高原山区坡耕地间作体系AM菌根与氮素利用效率研究

The sloping land is one of the important land resources of plateau mountain agricultural production in Yunnan Province, the effective utilization and protection of soil and water resources and nitrogen is the key factos affecting the sustainable development of mountain agriculture. The Intercropping mode have been promoted and applied widely in Yunnan mountain agricultural production. In the past, the research of mycorrhizal fungi can increase the utilization rate of nitrogen. At present, the problem of the effective utilization of nitrogen in intercropping system has not solved on sloping land. The project is based on the Yunnan mountain slope typical arable corn and potato intercropping system through vaccination of clump planting AMF (Arbuscular Mycorrhizal Fungi ), choosing different slopes, the different rainfall conditions, and the combination of soil culture pot root barrier and 15N tracer test, the followings will be studied: 1) the characteristics and discipline of soil erosion and nitrogen loss about interplanting system and AMF on sloping arable land ; 2) the structure relationship of AMF and intercropping system of canopy structure, analysis of the possible relationship of canopy structure and control of soil erosion and nitrogen loss; 3) the study of mechanisms of intercropping and single planting nitrogen intake in soil affected by AMF; 4) analysis of promotion and mechanism of AMF inoculated in intercropping system for transferring interspecies Nitrogen. The present project provides the scientific basis to control soil erosion and improve nitrogen using efficiency for maize intercropping potato, and promote the agricuture sustainale development on sloping land of plateau mountain.

坡耕地是云南高原山地农业生产最主要的土地资源之一，土壤氮素的有效利用与保护是关乎山地农业可持续发展的关键所在。间作模式已在云南山地农业中得到大面积地推广和应用，而过去有关菌根真菌可以提高作物氮素利用的研究不能解决当前坡耕地间作体系氮素的有效利用问题。通过接种AMF（泡囊丛枝菌根真菌），选择典型坡度、划分降雨条件以及结合根系分隔和15N示踪技术试验，主要研究以下内容：1）AMF与坡耕地间作体系土壤侵蚀及氮素损失特征及规律；2）研究AMF与间作体系作物冠层结构建成的关系，分析冠层结构与土壤侵蚀控制及氮素截留的可能关系； 3）研究AMF对间作与单作土壤氮的吸收利用的影响机制；4）分析在间作体系中接种AMF对种间氮素转移的促进作用和机制。为提高玉米马铃薯间作体系氮素利用效率，推进高原山地农业可持续发展提供科学依据。

山地农业生产主要以坡耕地为主， 坡耕地是我国高原山区农业最主要的土地资源。由于自然条件和人类不合理活动，如高强度降雨、坡度陡峭、植被覆盖度低、毁林毁草，陡坡开荒，坡耕地水土及养分流失严重，造成农田面源污染和水体富营养化等生态环境问题。为保证山地农业的可持续发展，必须防治坡耕地水土流失。作物间作体系可增加地表覆盖面积，有效防止雨水对地面的冲击，减缓径流，拦截泥沙，减少营养物质损失。AMF可以从土壤中吸收的不同形态 N运输给植物，增加植株含 N 量，改善植物的 N 素营养，提高生物产量。本项目研究结果表明玉米‖马铃薯接种AMF能够推迟地表径流产生时间，增加土壤入渗量，有效减少地表径流量降低土壤侵蚀量，表明玉米‖马铃薯接种AMF有显著的水土保持效果；间作接种AMF能减少径流及下渗流中硝态氮、总氮流失量，间作接种AMF地表径流中硝态氮浓度和总氮浓度均低于单作抑菌，分别比单作抑菌最多减少80%和35%；接种AMF能提高根系侵染率，玉米根系侵染率接种AMF均高于不接种，马铃薯根系也均高于不接种处理；间作接种AMF能增加作物根系的分布密度和面积，提高氮素吸收量和氮素利用率。综合AMF侵染率、作物根系量、氮素流失量及作物各器官氮素含量表明，作物各器官氮含量与菌根侵染率、根系生物量显著正相关，与氮素流失量负相关；玉米‖马铃薯接种AMF比单作抑菌叶面总氮含量最高增加30%；间作接种AMF能促进作物生长发育，形成良好的冠层结构，提高作物单株产量，接种AMF能增加作物根系总长、总表面积，间作接种AMF相比单作抑菌最高分别增加29%、41%；叶面积、叶绿素含量比单作抑菌最高增加41%、39%，单株产量最高增加52%；玉米马铃薯间作接种AMF具有明显的增产效应，间作接种AMF、间作不抑菌的土地当量比均大于1，且差异显著，间作接种AMF的玉米产量比间作抑菌、间作不抑菌玉米产量分别提高19.29%和11.32%；间作接种AMF的马铃薯产量比间作抑菌马铃薯增产101.72%。研究结果进一步提高玉米间作马铃薯模式的水土保持和产量效益，有利于该模式的对高原山区坡地水土和氮素资源的合理利用与保护，促进农业可持续发展，同时为玉米间作马铃薯控制水土流失及提高氮素利用效率提供科学依据。