東北地理所在高光效交替休閑種植模式提高土壤質(zhì)量研究取得進展
農(nóng)業(yè)管理措施影響土壤質(zhì)量、作物生產(chǎn)力和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能。傳統(tǒng)耕作習(xí)慣造成土壤有機質(zhì)下降，生物多樣性降低，增加土壤侵蝕和溫室氣體排放等。玉米高光效交替休閑種植模式是東北地理所自主研發(fā)的一種新型種植模式，通過改變行向和壟距，實施免耕和秸稈全量還田等管理措施，使得耕地輪作休耕，實現(xiàn)休閑種植、培肥地力和防風(fēng)保水的目的。經(jīng)過多年的大面積示范推廣，證明該模式既能增產(chǎn)，又能很好的保護耕地，具有顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。
為了探究玉米高光效交替休閑種植模式對土壤質(zhì)量的影響，作物生理與栽培學(xué)科組利用設(shè)置12年的玉米高光效交替休閑種植模式大田小區(qū)試驗，研究了該種植模式對土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)和活性以及土壤理化和生化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，玉米高光效交替休閑種植模式顯著增加了土壤有機質(zhì)和微生物生物量碳含量，提高了土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶和酸性磷酸酶活性；土壤脲酶、轉(zhuǎn)化酶、蛋白酶、β-葡糖苷酶和磷酸酶活性以及微生物生物量具有明顯的季節(jié)性波動和垂直分布特征。同時，對土壤細(xì)菌和真菌進行MiSeq測序，表明玉米高光效交替休閑種植模式增加了細(xì)菌的豐富度和多樣性。該種植模式改變了12門、24綱、32目和75科的細(xì)菌群落及1門、4綱、12目和18科的真菌群落。在優(yōu)勢門水平上，玉米高光效交替休閑種植模式增加了Actinobacteria、Gemmatimonadetes、Verrucomicrobia和Ascomycota相對豐度，但是降低了Bacteroidetes、Firmicutes和Basidiomycota相對豐度。同時，玉米高光效交替休閑種植模式中土壤假單孢菌、根瘤菌等一些有益菌的相對豐度要高于傳統(tǒng)種植模式。并且土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)與土壤pH、有機質(zhì)、N、P、微生物生物量和土壤酶活性呈顯著性相關(guān)。這些結(jié)果說明玉米高光效交替休閑種植模式通過改變土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)、增加土壤酶活性和有機質(zhì)含量，提高了土壤質(zhì)量；同時也說明玉米高光效交替休閑種植模式是一種科學(xué)合理的保護耕地的管理措施，可為農(nóng)田土壤培肥和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論借鑒，也為加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式和調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)提供技術(shù)支撐和示范樣板。
相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在European Journal of Soil Science和Archives of Agronomy and Soil Science上。研究得到了中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進會（2018264）、中國科學(xué)院重點部署項目（KZZD-EW-TZ-16）、吉林省科技發(fā)展計劃項目（20150101096JC）以及東北地理所特色研究所“一三五”規(guī)劃項目重點培育1“松嫩平原資源高效型作物生產(chǎn)模式研發(fā)與應(yīng)用” 的聯(lián)合資助。
1.Zhu X, Sun L, Song F, Liu S, Liu F, Li X. Soil microbial community and activity are affected by integrated agricultural practices in China. European Journal of Soil Science, 2018, 69:924-935.
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ejss.12679
2.Sun L, Song F, Liu S, Cao Q, Liu F, Zhu X. Integrated agricultural management practice improves soil quality in Northeast China. Archives of Agronomy and Soil Science, 2018, doi: 10.1080/03650340.2018.1468077
論文鏈接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03650340.2018.1468077
圖1 種植模式對細(xì)菌（a）和真菌（b）群落結(jié)構(gòu)的影響
圖2 細(xì)菌（a）和真菌（b）群落結(jié)構(gòu)與土壤性質(zhì)的RDA分析
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