菌根技术在控制稻田氮磷流失中的应用

论文摘要

随着人口增长以及对粮食需求的增加,我国自20世纪80年代初开始大量使用农用化学品,然而化肥和农药的利用率却不高,这是由于施肥方式和灌溉技术不合理所致。大部分通过不同的途径损失,最终进入环境,使农业面源污染现象不断恶化。针对这一问题,本实验拟将一种新型生物菌剂投加到湿生稻田中,结合水稻生长和丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi, AMF）的侵染情况,考察不同化肥施加量下菌根对水稻的促生效果以及AMF对氮磷元素随时空变化的影响情况,并且对菌根共生体系的作用机理进行初探,为菌根技术在控制面源污染的工程应用方面提供参考。水稻对AMF有较强的依赖性,75%的施肥梯度对于AMF的生长最适宜,田间能够达到20%30%的稳定侵染率。菌根能够提高植物的光合作用强度,增加其生物量,加速营养生长阶段水稻对自身组织的构建,为生殖阶段储备丰富的物质和能量。对于作物产量的提高,菌肥联合作用比菌剂和化肥单独作用效果好, 75%化肥与菌剂配施处理是最节约成本并利于环境的施肥方式,产量比100%化肥单独作用提高4.7%;同时接菌处理能够使水稻r对策的繁殖策略得到强化,产生大量的小种子。菌根能够提高土壤中有效氮和有效磷的含量,增强土壤对有效氮磷养分的固持能力,降低稻田表层水体中NH4+-N和PO43--P等主要面源污染物的含量,由于AMF与75%化肥联合为最佳施肥方式,因此接菌处理可以从源头减少25%的化肥施用量,相当于34.72kg/hm2的（NH4）2SO4,收获水稻地上部分,接菌处理比不接菌处理多带走11.82kg/hm2的氮素,2.52kg/hm2的磷素,地下部分菌根比CK多固定5.27 kg/hm2的氮素,1.70 kg/hm2磷素。菌根能通过提高土壤孔隙度和持水量,降低土壤容重而改善土壤物理结构;增加土壤有机质含量和pH值而调节土壤生物和植物生存的微环境,从而改善根际微生物群落结构,增强土壤微生物活性,促进作物生长,进而减少农药和化肥的施加量,从源头控制农业面源污染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题研究目的和意义
• 1.2 菌根技术概述
• 1.2.1 共生机制
• 1.2.2 共生条件
• 1.3 菌根技术在控制农业面源污染中的应用
• 1.3.1 农业清洁生产
• 1.3.2 面源污染控制
• 1.3.3 菌根真菌对农业土壤的修复
• 1.4 稻田中菌根功能的条件优化
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 材料与方法
• 2.1 试验材料与设备
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 水稻-菌根真菌共生系统的构建
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 水质指标
• 2.3.2 土壤指标
• 2.3.3 植物指标
• 第3章 菌根对稻田氮磷时空动态的影响
• 3.1 稻田表层水中氮磷元素的季节动态
• 3.1.1 稻田表层水中N 的季节动态
• 3.1.2 稻田表层水中P 的季节动态
• 3.2 植物体内氮磷元素的时空变化规律
• 3.2.1 植物体内N 的时空变化
• 3.2.2 植物体内P 的时空变化
• 3.3 土壤中氮磷的时空变化规律
• 3.3.1 土壤中N 的时空动态
• 3.3.2 土壤中P 的时空动态
• 3.4 本章结论
• 第4章 菌根的促生效果
• 4.1 AMF 与植物的共生效果
• 4.1.1 AMF 对植物的响应
• 4.1.2 植物对菌根的依赖性
• 4.2 菌根接种对水稻营养生长的促进
• 4.2.1 植株高度
• 4.2.2 净生物产量
• 4.3 菌根接种对水稻生理活性的影响
• 4.4 菌根接种对水稻产量的促进
• 4.4.1 水稻生殖生长资源分配对菌根的响应
• 4.4.2 菌根对水稻产量的影响
• 4.5 本章结论
• 第5章 菌根在环境改良中的功能分析
• 5.1 AMF 对土壤物理性质的改造
• 5.1.1 AMF 对土壤容重的影响
• 5.1.2 AMF 对土壤含水量的影响
• 5.1.3 AMF 对土壤孔隙度的影响
• 5.2 AMF 对土壤化学性质的改造
• 5.2.1 AMF 对土壤有机质的影响
• 5.2.2 AMF 对土壤pH 值的影响
• 5.3 AMF 对根际微生物群落结构的影响
• 5.3.1 AMF 对微生物分布的影响
• 5.3.2 AMF 对微生物活性的影响
• 5.3.3 菌根对土壤呼吸作用强度的影响
• 5.4 面源污染源头减量核算
• 5.5 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