叢枝菌根-稻田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氮磷的削減功能研究.pdf

1、松花江流域是我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)之一，氮磷的過(guò)量投入和利用率低下導(dǎo)致了大量的氮磷營(yíng)養(yǎng)隨稻田退水進(jìn)入受納水體，成為流域非點(diǎn)源污染的主要形式之一?？梢?jiàn)，如何控制水稻生產(chǎn)過(guò)程中稻田氮磷隨退水流失，已成為流域非點(diǎn)源污染治理面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。本研究以菌根技術(shù)為核心，運(yùn)用農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、植物生理學(xué)與環(huán)境工程學(xué)的方法與理論，同時(shí)依托工程實(shí)踐，系統(tǒng)分析了叢枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi,AMF）接種對(duì)稻田氮磷投入與流失的削減功

2、能。
　　基于試驗(yàn)地稻田土著AMF的存在現(xiàn)狀，圍繞該地區(qū)土著AMF生長(zhǎng)的限制因子，提出了構(gòu)建AMF-水稻共生系統(tǒng)的方法。在此基礎(chǔ)上，利用溫室大棚試驗(yàn)，通過(guò)比較摩西球囊霉（Glomus mosseae）和根內(nèi)球囊霉（Glomus intraradices）對(duì)水稻秧苗的促生作用，考察了水稻秧苗地上部分和地下部分的菌根依賴性。另外，通過(guò)比較以上兩菌種對(duì)稻田AMF生長(zhǎng)限制因子的耐受響應(yīng)，分析了兩種AMF-水稻共生系統(tǒng)在稻田環(huán)境中的穩(wěn)定性。

3、在此基礎(chǔ)上，利用大田試驗(yàn)，闡述了不同施肥條件下 AMF-水稻共生系統(tǒng)中水稻對(duì)氮磷的吸收及分配規(guī)律，并分析了AMF-水稻共生系統(tǒng)對(duì)稻田氮磷投入與流失的削減功能。
　　試驗(yàn)地稻田土著AMF存在數(shù)量非常低，水稻根系A(chǔ)MF侵染率在2％-3%之間。與根內(nèi)球囊霉相比，水稻秧苗地上部分和地下部分對(duì)摩西球囊霉處理中的長(zhǎng)勢(shì)較好。施肥條件下，接種摩西球囊霉和根內(nèi)球囊霉處理中水稻根系A(chǔ)MF侵染率分別為24%和34%。水淹20天和40天后接種摩西球囊霉處

4、理中水稻根系A(chǔ)MF侵染率顯著高于接種根內(nèi)球囊霉處理。水淹60天后二者無(wú)顯著差異，且AMF侵染率都低于2%。另外，無(wú)論恢復(fù)時(shí)間的長(zhǎng)短，接種摩西球囊霉處理中水稻根系A(chǔ)MF侵染率都顯著高于接種根內(nèi)球囊霉處理。
　　在不改變水稻生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的前提下，AMF（摩西球囊霉）接種提高了水稻生物量分配至地上的比例，也提高了地上生物量分配至稻穗的比例。另外，AMF接種處理的水稻提高了對(duì)氮磷的吸收量及其分配至稻穗的比例，且AMF接種在低氮磷投入處理中

5、的作用顯著大于高氮磷投入處理中的作用。未接種條件下，氮磷投入量為傳統(tǒng)投入量的80%時(shí)，水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的實(shí)際測(cè)量值最高，為10.02 t/ha。氮磷投入量為傳統(tǒng)投入量的85%時(shí)，水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的預(yù)測(cè)值最高，為9.34 t/ha。氮磷投入量低于傳統(tǒng)投入量的85%時(shí)，水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量隨著氮磷投入量的降低而降低。接種AMF可以提高水稻經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。另外，在保證水稻高產(chǎn)的條件下，AMF接種可以將稻田氮磷投入量進(jìn)一步削減23.5%。不僅如此，在氮磷投入量合理且

6、相同的條件下，與未接種處理相比，AMF接種能夠產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。
　　在傳統(tǒng)氮磷投入條件下，所有退水總氮（顆粒態(tài)氮+溶解態(tài)氮）濃度和總磷（顆粒態(tài)磷+溶解態(tài)磷）濃度均超過(guò)地表水V類水體標(biāo)準(zhǔn)。稻田氮素和磷素在水稻生長(zhǎng)季通過(guò)退水流失的總量為18.9 kg/ha和3.7 kg/ha，分別占當(dāng)季施肥量的7.9%和3.5%。其中，氮素退水流失以溶解態(tài)氮為主，而磷素退水流失以顆粒態(tài)磷為主。自然降雨和人為排水在稻田氮磷退水流失中起重要作用。另外

7、，大幅度削減氮磷投入量（≥40%）能夠有效降低稻田氮磷退水流失，而小幅度削減氮磷投入量（≤20%）并不會(huì)引起稻田氮磷流失量的大幅度降低。
　　在拉林河流域，接種AMF降低了稻田退水的總氮濃度和總磷濃度的平均值，并同時(shí)降低了稻田退水的溶解態(tài)和顆粒態(tài)氮濃度、溶解態(tài)和顆粒態(tài)磷濃度。另外，AMF接種的作用貫穿整個(gè)水稻生長(zhǎng)季，但呈現(xiàn)季節(jié)動(dòng)態(tài)：接種AMF的作用在移栽初期和長(zhǎng)期水淹時(shí)期消失，在水稻氮磷投入結(jié)束后至水稻收割期間作用較大。另外，AM

8、F接種導(dǎo)致的氮素和磷素流失量削減的最大作用發(fā)生在氮磷投入量為傳統(tǒng)投入量80%的處理中。且在水稻生長(zhǎng)季內(nèi)稻田通過(guò)退水輸出的氮磷分別削減了5.13 kg/ha和1.79 kg/ha，因此AMF接種及化肥減少20%將拉林河流域稻田輸入拉林河的氮素減少143.6 t，磷素減少50.1 t。在引拉河流域推廣AMF接種及相應(yīng)施肥方式，每個(gè)水稻生長(zhǎng)季可將拉林河輸入松花江的氮素減少108.0t，磷素減少37.7 t。
　　本文系統(tǒng)地闡述了AMF-