集约化农田丛枝菌根真菌群落构建机制及驱动因子分析

基本信息
批准号:31272251
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:张俊伶
学科分类:
依托单位:中国农业大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘玮,徐梦,姜姗姗,张运龙,周竹
关键词:
驱动因子丛枝菌根真菌集约化农田群落构建
结项摘要

The community composition, diversity and function of key soil microbials in the agriculture soil is of great significance for the understanding of the biological process of high nutrient use efficiency in soils, and for the realization of high yield crop production and the development of sustainable agriculture. Arbuscular mycorrhizal fungi (AM) is a group of important beneficial microbials in the soil, however, the knowledge of community construction of AM fungi in intensive agriculture soils is still very lacking. The research topic is becoming one of the hot spots in mycorrhiza ecological studies. This project is aimed to investigate the composition and diversity of AM fungi in the long-term field experimental site in Quzhou,Heibei,where many field trials on fertilisation and tillage have been conducting for many years.Large sampling will be carried out in the fertilisation (inorgainic and organic fertilisers) field trials, and tillage treatment will also be included. In addition to the commonly used molecular techniques,the advanced 454 pyrosequencing technique will be employed. The mechanism of community construction of AM fungi in soil will be studied by means of modelling method which has been widely used in plant community studies. The key functional AM fungi communties in plant roots and in active hyphae in the soil will also be evaluated by using the molecular methods. Taking together the information from soil, plant roots and hyphae in the soil (functional AM fungi), the project will give an overall evalution of the diversity of AM fungi in intensive agriculture and its potential ecological function in the agroecosystem. The research work will provide important theoretical guidelines for the development of suitable agricultural practice for the rhizosphere management to fully realize the function of beneficial microbials in intensive agriculture soils.

对农田地下生态系统中关键微生物多样性和功能的认识对理解养分资源高效利用的生物学过程,实现作物高产和农业可持续发展非常重要。丛枝菌根真菌是土壤中一类非常重要的微生物,然而对集约化农田丛枝菌根真菌群落构建的机制还缺乏认识,目前正成为国际上菌根生理生态学关注的一个热点。项目将以长期进行集约化农业生产研究的河北曲周长期定位站试验样地为采样区,选取不同农艺措施处理进行农田大范围采样,采用454高通量测序和其它分子生态学技术,系统研究外部投入(化肥、有机肥)和耕作对土壤丛枝菌根真菌群落结构和多样性的影响;采用群落生态学分析方法,建立集约化农田菌根真菌群落构建的理论模式,并进行驱动因子分析;结合植物根内以及土壤中关键功能菌根菌的多样性特征,从系统发育进化角度,对农田功能菌根菌的生态功能进行综合评价,为进一步通过改良农业措施,实现根际定向调控,充分发挥和挖掘土壤有益微生物的生态功能提供重要的理论科学依据。

项目摘要

高产高效是华北平原集约化农业生产的目标,长期以来大量化肥投入是该地区作物高产的一项重要农艺措施,然而由于高投入化肥引起的环境问题和资源浪费已成为该地区农业发展的主要制约因子。丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,简称AMF)是土壤中一类重要的有益微生物,但集约化农业生产体系中菌根的效应尚不明确,一个基本核心的问题是土壤中菌根真菌的群落特征及其驱动因子还不清楚。本项目研究目标是明确集约化农田生态系统中菌根真菌多样性和群落结构特征,分析AM真菌群落构建的驱动因子,提出群落构建的理论,并对集约化生产体系菌根真菌的生态功能进行综合评价,为实现对农田土壤中菌根真菌的定向调控,充分发挥其对作物生产的作用提供理论科学依据。选取华北代表性的长期定位磷肥、氮肥和有机肥试验田块开展试验。主要结果如下:.a)土壤中AM真菌的群落结构受施肥(氮肥、磷肥和有机肥)的影响,施肥主要通过影响土壤理化性状影响AM真菌群落结构。除目标施肥(如氮肥和磷肥)外,AM真菌的群落结构是各种因子综合作用的结果,尤其是有机肥处理。因此研究长期施肥对土壤AM真菌群落结构的作用,不能单纯研究某一元素的作用,需要考虑各种因子的交互作用和综合效应。.b)底层土壤AM真菌较丰富,底层土壤AM真菌嵌套在表层土壤中,一些稀有种类在底层土壤中丢失。.c)玉米根系菌根真菌物种丰富度显著低于土壤中AM真菌。根系菌根真菌的群落结构主要受作物生育期的影响。菌根真菌诱导玉米磷转运蛋白基因的表达对外界磷的供应量敏感,对氮肥施用不敏感。.d)大田条件下AM真菌的群落结构较符合生态位理论,作物特性和土壤理化性质共同影响AM真菌的群落结构。.e)菌根真菌的根外菌丝具有一定的可塑性,高磷抑制其生长,在低磷区菌丝恢复生长。AM菌根共生体存在植物光合碳优先分配,但共生体C-P的优先分配受土壤中磷供应强度的影响。.f)大田土壤接种土壤AM真菌的效应受多种因素的影响,如接种剂的数量以及微生物适应性等的影响。大田条件下如何发挥有益微生物的作用,还需进一步优化措施。.

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
5

当归红芪超滤物对阿霉素致心力衰竭大鼠炎症因子及PI3K、Akt蛋白的影响

当归红芪超滤物对阿霉素致心力衰竭大鼠炎症因子及PI3K、Akt蛋白的影响

DOI:10.3969/j.issn.1008-0805.2022.07.18
发表时间:2022

相似国自然基金

1

丛枝菌根真菌群落响应植物种群密度的变化规律及构建机制

批准号:31870099
批准年份:2018
负责人:张倩
学科分类:C0106
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
2

施肥对高寒草甸丛枝菌根真菌群落结构及功能的影响

批准号:31300445
批准年份:2013
负责人:刘永俊
学科分类:C0311
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

青藏高原若尔盖湿地丛枝菌根真菌的群落构建及其碳汇功能研究

批准号:91751113
批准年份:2017
负责人:郭良栋
学科分类:C0301
资助金额:80.00
项目类别:重大研究计划
4

生物土壤结皮层丛枝菌根真菌(AMF)群落结构多样性及其驱动机制研究

批准号:41771105
批准年份:2017
负责人:刘立超
学科分类:D0105
资助金额:71.00
项目类别:面上项目