摘要
绿色发展是我国农业发展的主旋律。农田草害是影响我国当前农业生产发展的一个重要问题，除草是对农业生产保质保量的关键环节，其环境与生态影响值得关注。随着农业科技发展，除草方式不断多样化，较多研究关注到不同除草方式对土壤理化性质以及农药残留的影响，而其对微生物的影响却少有报道。本课题对比了农膜覆盖、稻草覆盖和化学除草（除草剂氨氟乐灵）3种不同除草方式对苦瓜种植土壤理化性质和土壤酶活性的影响作用，并通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术，研究土壤微生物数量及群落结构在不同除草方式下的差异和动态变化。同时，对室内培养条件下不同浓度氨氟乐灵在未灭菌土壤和灭菌土壤中的降解动态进行监测和比较，并采用高通量测序技术测定高浓度氨氟乐灵处理条件下对土壤微生物多样性和群落组成变化。主要研究结果如下： （1）不同除草方式对土壤理化性质的影响。农膜覆盖和稻草覆盖处理均导致土壤pH下降，化学除草处理土壤pH显著提升；稻草覆盖处理具有较好的保肥作用，其速效氮磷钾、全量氮磷钾等养分、有机质和可溶性有机碳均有所增加。农膜覆盖处理的土壤全氮、碱解氮、速效钾、有机质和可溶性有机碳都显著下降，速效钾、全钾和全磷略有提升。化学除草处理的碱解氮、速效磷、全量氮磷钾及有机质均有所提升。 （2）不同除草方式对土壤酶活性的影响。农膜覆盖、稻草覆盖和化学除草处理的脲酶和蔗糖酶活性都显著下降，中性磷酸酶活性和碱性磷酸酶活都显著增加。其中，脲酶活性分别下降22.23%、46.08%和34.85%，蔗糖酶活性分别下降49.25%、31.87%和33.40%；中性磷酸酶活分别增加19.25%、7.96%和20.38%，碱性磷酸酶活分别增加147.09%、89.90%和74.39%。化学除草处理的土壤酸性磷酸酶活下降，过氧化氢酶显著上升，而农膜覆盖和稻草覆盖处理土壤酸性磷酸酶活性显著上升，过氧化氢酶显著下降。 （3）不同除草方式对土壤微生物的影响。基于荧光定量PCR技术测定土壤细菌和真菌数量结果显示，农膜覆盖处理未对细菌数量产生显著影响，稻草覆盖和化学除草处理均显著提高土壤细菌数量，3种除草方式对细菌数量的影响由大到小排序为：化学除草gt;稻草覆盖gt;农膜覆盖；3种除草方式均显著提高真菌数量，对真菌数量影响由大到小排序为：稻草覆盖gt;化学除草gt;农膜覆盖。农膜覆盖、稻草覆盖和化学除草处理均导致土壤细菌多样性下降，土壤真菌数量和多样性显著上升。总体来看，土壤细菌结构与功能受影响较小，而真菌群落组成与功能发生显著的变化。土壤理化性质与部分微生物菌属相对丰度变化存在显著相关性。 (4)在室内避光恒温培养条件下氨氟乐灵降解动态及土壤微生物变化。氨氟乐灵在未灭菌土中的半衰期为76-110d，在灭菌土壤中的半衰期为108-140d，降解性等级总体为较难降解。高通量测序结果显示，高浓度氨氟乐灵(75mg/kg土)对芽孢杆菌属（Bacillus）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、固氮螺菌属（Azohydromonas）等有益细菌具有明显的抑制作用；与细菌群落结构相比，高浓度氨氟乐灵对真菌群落结构的影响较大。氨氟乐灵的残留量与属水平微生物相对丰度的相关性分析结果显示，环境污染生物修复功能菌Rhodococcus属的相对丰度与氨氟乐灵残留量呈较显著的正相关性，并且在氨氟乐灵处理后短时间内大量增加。由此推测，土壤中高浓度氨氟乐灵残留量可以在短时间内改变微生物群落结构，长期施用氨氟乐灵可能会抑制土壤中的有益细菌的生长，同时环境污染修复功能菌群在氨氟乐灵降解过程中发挥重要功能。
NETL