夜间增温和不同施氮量对小麦田丛枝菌根侵染率和多样性的影响(2)

随着全球气候变化的加剧,丛枝菌根真菌对气候变化的响应成为了当下研究热点之一。根据现有研究,温度升高会导致土壤中丛枝菌根真菌的生物量显著减


随着全球气候变化的加剧,丛枝菌根真菌对气候变化的响应成为了当下研究热点之一。根据现有研究,温度升高会导致土壤中丛枝菌根真菌的生物量显著减少[18],但对丛枝菌根真菌的物种组成没有明显的影响[19]。此外,温度的升高也会使土壤中N和P的有效性发生提高,导致土壤中丛枝菌根真菌物种多样性下降[20],并导致AM真菌侵染率的降低[21]。但由于不同种类的AM真菌各自有不同的最适生长温度[22],也有研究发现较高的温度条件对于丛枝菌根真菌的发育与产孢过程相对而言较为有利[23],且能够促进某些与丛枝菌根真菌共生的寄主植物叶面积与根长增加,其菌根侵染率与菌丝长度也都与温度呈正相关关系[24]。

肥料施用同样对丛枝菌根真菌的侵染率和生物量有显著的影响[25]。根据研究,施用氮肥在总体上使丛枝菌根真菌的孢子密度和菌丝长度下降,从而导致土壤中丛枝菌根真菌的多样性和丰富度降低[20]。并且,长期施用氮磷肥会使AM真菌孢子的群落结构发生明显改变[26]。此外,氮沉降会导致丛枝菌根真菌的丰富度显著减少[27],并导致丛枝菌根真菌侵染率显著下降[28],由此连带影响生态系统内的营养和碳素循环[29]。对不同种类植物进行的实验则发现,丛枝菌根真菌的侵染率大体上随土壤中氮含量的上升呈现先上升后下降的趋势[30-31]。但是,有关夜间增温对冬小麦土壤理化性质和丛枝菌根侵染率的影响研究并不多见。

小麦是世界上种植面积最大的粮食作物之一,在我国的粮食作物中也占据着重要地位。冬小麦的生长、发育和对气候变化及施氮量增加的响应与其共生的外生菌根真菌密切相关。研究夜间增温和不同施氮量对丛枝菌根侵染率及菌根真菌多样性的影响,以及丛枝菌根真菌对气候变暖、氮沉降的响应具有十分重要的意义。本研究采用开放式红外线辐射加热器(infrared radiators)夜间增温和人工施氮的方法模拟气候变暖和氮沉降,研究夜间增温、施氮及两者的联合效应对冬小麦丛枝菌根侵染率及土壤中丛枝菌根真菌多样性的影响,旨在为进一步研究全球变化背景下麦田土壤丛枝菌根真菌群落变化规律提供基础资料,为未来气候模式下中国小麦生产预测和育种以及适量施氮提供技术参数和理论依据。

1  材料与方法

1.1研究方法

2016-2017年在江浦农学试验站进行大田试验,模拟大田增温环境。以21世纪江苏省小麦主栽品种扬麦13为试验材料。设置夜间增温(T,增温时间为18:00-06:00)和不增温对照(CK),共2个处理,共6个处理,每处理重复3次。对照区架设无加热设施的空支架以抵消可能的遮荫效应。加热源为电导管,在冬小麦生育期间不断调整增温装置,始终保持作物冠层与增温装置间距离为1.5 m,热辐射面积达2.5m×2.5m。

设置3个氮素水平处理,随机区组排列,纯氮量分别为150 kg•ha-1(N1),225 kg•ha-1(N2),375 kg•ha-1(N3),氮肥为尿素,分别两次施入,基肥:追肥= 1:1,追肥在拔节前进行。磷、钾肥基施,折合为P2O5:170 kg•ha-1(14 %过磷酸钙)和K2O:170 kg•ha-1(60 %氯化钾)。小区面积为2m×2.4m=4.8m2,行距为20 cm,小麦生产管理采用当地普遍栽培技术。

1.2 测定项目及方法

1.2.1根样采集

于拔节期、孕穗期、抽穗期和开花期分别在6个不同处理的副区中采取 S 型5点采样法,随机取 20cm×20cm×20cm(深)根样及根际土,小心挖取其根系,自来水漂洗,去除根系粘附的土壤后,均匀混合成一个样品,将根样放入装有 FAA固定液的塑料瓶中,贴上标签,带回实验室保存在 4℃ 冰箱中,并于 1 周内进行外生菌根侵染率测定。