长期秸秆沟埋还田对麦田am真菌群落结构及功能的影响
秸秆集中沟埋还田是一项新型土壤耕作技术，旨在解决传统秸秆还田过程中产生的诸如无法全量还田、易破坏土壤微环境和温室气体排放量大等问题。丛枝菌根真菌 (Arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 是一类广泛与作物根系形成共生体的土壤微生物。然而，秸秆沟埋还田对稻茬麦田AMF群落结构与功能的影响还不清楚。本研究以稻茬麦田为研究对象，设置不同还田量、还田深度及还田方法等三个单因子实验。设置免耕秸秆不还田为空白对照组，通过比较分析不同处理中AMF物种丰富度、多样性指数和球囊蛋白的差异，用以揭示长期秸秆集中沟埋还田条件下AMF群落结构及功能的变化。结果表明，采用机械沟埋方式将秸秆全量 埋入耕层20cm以下，有利于稳定AMF的多样性、提高其共生功能。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验设计2
1.1.1 材料2
1.1.2 实验方案2
1.2 测量项目与方法2
1.2.1 AMF群落结构及多样性2
1.2.2球囊蛋白3
1.3 数据处理3
2结果与分析4
2.1还田量对AMF群落结构及多样性的影响4
2.2还田深度对AMF群落结构及多样性的影响 6
2.3还田方式对AMF群落结构及多样性的影响 8
2.4三个单因素条件下AMF球囊蛋白的变化 9
2.4.1 EEG的变化 9
2.4.2 TG的变化 10
3讨论 11
3.1还田量对AMF多样性和球囊蛋白的影响12
3.2还田深度对AMF多样性和球囊蛋白的影响12
3.3还田方式对AMF多样性和球囊蛋白的影响13
致谢13
参考文献14
长期秸秆沟埋还田对麦田AM真菌群落结构及功能的影响
引言
引言
随着人口数量增长及对农产品质量要求的不断提升，粮食问题已引起了大量的关注。根据2014年国土资源公报显示，我国耕地面积
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
为13516.34万公顷 （20.27亿亩），但是这并不满足承载目前对于高产优质粮食的需求。传统耕作模式在生产过程中逐渐暴露出其在产能上的劣势。规模化农业生产体系中，N素流失已经成为粮食生产的一个瓶颈[1]。在过去数年间，粮食产量虽因耕作技术改变和N肥大量施用而得到提高[2]，但这一成绩无法掩盖N肥使用效率低下、大量流失于农田环境的尴尬事实[3]。更重要的是，虽然近十年内，政府采取大量措施推广秸秆综合利用技术，减少秸秆就地焚烧，但秸秆焚烧现象屡禁不止。一方面造成秸秆资源的大量浪费，不利于农业产业链的延伸；另一方面，原始粗暴的秸秆处理方式所带来的环境污染也在加剧。因此，探索高产及超高产条件下秸秆再利用已经成为一个急切的问题。
丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 作为广泛存在于土壤中的微生物，对于植物N、P吸收和抗逆性的提升起着重要作用[4]。已有研究表明，接种AMF的小麦，在分蘖、拔节与结实等生长时期，供试小麦植株内P、N含量显著增加，收获时小麦的株高及生物量显著提高 [5]。同时，AMF与作物根系形成共生体，提供根外菌丝网络，扩大植物N素吸收范围，从而提高作物N肥利用效率。其次，AMF可以产生球囊霉素（Glomalin）作为粘合剂，将周围土壤团粒结合，改善土壤结构的稳定性，进而增加土壤的通气及保水保肥能力[6]，降低土壤N渗透和挥发。因此，在现代农业生产条件下，土壤AMF的多样性已成为一项重要的农业可持续生产的评价指标。
此外，秸秆还田也是减少土壤N素淋失，增加N肥利用率，提高作物产量的一项有效方法[7]。秸秆还田可以改善土壤的水、肥、气、热状况，进而影响作物根系的伸展[8]。同时，秸秆还田后，土壤容重降低，耕层变得疏松，土壤物理结构得到保护[9]。研究表明，秸秆覆盖可以有效拦截第一、二季稻田N素淋失总量[10]。秸秆还田是土壤有机质的重要来源，而土壤有机质刺激植物生长，并提供丰富的营养元素[1112]，增加土壤N素供给。在稻麦轮作两熟制种，秸秆还田配合有效的N肥管理可以显著降低单位面积穗数，提高产量[13]。
