除草剂丁草胺对高产水稻土微生物群落功能多样性影响讲义.pptx
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1、目录1.背景介绍2.材料和方法3.结果和分析4.结论第1页/共26页介 绍 1.丁草胺的概况:丁草胺是亚洲生产和应用最广泛的除草剂,与乙草胺和草甘膦并称我国三大除草剂,每年用量超过8000 t,且呈持续增加的趋势。丁草胺主要应用于水稻田,对禾本科杂草有较好的防除效果,但由于使用量大,且直接毒土,不可避免地会在土壤和环境中残留,破坏土壤微生物群落结构,影响水稻产量。丁草胺在环境中的残留污染主要有三种情况:一是丁草胺随生产废水、排灌水及降水的纵向淋溶和横向扩散会造成地表水和地下水的污染;二是丁草胺会对生态系统中的植物、动物和微生物产生不利影响,从而影响到整个生态系统的正常运转;三是丁草胺具有致突变
2、性和遗传毒性,能通过食物链和生物富集将毒性逐级传递并不断扩大,最终影响到人类健康。因此,丁草胺在生态环境中的安全性问题已经逐渐引起人们的关注,深入了解丁草胺的环境生态效应显得极为重要。第2页/共26页2.高产水稻区概况:云南永胜涛源乡是保持我国水稻小面积超高产纪录的特殊生态区,1983年常规稻“桂朝2号”在涛源创下亩产1075.4 kg的全国高产纪录,使我国首次实现单季水稻亩产超吨粮的突破;2001杂交稻“特优175”验收亩产达1185.5 kg,超级稻“优明86”验收亩产达1196.5 kg,双双打破印度亩产1184.8 kg的世界水稻纪录;从2004年到2006年,涛源连续三年创造1亩以上
3、面积水稻单产突破1200 kg大关的历史性突破,“协优107”亩产达1287 kg。光照、温度和当地优越的土壤微环境是造成涛源水稻频频高产的重要生态因素。涛源特殊生态区常年使用丁草胺作为水稻选择性芽前除草剂,大量施用的除草剂究竟会对土壤微生物群落结构造成多大影响成为研究者关注的焦点。第3页/共26页 本试验采用BIOLOG ECO微平板,通过测定土壤微生物对单一碳源的利用能力和利用程度,研究不同浓度丁草胺对高产水稻土微生物群落功能多样性的影响。BIOLOG碳素利用法是由美国BIOLOG公司于1989年开发成功的一种用于微生物纯种鉴定的研究方法。BIOLOG方法的原理是:微生物在利用碳源的过程中
4、会产生自由电子,自由电子可引起四唑盐染料发生氧化还原显色反应,由于微生物对不同碳源的利用能力很大程度上取决于微生物的种类及其代谢活性,从而达到鉴定纯种微生物或比较分析微生物群落结构的目的。ECO微平板是BIOLOG碳素利用法中以碳源利用能力为基础的描述微生物群落功能特征的定量分析方法。ECO微平板共96个孔,每32孔为一组重复,包含1个对照孔和31个反应孔。对照孔中加入水和指示剂,反应孔分别加入31种单一碳源和指示剂。将微生物接种到ECO微平板后,各孔中微生物利用碳源底物,发生氧化还原反应,使指示剂变色,然后根据反应孔中颜色变化的吸光值来指示微生物对 31 种不同碳源的利用情况,得到土壤微生物
5、特有的“代谢指纹”,从而反映微生物群落功能代谢能力的差异。此方法灵敏度高,无需分离培养纯种微生物,可最大限度保留微生物群落的原有代谢特征,且操作简便,数据量大,在研究空间及时间尺度上微生物群落变化方面得到广泛应用。研究思路:第4页/共26页材料和方法1.供试药品 丁草胺,上海升联化工有限公司生产,农药登记号:D20091403,产品标准号:HG3292-2001,施用方法:药土法。2.土壤含水量测定 称取30-40 g(精确到0.01 g)新鲜土样置于培养皿中,放入110烘箱烘烤6 h,取出称重;之后重新放回烘箱继续烘烤,每隔30 min重复称重一次,直至恒重,设置三个重复。土壤含水量计算公式
6、为:其中,m0表示烘干前样品重,g;m1表示烘干后样品重,g。第5页/共26页3.丁草胺处理试验设计 丁草胺的合理施用标准为有效成分浓度747-1278 g/hm2(GB/T 8321.1-2000),折算合0.216-0.370 mg/kg干土,本研究取中间浓度0.30 mg/kg干土作为100%推荐剂量。称取相当于500 g干重的新鲜土样,加入超纯水使其含水量为田间最大持水量的60%,在室内模拟条件下,添加以超纯水稀释的丁草胺,使其在土样中的有效成分浓度分别为50%推荐剂量(0.15 mg/kg,简称B15)、100%推荐剂量(0.30 mg/kg,简称B30)和500%推荐剂量(1.5
7、mg/kg,简称B150),搅拌均匀,另设不加丁草胺的处理为对照(0 mg/kg,简称CK),每个处理3个重复。所有处理密封,置于恒温培养箱(251)中避光培养,于药剂处理后的7、15、30、45 d 取样测定,每隔2-3 d用差减法补充水分以调节含水量。第6页/共26页4.土壤微生物功能多样性测定方法ECO微平板的测定方法参照Garland(1991),具体步骤为:0.1 mol/L磷酸缓冲液:KH2PO4/K2HPO4,pH 7.0,分装至250 mL三角瓶中,每瓶90 mL,121灭菌备用;0.85%生理盐水:NaCl 8.5 g,蒸馏水1000 mL,分装至玻璃试管,每管9 mL,12
8、1灭菌备用;称取相当于10 g干土重的处理土样,加入90 mL 0.1 mol/L磷酸缓冲液中,180 r/min振荡30 min,静置10 min;取土壤浸出液上清1 mL,加入9 mL 0.85%生理盐水,混匀,梯度稀释成10-3土壤菌悬液;用移液器接种土壤菌悬液至ECO微平板,每孔150 L,每个样品三个重复;25恒温培养箱温育7 d,在培养24、48、72、96、120、144、168 h后用BIOLOG自动读板仪读取590 nm波长下的吸光值。第7页/共26页5.数据处理 试验数据使用SPSS 17.0软件处理,采用单因素(one way ANOVA)方差分析和LSD法进行多重比较(
9、0.05)。第8页/共26页3.数据处理 微生物代谢活性采用微平板每孔颜色平均变化率(Average Well Color Development,AWCD)描述,采用Shannon指数(Shannon index)和Simpson指数(Simpson index)表征土壤微生物群落功能多样性(表4-1);使用SPSS 17.0软件处理AWCD值、Shannon指数和Simpson指数计算结果,采用单因素(one way ANOVA)方差分析和LSD法进行多重比较(0.05)。第9页/共26页结果与分析1.不同处理微生物群落代谢活性分析 第10页/共26页图 土壤微生物群落温育过程中AWCD值
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