生物覆盖对西南“旱三熟”种植区农田土壤有机碳氮及微生物多样性的影响
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:31871583
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:C1312.耕作学
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:谢小玉; 张赛; 段美春; 朱波; Ramadan Gamil Mohamed Ismail; 门胜男; 徐绮雯; 王志远;
- 关键词:
项目摘要
The hilly regions of southwest China belong to the typical ecologically vulnerable zone where the farmlands with middle and low yield are concentrated. Due to high planting index, imbalance between land use and maintenance, and serious soil and water erosion, there are some problems such as degradation of farmland quality, low agricultural productivity and low productive benefits. Therefore, there is a realistic necessity and great potential for implementing biological mulch including straw mulch and intercropping of milk vetch. With triple intercropping system as study subject, this project will be conducted to probe the law of temporal and spatial variation of organic carbon and nitrogen in farmland soil under different modes of biological mulch. Furthermore, by adopting enzyme technology, and molecular biotechnology such as phospholipid fatty acid method (PLFA), fluorescent quantitative PCR analysis and MiSeq high-throughput sequencing analysis, the effects of biological mulch on the composition structure and ecological functional diversity of soil microbial community and the activity of enzymes relevant to carbon and nitrogen metabolism in both rhizosphere and non-rhizosphere of different crops will be investigated; the structure and encoding gene expression of functional microbes participating in soil carbon and nitrogen metabolism will be revealed; and the action mechanisms of soil microbes to the transformation of organic carbon and nitrogen as well as to crop productivity will be clarified. The study results can provide theoretical guidance for the promotion of soil quality, the improvement of ecological environment, and the high yield and high efficiency of crops in drylands in hilly regions of southwest China.
西南丘陵区是我国典型生态脆弱区和中低产田集中分布区,由于复种指数高、土地用养失衡、水土流失严重,面临耕地质量下降、农业生产力和生产效益低等问题,具有推行秸秆覆盖、紫云英间作等生物覆盖的现实必要性和巨大潜力。本项目以西南“旱三熟”种植模式为研究对象,在探讨不同生物覆盖方式下农田土壤有机碳、氮时空变异规律的基础上,运用酶学技术以及磷脂脂肪酸法(PLFA)、荧光定量PCR分析、MiSeq高通量测序分析等分子生物学技术,深入研究生物覆盖对农田不同作物根际与非根际土壤微生物群落组成结构、生态功能多样性和碳氮代谢相关酶活性的影响,揭示不同生物覆盖措施下参与土壤碳氮代谢的功能微生物结构与编码基因表达,进而阐明土壤微生物对有机碳、氮转化和作物生产力的作用机制。研究结果可为西南丘陵区旱作农田土壤质量提升、生态环境改善和农作物高产高效提供理论指导。
结项摘要