然而，目前的秸秆还田技术还不够成熟，存在诸多不足。在规模化生产的农田中，传统旋耕动力消耗大，易使翻耕深度不足，进而导致整地质量较秸秆不还田时下降。在稻麦轮作系统中，秸秆粉碎旋耕还田不利于后茬作物种子养分传递，同时会造成小麦的弱苗和黄苗现象[14]。对于土壤而言，虽能有效减少N素淋失，但秸秆直接还田会产生大量的温室气体[15] (以CO2和CH4为主，同时含大量的N2O气体)。也有研究表明，秸秆同时是许多病原体及病虫虫卵的越冬、越夏场所，秸秆直接还田会增加田间病虫原基数[16]。
为解决传统秸秆还田产生的问题，朱利群[17]等研究得到一种新型的秸秆还田技术，称为秸秆沟埋还田。它是在稻麦轮作农田的前季作物收货后，按照一定间距，轮换在不同的田间位置进行开沟20cm以上的深度 (总沟面积不超过田间面积的10%)，将前季作物秸秆集中埋入深沟中，然后种植后季植物[14] (利用机械浅旋播种盖籽)。每季轮换开沟位置，周而复始， 5年一个周期，全面完成耕作作业。秸秆集中沟埋还田可以显著降低秸秆上层土壤容重，增加总孔隙度，并可产生与排水沟相似的排水效果[1819]，同时，合适的还田量及还田深度可以有效减少N素淋失[34]。由于方法的特殊性，秸秆集中沟埋会使土壤深层的脲酶和蔗糖酶活性增强[2021]，在AMF作物共生体区域提高了N素供给。但目前并未有针对沟埋还田影响土壤AMF多样性及功能的研究。因此，研究长期秸秆集中沟埋还田下AMF群落及功能的变化规律对揭示该项新型土壤耕作技术的增产机理具有重要理论意义。
本实验主要针对长江中下游稻麦两熟制麦田进行研究，选用扬麦13作为供试样种。分别在不同还田深度、还田量及还田方式中比较土壤AMF群落组成、多样性和球囊蛋白含量的变化情况，验证长期沟埋还田对于麦田AMF多样性及功能的影响。
1 材料与方法
1.1实验设计
1.1.1材料及实验地情况
本研究采用大田试验。实验地点位于江苏沿江地区农科所实验基地 (32°13′N, 120°63′W)。实验土壤为典型的冲积土，含有机质20.45g/kg，总氮含量为1.62g/kg。实验供试小麦为杨麦13号 (Triticum aestivum L.) ，小麦全生育期总施N量为180kg/hm2，以基肥：分蘖肥：孕穗肥=7：2：1的方式分次施入，同时一次性施入用作基肥的磷 (P2O5) 和钾 (K2O) 。基肥为复合肥 (N：K：P=1：1：1) ，而分蘖肥、孕穗肥及保花肥等均为尿素 (N含量为46%) ，田间管理措施同当地常规生产管理模式。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1材料与方法2
1.1实验设计2
1.1.1 材料2
1.1.2 实验方案2
1.2 测量项目与方法2
1.2.1 AMF群落结构及多样性2
1.2.2球囊蛋白3
1.3 数据处理3
2结果与分析4
2.1还田量对AMF群落结构及多样性的影响4
2.2还田深度对AMF群落结构及多样性的影响 6
2.3还田方式对AMF群落结构及多样性的影响 8
2.4三个单因素条件下AMF球囊蛋白的变化 9
2.4.1 EEG的变化 9
2.4.2 TG的变化 10
3讨论 11
3.1还田量对AMF多样性和球囊蛋白的影响12
3.2还田深度对AMF多样性和球囊蛋白的影响12
3.3还田方式对AMF多样性和球囊蛋白的影响13
致谢13
参考文献14
长期秸秆沟埋还田对麦田AM真菌群落结构及功能的影响
引言
引言
随着人口数量增长及对农产品质量要求的不断提升，粮食问题已引起了大量的关注。根据2014年国土资源公报显示，我国耕地面积
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
为13516.34万公顷 （20.27亿亩），但是这并不满足承载目前对于高产优质粮食的需求。传统耕作模式在生产过程中逐渐暴露出其在产能上的劣势。规模化农业生产体系中，N素流失已经成为粮食生产的一个瓶颈[1]。在过去数年间，粮食产量虽因耕作技术改变和N肥大量施用而得到提高[2]，但这一成绩无法掩盖N肥使用效率低下、大量流失于农田环境的尴尬事实[3]。更重要的是，虽然近十年内，政府采取大量措施推广秸秆综合利用技术，减少秸秆就地焚烧，但秸秆焚烧现象屡禁不止。一方面造成秸秆资源的大量浪费，不利于农业产业链的延伸；另一方面，原始粗暴的秸秆处理方式所带来的环境污染也在加剧。因此，探索高产及超高产条件下秸秆再利用已经成为一个急切的问题。
丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 作为广泛存在于土壤中的微生物，对于植物N、P吸收和抗逆性的提升起着重要作用[4]。已有研究表明，接种AMF的小麦，在分蘖、拔节与结实等生长时期，供试小麦植株内P、N含量显著增加，收获时小麦的株高及生物量显著提高 [5]。同时，AMF与作物根系形成共生体，提供根外菌丝网络，扩大植物N素吸收范围，从而提高作物N肥利用效率。其次，AMF可以产生球囊霉素（Glomalin）作为粘合剂，将周围土壤团粒结合，改善土壤结构的稳定性，进而增加土壤的通气及保水保肥能力[6]，降低土壤N渗透和挥发。因此，在现代农业生产条件下，土壤AMF的多样性已成为一项重要的农业可持续生产的评价指标。
此外，秸秆还田也是减少土壤N素淋失，增加N肥利用率，提高作物产量的一项有效方法[7]。秸秆还田可以改善土壤的水、肥、气、热状况，进而影响作物根系的伸展[8]。同时，秸秆还田后，土壤容重降低，耕层变得疏松，土壤物理结构得到保护[9]。研究表明，秸秆覆盖可以有效拦截第一、二季稻田N素淋失总量[10]。秸秆还田是土壤有机质的重要来源，而土壤有机质刺激植物生长，并提供丰富的营养元素[1112]，增加土壤N素供给。在稻麦轮作两熟制种，秸秆还田配合有效的N肥管理可以显著降低单位面积穗数，提高产量[13]。
然而，目前的秸秆还田技术还不够成熟，存在诸多不足。在规模化生产的农田中，传统旋耕动力消耗大，易使翻耕深度不足，进而导致整地质量较秸秆不还田时下降。在稻麦轮作系统中，秸秆粉碎旋耕还田不利于后茬作物种子养分传递，同时会造成小麦的弱苗和黄苗现象[14]。对于土壤而言，虽能有效减少N素淋失，但秸秆直接还田会产生大量的温室气体[15] (以CO2和CH4为主，同时含大量的N2O气体)。也有研究表明，秸秆同时是许多病原体及病虫虫卵的越冬、越夏场所，秸秆直接还田会增加田间病虫原基数[16]。
为解决传统秸秆还田产生的问题，朱利群[17]等研究得到一种新型的秸秆还田技术，称为秸秆沟埋还田。它是在稻麦轮作农田的前季作物收货后，按照一定间距，轮换在不同的田间位置进行开沟20cm以上的深度 (总沟面积不超过田间面积的10%)，将前季作物秸秆集中埋入深沟中，然后种植后季植物[14] (利用机械浅旋播种盖籽)。每季轮换开沟位置，周而复始， 5年一个周期，全面完成耕作作业。秸秆集中沟埋还田可以显著降低秸秆上层土壤容重，增加总孔隙度，并可产生与排水沟相似的排水效果[1819]，同时，合适的还田量及还田深度可以有效减少N素淋失[34]。由于方法的特殊性，秸秆集中沟埋会使土壤深层的脲酶和蔗糖酶活性增强[2021]，在AMF作物共生体区域提高了N素供给。但目前并未有针对沟埋还田影响土壤AMF多样性及功能的研究。因此，研究长期秸秆集中沟埋还田下AMF群落及功能的变化规律对揭示该项新型土壤耕作技术的增产机理具有重要理论意义。
本实验主要针对长江中下游稻麦两熟制麦田进行研究，选用扬麦13作为供试样种。分别在不同还田深度、还田量及还田方式中比较土壤AMF群落组成、多样性和球囊蛋白含量的变化情况，验证长期沟埋还田对于麦田AMF多样性及功能的影响。
1 材料与方法
1.1实验设计
1.1.1材料及实验地情况
本研究采用大田试验。实验地点位于江苏沿江地区农科所实验基地 (32°13′N, 120°63′W)。实验土壤为典型的冲积土，含有机质20.45g/kg，总氮含量为1.62g/kg。实验供试小麦为杨麦13号 (Triticum aestivum L.) ，小麦全生育期总施N量为180kg/hm2，以基肥：分蘖肥：孕穗肥=7：2：1的方式分次施入，同时一次性施入用作基肥的磷 (P2O5) 和钾 (K2O) 。基肥为复合肥 (N：K：P=1：1：1) ，而分蘖肥、孕穗肥及保花肥等均为尿素 (N含量为46%) ，田间管理措施同当地常规生产管理模式。
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