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关键词：
冻融过程,铵态氮,硝态氮,酰胺态氮,N2O排放通量
发表时间：
2012-08-10 16:39:19
大气对流层臭氧浓度升高下AM真菌对小麦生长的影响
刘烁 | -> | 616| 0| 0.263238MB |对流层臭氧浓度升高,开放式空气组分增高,丛枝菌根,小麦养分吸收,土壤微生物生物量
摘要: 利用中国唯一的开放式空气组分增高( free- air component enrichment, FACE) 稻麦轮作试验平台, 研究大气对流层O3 浓度升高条件下接种外源AM 真菌对小麦生长及土壤微生物生物量的影响. 结果发现, O3 浓度升高处理小麦苗期AM 真菌侵染率有升高趋势, 而从孕穗期起逐渐显示出对小麦生长的不利影响, 收获时植株地上部生物量、株产与千粒重均显著下降( p< 0105) ,分别降低22%、29%和9%, 土壤微生物生物量N 也下降了37%, 但籽粒全N 含量从212% 显著提高到216%( p < 0105) . O3 浓度升高条件下接种外源AM 菌剂对小麦根系AM 真菌侵染具有促进作用, 孕穗期AM 真菌侵染率与植株地上部生物量均显著高于不接种对照( p < 0105) , 收获时植株受灾程度降低了50%, 土壤微生物生物量N 也显著升高( p < 0105) , 虽然小麦产量没有提高, 但籽粒全N 含量下降到与当前O3 浓度处理没有显著差异的水平上. 结果表明, O3 胁迫下小麦通过提高苗期AM 真菌侵染来增强其抗胁迫能力, 接种外源AM 真菌可以促进小麦营养生长, 并可通过改善根系分泌物等来提高土壤微生物生物量.
自工业革命以来, 地面向大气排放的污染物种类和数量不断增加, O3 就是其中一种重要的污染气体. 一般认为, 大气O3 背景浓度为25 ~ 50nmolPmol[ 1] , 但目前在城市、农村甚至是一些边远清洁地区, O3 浓度均有明显的上升趋势[2~ 4] , 全球有近1P4 的国家和地区在夏季面临O3 浓度60 nmolPmol以上的威胁[ 5] . 据估计, 大气O3 浓度以每年015%以上的速率继续增加[ 6] , 预计到2100 年将在现有基础上增加40% ~ 60%[ 7] , 这势必会对整个生物界和地球环境产生深刻的影响[ 8~ 11] . 1958 年, Richards 等[ 12] 首次报道了O3 胁迫会伤害植物, 后来学者们发现, O3
可直接作用于植物叶片, 结果导致气孔导度下降、光合作用受到抑制、叶面出现伤害, 最终导致生物量与生产力的下降[ 13] . 调查发现, 国际国内许多农村地区的O3 浓度已达到引起作物减产的水平[ 14, 15] . 更值得关注的是, 对流层O3 增长问题近年来在东亚地区显得尤为突出[ 16] . 在O3 浓度持续升高不可避免的情况下, 如何有效缓解并科学控制由此引发的环境风险和粮食安全问题值得重视.
菌根是土壤真菌侵染植物营养根系形成的共生体, 特别是丛枝菌根( arbuscular mycorrhiza, AM) 在促进生态系统物质循环、生态系统恢复与重建、提高植物抗逆能力等方面具有积极的作用[ 17~ 19] . 农田不仅是AM 真菌的重要资源库, 而且具有广泛的AM 宿主和良好的环境条件, 因此AM 对农田生态系统具有很大的潜在影响力和应用价值[20] . 如果能充分利用AM 增强植物抗逆能力的优势, 通过生物手段达到减灾的目的, 对于控制O3 农田灾害将有积极的意义. 研究发现, O3 胁迫对豆科植物生长具有很大的不利影响[21] , 而接种AM 真菌能显著减轻O3 对蚕豆生长的胁迫[ 22] , 这表明接种AM 真菌在控制或缓解O3 农田灾害方面确有一定的应用前景. 那么, AM 真菌在人类重要粮食作物小麦上是否具有同样有效的应用潜力呢?
作为研究近地层大气特定成分变化对生态系统影响的科学工具, 20 世纪70 年代初推出的开顶式
气室( open-top chamber, OTC) 得到了世界各国的高度重视和广泛应用[ 23] , 而80 年代末发展的无封闭条件下控制田间CO2 浓度的开放式空气组分增高( free-air component enrichment, FACE) 技术, 由于系统没有任何隔离设施, 内部通风、光照、温度、湿度等条件十分接近自然生态环境, 因而成为研究农田生态系统对大气CO2 浓度升高响应的最佳试验手段[ 24] ,目前也已同样成功地应用于O3 胁迫研究领域[ 20, 25] .本研究利用中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE 试验平台, 分析大气对流层O3 浓度升高条件下接种AM 真菌对小麦生长的影响, 以期为建立和发展高O3 浓度下农田生态系统减灾的菌根调控配套措施提供理论和技术依据.
可直接作用于植物叶片, 结果导致气孔导度下降、光合作用受到抑制、叶面出现伤害, 最终导致生物量与生产力的下降[ 13] . 调查发现, 国际国内许多农村地区的O3 浓度已达到引起作物减产的水平[ 14, 15] . 更值得关注的是, 对流层O3 增长问题近年来在东亚地区显得尤为突出[ 16] . 在O3 浓度持续升高不可避免的情况下, 如何有效缓解并科学控制由此引发的环境风险和粮食安全问题值得重视.
菌根是土壤真菌侵染植物营养根系形成的共生体, 特别是丛枝菌根( arbuscular mycorrhiza, AM) 在促进生态系统物质循环、生态系统恢复与重建、提高植物抗逆能力等方面具有积极的作用[ 17~ 19] . 农田不仅是AM 真菌的重要资源库, 而且具有广泛的AM 宿主和良好的环境条件, 因此AM 对农田生态系统具有很大的潜在影响力和应用价值[20] . 如果能充分利用AM 增强植物抗逆能力的优势, 通过生物手段达到减灾的目的, 对于控制O3 农田灾害将有积极的意义. 研究发现, O3 胁迫对豆科植物生长具有很大的不利影响[21] , 而接种AM 真菌能显著减轻O3 对蚕豆生长的胁迫[ 22] , 这表明接种AM 真菌在控制或缓解O3 农田灾害方面确有一定的应用前景. 那么, AM 真菌在人类重要粮食作物小麦上是否具有同样有效的应用潜力呢?
作为研究近地层大气特定成分变化对生态系统影响的科学工具, 20 世纪70 年代初推出的开顶式
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