丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi)在不同氮水平稻田中的侵染及其对氮流失影响的试验研究

摘要

太湖流域是水稻种植密集型区域，水稻作为典型的湿生作物，其种植所产生的农业面源污染以及污染物的扩散问题都极其严重，控制水稻生产过程中稻田氮磷流失已成为流域内非点源污染治理的关键问题。现有大量研究表明，丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，AMF）能明显改善宿主植物的矿质营养（磷、氮、硫以及微量元素等），促进植物对于氮素的吸收与同化、有机氮矿化、生物固氮等诸多土壤氮素循环过程，利用丛枝菌根真菌增强对稻田土壤营养元素的吸收利用是控制农田面源污染的一条有效途径。本文在中国科学院常熟农业生态实验站开展大田试验，研究不同生长期内氮肥施加量及外界环境因子对水稻根系的AMF侵染率的影响，并对采集的稻田原状土进行模拟降雨试验研究AMF侵染率与稻田氮流失间的关系。主要工作和结论如下： (1)设计4个氮肥施加梯度：1）N0（0kgN/（ha?a））；2）N270（270kgN/（ha?a））；3）N300（300kgN/（ha?a））；4）N375（375kgN/（ha?a））添加有机肥，采集大田中的八个典型水稻生长时期水稻根系及其周围土壤，利用酸性品红染色法走镜计量水稻根系的AMF侵染率。结果表明：不添加氮肥的稻田内秧苗期的AMF侵染率最低，仅有6%，秧苗期至晒田期AMF侵染率处于上升趋势，至晒田期达到全生长期内最高值，为55.96%，晒田期后AMF侵染率在20%~50%范围内波动。施加氮肥和有机肥对水稻根系AMF侵染率的影响在不同生长期表现不同，但AMF侵染率在不同生长期的季节变化趋势不受氮肥施加量及有机肥的影响，均呈现秧苗期至晒田期上升，晒田期至抽穗期下降，抽穗期至灌浆期上升，灌浆期至休耕期下降的总体趋势。在四种氮肥梯度中，N270处理下水稻根系AMF侵染率在八个生长期内的处于最高水平。 (2)对不同生长期不同氮处理下稻田中的土壤含水率、土壤pH、土壤温度、土壤氨氮和硝态氮、水稻叶面积指数进行测量调查，用Spss20.0对各环境因子与各生长期不同氮处理下的水稻根系AMF侵染率进行相关性分析。结果表明：土壤含水率、土壤pH与水稻根系AMF侵染率呈现一定程度的正相关；土壤温度与水稻AMF侵染率之间无显著相关性；土壤氨氮、硝态氮以及水稻叶面积指数与根系AMF侵染率之间呈现负相关。结合相关性分析结果，用主成分分析法研究四个氮肥梯度下AMF侵染率影响的主要因素。 (3)用土壤环刀采集不同生长期各处理稻田里的原状土，根据摩尔根试验设计土壤溅蚀盘，并依据当地水文资料确定人工降雨强度和历时，收集土壤溅蚀量和降雨径流液，测定降雨径流中氮素流失量。结果表明：土壤颗粒流失比例和径流液中总氮含量与AMF侵染率呈现负相关，AMF对于削减土壤氮素输出和水土流失有一定作用，N270处理下降雨诱发土壤颗粒流失比例最低。晒田期降雨径流液中总氮流失量比休耕期低，添加氮肥处理后的径流液中氮素流失量比不添加氮肥处理的多。晒田期中N300处理下总氮流失量最高，流失强度为1.98mg/L，占施氮量的6.75%；N0处理下总氮流失量最低，流失强度为1.975mg/L。休耕期N270处理下总氮流失量最高，流失强度为2.20mg/L，占施氮量的7.33%；N0处理下总氮流失量最低，流失强度为2.06mg/L。降雨径流液中氮流失主要以硝酸盐氮为主，占总氮流失量的90%以上，其次是氨氮和亚硝酸盐氮。 本文的试验研究结果，可指导长三角地区雨季合理安排稻田作业，从而有效削减氮素流失；可指导稻田面源污染控制系统，如：河塘、生物滞留池、生态沟等的科学设计；可指导合理施肥与AMF强化侵染相结合降低稻田氮素损失。

目录

第一个书签之前