秸秆还田对稻茬麦田AM真菌的影响及其与N2O排放的关系

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氧化亚氮(Nitrous oxide,N2O)是一种重要的温室气体,而农业生产是氧化亚氮最主要的排放源。秸秆还田是农业生产过程中普遍采用的农田管理措施之一,对温室气体的排放具有重要影响。然而,秸秆还田条件下N20的排放机制目前尚不清楚。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)在农田生态系统中具有广泛分布,在土壤氮素循环中起着重要作用。本研究在秸秆还田长期定位试验基础上,以长江中下游稻麦轮作区为研究对象,设置沟埋还田、旋耕还田和免耕不还田三种不同秸秆全量还田方式,研究不同秸秆还田方式下AMF的群落变化规律;秸秆还田条件下AMF对麦田土壤养分以及小麦养分吸收和产量的影响;在不同秸秆还田方式下,AMF对麦田土壤反硝化过程和N20排放的影响。本研究旨从“菌根共生调控土壤氮素吸收利用”角度探讨农田秸秆还田条件下N2O排放的驱动机制,为农田N20的减排提供理论依据,从而丰富土壤微生物在农田系统中的生态功能。1.稻茬麦田AMF群落对不同秸秆还田方式的响应特征不同秸秆还田方式下AMF的群落组成有显著差异。在0-10cm 土层,相较CK,RT-SR和DB-SR的香农指数显著降低。相较CK和DB-SR,RT-SR处理10-20cm 土层的香浓指数和Margalef指数显著增高,而均匀度在上下土层均显著降低;相较CK,RT-SR和DB-SR的侵染率也是显著降低。在0-10cm 土层,RT-SR和CK的EEG含量都显著高于DB-SR,而在10-20cm,DB-SR的EEG含量显著高于CK,TG含量无显著差异。此外,苯菌灵能显著改变AMF的群落组成并降低AMF的活性。2.秸秆还田条件下AMF对土壤有机碳及养分的影响AMF对土壤有机碳和养分所产生的效应依赖于不同秸秆还田方式和小麦的生育时期。AMF对小麦各生育时期10-20cm 土层土壤有机碳含量的影响具有显著影响。AMF对CK处理的上下两层土壤总氮含量均有显著影响,而对RT-SR和DB-SR处理各个时期的总氮含量在0-10cm 土层的效应要大于10-20cm 土层。铵态氮与硝态氮含量随着小麦的生育时期变化出现很大的波动,铵态氮在灌浆期期达到最高,而硝态氮是在起身和孕穗期达到最高;AMF对不同还田方式下土壤速效磷含量有显著影响(P<0.05),在0-10cm土层,AMF对三种还田方式大部分生育时期均显著降低其土壤速效磷含量;对于10-20 cm 土层,在小麦大部分生育时期,AMF显著提高CK和DB-SR处理的土壤速效磷含量,而RT-SR处理的速效磷含量却显著降低。3.秸秆还田条件下AMF对反硝化酶活性及N2O排放的影响AMF对秸秆还田土壤反硝化酶活性和N2O排放有显著影响,但是其效应依赖秸秆还田方式,并且与小麦生育期有很大关系。AMF对RT-SR起身期的反硝化酶活性无显著影响,其他各个时期均显著提高RT-SR的反硝化酶活性;在小麦起身期,AMF显著提高DB-SR处理反硝化酶活性,而在其他生育时期的反硝化酶活性大部分都是降低或者无差异;在CK处理,AMF显著降低分蘖期和孕穗期土壤反硝化酶活性,而在其他时期显著增加。全生育时期数据显示,AMF促进CK的N2O排放,却促进RT-SR和DB-SR的N2O吸收。
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