针对西南紫色土丘陵区水土流失严重、土地用养失衡、农业生产力低下等问题,以“旱三熟”农田为研究对象,在探讨不同生物覆盖方式下农田土壤碳、氮等养分变异规律基础上,深入研究生物覆盖对不同作物根际与非根际土壤微生物群落结构和功能多样性以及养分代谢相关酶活性的影响,进而揭示土壤微生物和酶对碳、氮等养分转化和作物生产力的作用机制。结果表明:.①秸秆、紫云英覆盖对小麦田不同养分运转产生的效应有所差异,紫云英覆盖对氮素输入与运转产生关键作用,而秸秆覆盖对磷、钾元素影响较大,两者协同覆盖可产生叠加效果。.②生物覆盖可提高大豆田土壤速效养分含量和养分循环相关酶活性,促进大豆地上部分养分积累,并提高大豆光合能力,最终提高大豆产量。.③生物覆盖可改善玉米田土壤理化性质,增加土壤微生物量碳氮和脲酶活性,利于植株干物质积累和产量增加,且以秸秆+紫云英覆盖效果最优。.④生物覆盖能改善甘薯田土壤环境,提高土壤呼吸速率和碳氮及其组分含量,利于甘薯干物质量及产量增加,且以秸秆+紫云英覆盖效果最优。.⑤生物覆盖可增加蚕豆田土壤养分含量,提高碳、氮、磷转化相关酶活性,提高细菌变形菌门、拟杆菌门丰度和真菌球囊菌门丰度,利于农田生态环境自我动态调节,促进蚕豆根系发育和产量提高。.⑥生物覆盖能有效提高“旱三熟”农田土壤有机质、总有机碳、总氮、速效氮、磷、钾等养分含量,提高土壤纤维素酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶、淀粉酶、脲酶及蛋白酶活性,诱导土壤中草酸的累积,从而增加作物生长所需的活性养分。.⑦生物覆盖对“旱三熟”农田土壤微生物群落多样性和丰富度及其结构的调节存在空间异质性和作物类型差异性。.⑧生物覆盖能有效调节“旱三熟”农田土壤中真菌和细菌群落的物种占比,重塑微生物群落间的相互关系;能提高土壤微生物对小分子碳的代谢能力,促进土壤中碳循环的进行。.研究结果对于优化西南地区旱作农业技术措施、改善土壤质量、促进农业固碳减排具有重要理论指导意义。
项目成果
期刊论文数量(12)
专著数量(1)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
秸秆和紫云英覆盖还田对玉米光合生理特性的影响
- DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2021.06.14
- 发表时间:2021
- 期刊:干旱地区农业研究
- 影响因子:--
- 作者:成欣;王一帆;刘帮艳;戴伊莎;何鲜;廖洪波;武海燕;吴进红;李茜;王龙昌
- 通讯作者:王龙昌
Responses of soil respiration and organic carbon to straw mulching and ridge tillage in maize field of a triple cropping system in the hilly region of southwest China
西南丘陵区三熟制玉米田土壤呼吸和有机碳对秸秆覆盖和垄作的响应
- DOI:--
- 发表时间:2019
- 期刊:sustainability
- 影响因子:3.9
- 作者:张赛
- 通讯作者:张赛
秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征
- DOI:10.13287/j.1001-9332.201904.006
- 发表时间:2019
- 期刊:应用生态学报
- 影响因子:--
- 作者:周泉;王龙昌;邢毅;马淑敏;张小短;陈娇;石超
- 通讯作者:石超
Influence of intercropping Chinese milk vetch on the soil microbial community in rhizosphere of rape
间作紫云英对油菜根际土壤微生物群落的影响
- DOI:10.1007/s11104-019-04040-x
- 发表时间:2019-07
- 期刊:Plant and Soil
- 影响因子:4.9
- 作者:Zhou Quan;Chen Jiao;Xing Yi;Xie Xiaoyu;Wang Longchang
- 通讯作者:Wang Longchang
不同降水下覆盖与缓释肥减量对油菜土壤微生物群落结构的影响
- DOI:10.13227/j.hjkx.202111134
- 发表时间:2022
- 期刊:环境科学
- 影响因子:--
- 作者:冯军;石超;Hafiz Athar Hussain;刘永波;刘天朋;李永洪;刘俊峰;王龙昌
- 通讯作者:王龙昌
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其他文献
沼灌条件下水稻植株中汞及甲基汞的含量及食用风险研究
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- 发表时间:2017
- 期刊:长江流域资源与环境
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- 作者:朱金山;王永敏;张玉涛;廖敦秀;王龙昌;张成;王定勇
- 通讯作者:王定勇
西南季节性干旱区农业资源环境要素数据库设计与开发
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:西南大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:王龙昌;张臻;赵虎;刘永红
- 通讯作者:刘永红
温室栽培中秸秆还田方式对作物生长及土壤碳氮的影响
- DOI:--
- 发表时间:2013
- 期刊:中国蔬菜
- 影响因子:--
- 作者:王龙昌;赵琳璐;杜鹃;徐启聪
- 通讯作者:徐启聪
重庆市农田土壤有机碳时空变化与固碳潜力分析
- DOI:--
- 发表时间:2015
- 期刊:环境科学学报
- 影响因子:--
- 作者:周金霖;黄阳;陈佳婧;王龙昌
- 通讯作者:王龙昌
其他文献
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