《間作體系中根際pH誘導有機磷活化的微生物過程研究》是依託中國農業大學，由唐曉燕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：間作體系中根際pH誘導有機磷活化的微生物過程研究
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：唐曉燕
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磷的利用效率低是制約磷資源高效利用和糧食增產的關鍵因素。禾本科-豆科作物鞏櫃間作能夠提高磷的生物有效性，因為間作豆科作物根際酸化不僅增強土壤磷的活化，而且影響微生物活性，但是根際pH的變化如何介導間套作根際微生物過程，進而促進根際土壤磷的活化和高效利用鮮有報導。定量揭示根際pH變化誘導微生物過程促進有機磷活化過程是深入理解間作提高磷利用效率的關鍵問題。本研究通過根盒和盆栽實驗，以廣泛種植的小麥-鷹嘴豆間作體系為研究對象，綜合採用非侵入式光學感測器pH實時連續測定、酶譜法測定鹼性磷酸酶活性、高通量測序和qPCR定量分析解磷細菌基因的表達等方法，系統研究小麥-鷹嘴豆間作體系中，根際pH變化對參與磷循環菌群的空間分布，鹼性磷酸活性和空間分布，解磷細菌功能基因表達的影響，揭示不同pH下解磷細菌和鹼性磷酸酶如何參與根際有機磷的活化。為理解間套作體系中磷高效利用和實現高產高效提供科學坑放應依據。
結題摘要
本項目圍繞“間作體系中根際pH誘導有機磷活化的微生物過程研究”這一重點，從根際pH時空變異、根際微生物時空變異及pH和功能菌群協同提高間作磷有效性的機制三個方面開展了以下根際營養機理研究：（1）利用原位實時連續定量根際pH的方法，揭示了間作體系中根際pH和速效磷的時空變異規律；（2）探究在根際尺度上pH變化對細菌地理格局的影響，揭示了根際pH對微生物群落結構的影響機制；（3）不同供氮梯度下根際pH和功能菌群協同提高間作磷有效性的機制；（4）通過整合分析定量化豆科/禾本科間作對提高磷有效性的貢獻照嘗套晚及其影響因素。主要取得了以下重要進展：（1）建立根際pH原位諒少去實時連續無損測定技術灑挨充，檢測小麥/鷹嘴豆間作體系根際pH的時空變異規律，及其與根際速效磷在時空變異上的關係，定量化根系誘導的pH變化對磷活化的有效距離；（2）以3mm為單元無損檢測根際pH變化和微生物菌群（r-策略細菌和k-策略細菌）的豐度，研究發現r-策略細菌（擬桿菌門, β-變形菌門和硬壁菌門）具有相同的空間變化規律，其豐度和根際pH負相關和根際真菌的豐度成正相關；而k-策略細菌不受根際pH變化和真菌豐度的影響；（3）在豆科/禾本科間作提高磷有效性的機制研究上有了新的進展，證明根際磷有效性的變化依賴於供氮水平，豆科作物固氮誘導的根際酸化提高單作鷹嘴豆根際磷有效性，根際微生物量磷庫的增加和參與磷循環的菌群豐度的增加（BPP和硬壁菌門）在未發生根際酸化的根際提高磷有效性；（4）整合田間豆科/禾本科間作數據，定量化間作體系磷吸收效率、利用效率及其吸收的磷向產量的轉化效率的影響，其中間作下磷吸收的淨增加量為5.41 kg/ha，淨院姜采增產量為3.18 t/ha，C3C4組合以及與根際活化能力強的豆科作物間作能增加這些優勢，隨著供磷量的增加土地利用效率降低，而磷吸收的淨增加戀習挨罪量呈相反的趨勢，這為間套作物種的選擇和管理提供了理論依據和技術支撐。研究結果已經提交到Plant & Soil， Agricultural Ecosystems & Environment，Soil Biology & Biochemistry 等期刊，培養研究生2名。
