间作对马铃薯根系及坡耕地红壤结构稳定性的影响

为了揭示间作对马铃薯根系和坡耕地红壤结构稳定性的影响,田间试验采用随机区组设计,设置马铃薯单作、玉米马铃薯间作2个处理,测定马铃薯各生育阶段的土壤团聚体稳定性指标、根系形态特征及其分泌物含量,分析了不同种植模式下马铃薯的根系形态及其分泌物对土壤团聚体稳定性的影响。结果表明:(1)在同一种植模式下,除根平均直径外的马铃薯根系形态特征指标均随生育期的推移呈先增加后降低的趋势。在马铃薯的开花期和块茎膨大期,间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积与单作相比均较高,且在块茎膨大期间作马铃薯根系总根长、总根表面积和总根体积相对于单作分别显著增加了24.41%,24.75%,35.03%(p<0.05)。(2)马铃薯根系分泌物总糖和总有机酸含量随生育期推移的变化趋势与形态指标变化相同,呈先增加后降低趋势。马铃薯块茎膨大期的根系分泌物总糖、总有机酸含量与单作相比分别显著增加了37.85%,34.64%(p<0.05)。(3)在单间作种植模式下,土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD和GMD均随生育期的推移呈增加趋势(p>0.05),D呈显著下降趋势(p<0.05)。除开花期的MWD外间作模式下的R0.25,MWD和GMD均显著高于单作(p<0.05),D呈降低趋势,且间作显著低于单作(p<0.05)。(4)在开花期和块茎膨大期,马铃薯根系总根长、总根表面积、总根体积、分泌物总糖和总有机酸与土壤团聚体稳定性指标R0.25,MWD,GMD均呈正相关,与D呈负相关,其中块茎膨大期大部分指标间的相关性达到显著(p<0.05)或极显著(p<0.01)水平。在成熟期时,马铃薯根系分泌物与土壤团聚体稳定性指标所呈相关关系与前两个时期相同,而根系形态特征与土壤团聚体稳定性指标所呈相关关系与前两个时期相反。综上,间作条件下马铃薯改善土壤结构稳定性的效果优于单作马铃薯。

玉米间作马铃薯对根际土壤酶活性及团聚体稳定性的影响

[目的]阐明影响水稳性团聚体稳定性的主要因素,为云南省红壤坡耕地综合治理提供科技支撑。[方法]设置玉米单作、马铃薯单作、玉米与马铃薯间作3个处理,分析了间作对作物根际土壤养分含量、酶活性、球囊霉素相关土壤蛋白(GRSP)含量、团聚体组成和稳定性的影响,以及对作物的农艺性状及产量的影响。[结果](1)相比于单作,玉米与马铃薯间作不仅能使马铃薯根际土壤中的有机质、速效磷含量分别显著增加了13.53%,46.53%(p<0.05),而且能使两种作物根际土壤的总球囊霉素相关土壤蛋白(T-GRSP)和易提取球囊霉素相关土壤蛋白(EE-GRSP)含量均有增加趋势,其中玉米的差异性达显著水平(p<0.05)。(2)相比于单作,玉米与马铃薯间作可以显著增加两种作物根际土壤的脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性,以及>0.25 mm水稳性团聚体含量(R 0.25)和平均质量直径(MWD)值(p<0.05),玉米的增幅为17.63%~41.29%,马铃薯的增幅为10.81%~34.79%。(3)相比于单作,玉米与马铃薯间作均可显著增加两种作物的地上部和根系的干重(p<0.05)。玉米与马铃薯间作时土地当量比为1.81>1,具有间作产量优势。(4)相关性分析得出,EE-GRSP、T-GRSP、脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶均与R 0.25,MWD呈显著正相关关系(p<0.05)。冗余分析得出,各指标对团聚体指标的影响由大到小分别为过氧化氢酶>脲酶>EE-GRSP>酸性磷酸酶>T-GRSP,其中,过氧化氢酶是影响土壤团聚体组成和稳定的主要影响因子。[结论]玉米与马铃薯间作不仅能促进两种作物根际土壤的物质循环、增加团聚体的大粒级含量和稳定性,还能促进两种作物地上部和根系生长,这对于云南省红壤坡耕地合理间作作物的选择具有重要意义。

