂生产的生态安全性。 在水稻—菌根耦合系统构建过程中,发现播种接菌和移栽接菌两种接种方式下对菌根形成造成的差异不显著。但移栽接种则更适合田间试验,便于模拟实验和生产实践的比较。通过比较五种栽培密度下AMF(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)的侵染率及水稻株高、叶面积、出穗率等相关生长指标,确定1150棵/m2～1650棵/m2的栽培密度为盆栽试验的最佳栽培密度区间。通过分析5种有效接种剂量下AMF和水稻的发育状况及基质理化性质的变化,最终确定130 g/盆的接种剂量为最佳有效接种量。 在菌根效应验证试验中,人工强化水稻根部AMF的侵染率与自然基质条件相比提高了68%。AMF强化使水稻的株高、总生物量、根系总表面积、产量分别提高了20.6%、30%、36.6%、45.3%。同时AMF强化既提高了水稻叶片光合作用能力又降低了叶片呼吸速率。人工强化接种对水稻基质的吸湿水含量、pH值、细菌及放线菌数量都无显著变化。另外AMF强化使水稻基质有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量分别提高了24.9%、13.7%、14.8%、15.1%。 【关键词】：农业面源污染 农业清洁生产 水稻 丛枝菌根 菌剂制备
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S511
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-27
• 1.1 农业面源污染及防治措施10-13
• 1.1.1 农业面源污染研究进展10-11
• 1.1.2 农业面源污染防治措施11-13
• 1.2 水稻种植业中的清洁生产技术13-17
• 1.2.1 水稻清洁生产的重大意义13-15
• 1.2.2 水稻种植业中的全过程控制15
• 1.2.3 水稻种植业中清洁生产的主要内容15-17
• 1.2.4 水稻种植业中清洁生产的主要目标17
• 1.3 丛枝菌根在农业清洁生产中的潜力分析17-21
• 1.3.1 丛枝菌根概述17-18
• 1.3.2 丛枝菌根与农作物的清洁生产18-20
• 1.3.3 丛枝菌根与农田排水的径流截留20-21
• 1.4 丛枝菌根真菌菌剂的低成本制备21-25
• 1.4.1 丛枝菌根真菌菌剂制备的廉价原料21-22
• 1.4.2 丛枝菌根菌剂制备的影响因素22-25
• 1.5 丛枝菌根用于水稻清洁生产的国内外研究进展25
• 1.6 课题来源、研究目的和内容25-27
• 1.6.1 课题来源25
• 1.6.2 研究的目的和意义25-26
• 1.6.3 主要研究内容26-27
• 第2章 材料与方法27-36
• 2.1 样品采集与处理27
• 2.2 水稻共生菌根真菌菌剂制备27-31
• 2.2.1 实验材料27
• 2.2.2 试验设置27-28
• 2.2.3 培养方法28
• 2.2.4 调查项目及测定方法28-31
• 2.3 水稻菌—根耦合系统构建方法31-33
• 2.3.1 实验材料31-32
• 2.3.2 实验设置32
• 2.3.3 培育方法32
• 2.3.4 调查项目及测定方法32-33
• 2.4 水稻—菌根耦合系统菌根效应测定方法33-36
• 2.4.1 试验设置33
• 2.4.2 培育方法33
• 2.4.3 调查项目及测定方法33-36
• 第3章 水稻共生菌根真菌菌剂的廉价制备36-43
• 3.1 不同强化措施下AMF 的生长状况36-37
• 3.2 菌剂理化性质对不同强化措施的响应37-42
• 3.2.1 菌剂基本参数对不同强化措施的响应37-39
• 3.2.2 菌剂养分对不同强化措施的响应39-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 水稻—菌根耦合系统的构建43-50
• 4.1 接种方式与水稻—菌根耦合系统的构建43-44
• 4.2 水稻种植密度与水稻—菌根耦合系统的构建44-45
• 4.3 有效接种剂量与水稻—菌根耦合系统的构建45-49
• 4.3.1 不同有效接种剂量与AMF 的定殖情况45-46
• 4.3.2 不同有效接种剂量与水稻生长发育情况46-47
• 4.3.3 不同有效接种剂量与水稻基质基本性质47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 水稻菌根—耦合系统的菌根效应及机理初探50-67
• 5.1 不同基质条件下AMF 的定殖情况50-51
• 5.2 水稻营养生长对AMF 接种的响应51-54
• 5.2.1 水稻株高对AMF 接种的响应51
• 5.2.2 水稻总生物量和根系总表面积对AMF 接种的响应51-52
• 5.2.3 水稻叶面积对AMF 接种的响应52
• 5.2.4 水稻生物量及根冠比对AMF 接种的响应52-54
• 5.3 水稻生殖生长及籽实产量对AMF 接种的响应54-55
• 5.3.1 水稻出穗率对AMF 接种的响应54-55
• 5.3.2 水稻籽实产量对AMF 接种的响应55
• 5.4 水稻基质基本性质对AMF 接种的响应55-59
• 5.4.1 水稻基质吸湿水含量对AMF 接种的响应55-56
• 5.4.2 水稻基质pH 值对AMF 接种的响应56-57
• 5.4.3 水稻基质微生物数量对AMF 接种的响应57-59
• 5.5 化肥施用量削减对AMF 接种的响应59
• 5.6 水稻菌根促生机理初探59-66
• 5.6.1 水稻光合作用参数对AMF 接种的响应59-62
• 5.6.2 水稻根际养分供应状况对AMF 接种的响应62-66
• 5.7 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果74-76
• 致谢76

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