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1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
(1)本课题的研究意义
长期以来,植物—土壤生物相互作用一直是土壤生态学家的研究热点,土壤基质的营养关系和理化修饰普遍被认为是植物—土壤生物相互作用的机制[1],但对这些机制的单独验证相对较少[2]。蚯蚓在生态系统中扮演着消费者、分解者及调节者的角色,作为“生态系统工程师”,对植物生长发育等具有直接和间接作用。直接作用主要包括蚯蚓体表直接分泌矿化氮、激素类物质及其对植物根系的生物扰动作用[3]等;间接作用比如蚯蚓通过掘穴和排泄活动改善土壤养分结构,使板结土壤疏松多孔,透气通水,从而利于植物根系生长,刺激微生物区系等介导植物生长变化[4]。蚯蚓属于土壤中自由活动生物,因此与植物的相互作用被认为主要是间接的[1]。
蚯蚓主要通过掘穴和蚓粪影响土壤微生物活性、群落组成及功能[5],间接影响植物性状。土壤微生物随着蚯蚓体表粘液及肠通道进行水平和垂直的运输,并通过肠通道的修饰作用,使得蚓粪和体表中通常含有与亲本不同的微生物群落[6]。蚯蚓摄取的有机质通过胃囊机械研磨和肠道内生物化学的联合作用,可以分解为比表面积大,理化性质更稳定的颗粒,使蚯蚓的排泄物或者它们产生的脱落物十分细碎且比原有机质具有更高的微生物活性[7]。不仅如此,蚯蚓对土壤微生物群的作用还包括其分泌的黏液及掘穴等活动所导致的微生境的改善。而土壤微生物通过与植物物理接触或释放非特异性扩散信号分子等影响植物生长发育[8],所以蚯蚓对土壤中微生物的改变会间接影响植物的性状及资源分配。
2. 研究的基本内容和问题
(1)研究目标
蚯蚓对它们摄入的基质中微生物和营养成分具有很大程度上的修饰作用,并且其中对微生境的改善也具有至关重要的作用,但总体的改变土壤微生物特性,测定这种作用是否具有残留作用,并因此影响植物生长仍需要研究。通过调查蚯蚓介导影响番茄的生长表现,探索蚯蚓介导的土壤微生物群落的变化对植物生长和抗虫性的影响机制,为发展土壤生态工程技术奠定基础,为“减肥减药”的实施提供理论依据。
(2)研究内容
3. 研究的方法与方案
(1)研究方法
1.1土壤的采集
土壤采自江苏省如东县农业生态功能调控研究基地的多年蔬菜地 (12042 e, 3212 n), 属亚热带季风气候,年平均气温15℃,年均降水量1,042 mm。选择只有威廉腔环蚓的长期定位试验小区作采样地,供试土壤为粘壤土, 取样深度为0–20 cm。
4. 研究创新点
本课题是基础研究与实际应用相结合,不仅有助于生态学理论的拓展,而且能够指导利用生物资源,通过地下生物介导微生物群,继而调节植物生长,通过选择合适的农业管理措施进而提高农作物产量以及食品质量,促进经济的可持续发展,为发展土壤生态工程奠定基础。
5. 研究计划与进展
2019.02.28-2019.03.20
查阅相关文献资料,完成开题报告及文献综述;
2019.03.21-2019.04.21
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