不同耕作处理对丛枝菌根真菌和玉米生长的影响

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hyq20061001
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不同土壤耕作处理对农业生产有着不同程度的影响,西北地区传统的耕作方式容易导致土壤的进一步退化,加剧了对农作物生长的负面影响。近年来,保护性耕作方式由于其在生态学上独特的友好性优势,在西北地区受到越来越多的关注。为了探究不同耕作方式对丛枝菌根(Arbuscular mycorrhizas,AM)真菌和玉米生长情况的影响,本试验于渭北旱塬连续10年采用“冬小麦-夏玉米”的一年两熟复种模式,设置深松耕、免耕和翻耕三种耕作处理,以玉米为侵染作物开展一系列试验,主要的结果如下:(1)不同耕作处理对土壤理化性质产生影响,本试验测定了AM真菌侵染及玉米生育关键时期—吐丝期土壤理化性质。其中,免耕处理下土壤的蓄水能力最强,土壤水分含量较翻耕平均提高了8.93%;深松耕显著提高了土壤有机碳含量,较翻耕平均提高了32.5%;翻耕处理提高了土壤p H和速效磷含量,较免耕分别提高了1.85%和34.35%。(2)AM真菌的生长以及侵染差异为研究重点,本试验在玉米拔节期、大喇叭口期、吐丝期测定了AM真菌生物量(孢子数量、菌丝密度)和侵染效果(侵染率、侵染密度、丛植丰度)的动态变化,不同的耕作处理对AM真菌造成显著影响。免耕处理下土壤中孢子数量最高,在三个时期每20g土壤中分别达到39个、65个、116个,菌丝密度最高分别达到8.42m·g-1、11.92m·g-1、15.09m·g-1,对玉米根系的侵染能力最强,侵染率分别达到17.10%、42.73%、72.08%,深松耕其次,翻耕处理对AM真菌破坏最大,土壤中生物量和及其对玉米的侵染效果均下降,且翻耕减缓了作物生长期间AM真菌的恢复速度。(3)为探究耕作处理对AM真菌群落结构的影响,本试验提取玉米吐丝期土壤总DNA进行高通量测序。测序检测到球囊霉属、无梗囊霉属、多孢囊霉属以及巨孢囊霉属4种AM真菌,其中球囊霉属丰度最高。深松耕和免耕处理下具有更丰富的物种组成,在OTU水平上,深松耕处理土壤中AM真菌Sobs指数、Shannon指数和Chao1指数均显著高于翻耕。(4)在前期研究基础上,将对应时期的AM真菌生物量、侵染效果与土壤理化性质进行关联分析,结果表明土壤部分理化性质影响了AM真菌的生长与繁殖。其中,含水量、p H、有机碳含量和速效磷含量与AM真菌生物量、侵染效果显著相关。高通量测序后,将测序结果与土壤因子进行冗余分析,结果表明,有机碳含量和速效磷含量是影响AM真菌群落结构的主要土壤因子,有机碳的解释率达38.2%(P=0.002),速效磷解释率达17.7%(P=0.006)。(5)为初步探究不同耕作处理下AM真菌对玉米生长情况的贡献,本试验观测了玉米干物质量、氮素积累的动态变化,并将其与AM真菌的动态变化进行灰色相关度分析。深松耕处理下玉米成熟期的干物质量达到230.51 g·plant-1,其次翻耕为217.93g·plant-1,免耕最低为212.61 g·plant-1,深松耕氮素积累量达到229.50 kg·hm-2,免耕最低为190.81 kg·hm-2,翻耕介于两者之间无显著性差异。灰色相关性分析结果表明AM真菌在玉米根系中的侵染密度与玉米干物质量和氮素积累量的关联度最高,这说明侵染密度与玉米生长情况的动态变化一致性最高,贡献率最大。综上所述,长期的不同耕作处理对土壤的部分理化性质造成显著差异,改变了土壤中AM真菌的生物量、对玉米的侵染效果,同时对玉米的生长及氮吸收也造成影响。在保护性耕作(深松耕、免耕)处理下AM真菌在土壤中的生物量以及对玉米的侵染效果优于翻耕处理,说明保护性耕作处理对AM真菌具有显著的保护作用。其中,深松耕既可以保护AM真菌的生活环境,促进其生长与侵染,又可以保证玉米的正常生长与氮素吸收,此结论对发挥保护性耕作的生态意义具有积极的参考价值。
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