大豆玉米间作提高红壤团聚体中真菌群落结构和多样性

【目的】研究间作条件下不同粒径团聚体中真菌群落结构和多样性变化,从微生物学角度探究间作优势的机理。【方法】长期定位试验位于云南农业大学试验基地,始于2013年。供试玉米品种为乔单6号,大豆品种为滇豆7号,共设置4个处理:大豆玉米间作(MD)、玉米单作(MM)、大豆单作(DD)、裸地(CK)。在2021年8月玉米抽雄期,采集0—20 cm土壤样品,利用湿筛法筛分出2~1 mm、1~0.25 mm、<0.25 mm 3个粒径团聚体,测定各粒径团聚体含量和平均质量直径(MWD),分析各粒径团聚体中有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾的含量。采用高通量测序法,测定3个粒径团聚体中的真菌群落结构特征。【结果】与CK、DD、MM处理相比,MD处理显著提高了2~1 mm团聚体的含量及MWD,显著提高了2~1 mm团聚体中有机碳含量及1~0.25 mm、<0.25 mm团聚体中碱解氮含量。MD处理提高了2~1 mm和1~0.25 mm团聚体中真菌群落的Chao1指数和OTU数。在2~1 mm和1~0.25 mm团聚体中,MD处理的担子菌门(Basidiomycota)相对丰度较DD分别提高了85.7%和133.3%,较MM处理分别提高了194.1%和69.7%;壶菌门(Chytridiomycotal)相对丰度较MM处理分别提高了20.0%和333.3%。MD处理2~1 mm、1~0.25 mm和<0.25 mm团聚体中毛壳菌属(Chaetomium)相对丰度较MM处理分别提高了68.7%、80.0%和53.2%;2~1 mm团聚体中被孢霉菌门(Mortierellomycota)和被孢霉菌属(Mortierella)的相对丰度较MM处理分别增加了60.0%和72.4%。PCoA分析显示,真菌群落结构不同粒径间、处理间均存在显著差异(P<0.01)。RDA分析显示土壤有机碳、碱解氮、全氮与α多样性指数显著相关,热图表明团聚体中的担子菌门与土壤全氮、碱解氮、有机碳显著相关。【结论】土壤有机碳、碱解氮、全氮是改变真菌群落结构和多样性的主要驱动因子。与单作相比,大豆玉米间作促进了大团聚体的形成和稳定,显著提高大团聚体中有机碳含量和微小团聚体中的碱解氮含量,增加了大粒径团聚体中优势菌的相对丰度及多样性。因此,间作模式改变了团聚体的粒径分布,同时伴随着土壤真菌群落和多样性的改变,有利于改善土壤微环境,提升土壤质量,保持土壤健康。

不同种植模式对坡耕地红壤团聚体中酶活性及养分含量的影响

为探究不同种植模式下坡耕地红壤团聚体中的酶活性和养分含量,为改善耕地质量提供理论依据,以坡耕地红壤为研究对象,设置大豆单作(DD)、玉米单作(MM)、大豆玉米间作(MD)、裸地(CK)4个处理,利用干筛法获得2~1、1~0.25、<0.25 mm粒径团聚体,并测定了其中的酶活性和养分含量。结果表明:①与CK、DD、MM处理相比,MD处理显著提高了2~1 mm粒径团聚体的含量,增幅分别为22.2%、13.3%、16.2%。②MD处理显著提高了2~1 mm粒径团聚体中的有机质、有效磷、碱解氮含量,分别较DD和CK处理提高11.9%、29.2%,51.1%、57.5%和16.5%、29.1%;速效钾含量均表现为DD处理显著高于CK、MM、MD处理。③与CK、DD、MM处理相比,MD处理显著提高了2~1 mm和1~0.25 mm粒径团聚体中的脲酶活性,增幅分别为61.0%、18.8%、14.5%和65.0%、17.9%、13.8%,显著提高2~1 mm粒径团聚体中的蔗糖酶活性和<0.25 mm粒径团聚体中的酸性磷酸酶活性,增幅分别为63.8%、57.1%、32.8%和80.4%、44.3%、74.1%。④冗余分析表明,2~1 mm粒径团聚体中的脲酶和蔗糖酶活性与有效磷、有机质含量显著正相关,1~0.25 mm粒径团聚体中的酶活性与有机质、有效磷、碱解氮含量显著正相关,<0.25 mm粒径团聚体中的酶活性与碱解氮、有效磷含量显著正相关。研究表明,合理的种植模式不仅可以促进大团聚体的形成,还能提高大团聚体中的酶活性和养分含量,从而提高土壤肥力,改善耕地质量。

玉米与马铃薯间作对作物根际土壤丛枝菌根真菌群落的影响

【目的】研究间作对作物根际土壤理化性质、球囊霉素相关土壤蛋白含量和AMF群落的影响,为我国南方红壤坡耕地种植模式的选择提供理论依据。【方法】以红壤坡耕地为研究对象,设置玉米单作、马铃薯单作、玉米与马铃薯间作3个处理,分析各作物在不同种植模式下其根际土壤理化性质、球囊霉素相关土壤蛋白含量、AMF群落的组成和多样性的变化,以及各指标之间的相互关系。【结果】玉米、马铃薯间作与单作相比均显著增加了两种作物根际土壤总球囊霉素和易提取球囊霉素含量,增加幅度为10.5%~30.1%。玉米间作与玉米单作相比根际土壤有机质含量显著降低了10.6%,马铃薯间作与马铃薯单作相比根际土壤有机质和速效磷含量分别显著增加了13.5%和46.5%。玉米间作相比于玉米单作其根际土壤AMF群落特有的操作分类单元数量有增加趋势,而马铃薯间作相比马铃薯单作有降低趋势。非度量多维尺度法分析结果表明,种植模式较明显的改变了玉米根际土壤中AMF的群落组成,但没有明显改变马铃薯根际土壤中AMF的群落组成。玉米间作与玉米单作相比根际土壤AMF群落的Chao1指数显著增加了9.3%,香农指数有增加趋势,其值为1.3%,辛普森指数有降低趋势,其值为7.6%。马铃薯间作与马铃薯单作相比根际土壤AMF群落的辛普森指数有增加趋势,其值为53.3%,Chao1指数显著降低了10.8%,香农指数有降低趋势,其值为10.6%。在玉米、马铃薯的各处理中,根际土壤AMF群落优势属为巨孢囊霉属、无梗囊霉属和根孢霉属。冗余分析得出,pH是影响作物根际土壤AMF群落丰度、α多样性指数和球囊霉素相关土壤蛋白含量的主要因素。【结论】玉米与马铃薯间作可显著增加作物根际土壤的球囊霉素相关土壤蛋白含量,提高玉米根际土壤AMF群落组成的多样性,这一研究结果可为云南省红壤坡耕地种植模式的选择提供理论依据。

周年轮作休耕对土壤 AMF群落和团聚体稳定性的影响

为探究轮作休耕对丛枝菌根真菌(AMF)群落组成及土壤团聚体稳定性的影响,以坡耕地红壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序和湿筛法分别测定AMF群落组成和团聚体,研究了苕子轮作玉米(V-C)、豌豆轮作玉米(P-C)、冬闲-玉米(F-C)和周年休耕(F-F)这4个处理下AMF群落组成及其与土壤养分和团聚体稳定性之间的关系.结果表明,F-F、 V-C和P-C处理的>2 mm团聚体含量、R0.25及MWD均显著高于F-C(P<0.05),<0.25 mm团聚体含量均显著低于F-C(P<0.05);F-F处理的ACE、 Chao1和Shannon指数较F-C分别显著提高29.56%、 35.78%和45.55%;球囊霉属(Glomus)为各处理AMF群落的优势属,盾巨孢囊霉属(Scutellospora)在各处理间差异显著(P<0.05);PCoA分析发现,PC1和PC2分别累计解释了AMF群落组成差异的29.99%和22.40%;相关性分析表明,盾巨孢囊霉属与碱解氮(AN)和有机质(SOM)呈显著负相关(P<0.05),与速效钾(AK)呈显著正相关(P<0.05),球囊霉属与碱解氮呈显著正相关(P<0.05);RDA分析表明,AMF多样性(Shannon指数)和盾巨孢囊霉属分别与>2 mm和2~1 mm团聚体含量显著正相关(P<0.05).因此,周年休耕和苕子轮作玉米有利于提高土壤团聚体稳定性和改变AMF群落组成,研究结果为我国南方周年轮作系统提高土壤质量和推行合理轮作休耕模式提供理论依据和参考.