在氣候變化背景下,極端干旱發(fā)生的頻率和強(qiáng)度不斷增加,已導(dǎo)致全球森林生態(tài)系統(tǒng)中樹木大量死亡,嚴(yán)重影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和碳平衡。因此,研究樹木的抗旱及其生態(tài)適應(yīng)性管理技術(shù)對(duì)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的負(fù)面擾動(dòng)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
極端干旱將會(huì)擴(kuò)大空間和時(shí)間上土壤水分和物理狀況的波動(dòng),進(jìn)而影響植物生長、土壤可利用資源和土壤生物。科學(xué)家正致力于穩(wěn)定土壤生物群落和生態(tài)系統(tǒng)過程來維持目標(biāo)物種的養(yǎng)分吸收,從而提高目標(biāo)物種的生長,抵抗干旱的危害。
花椒(Zanthoxylum bungeanum)作為我國重要的經(jīng)濟(jì)樹種,廣泛種植于云南、貴州、重慶、四川、陜西、甘肅等省市適宜區(qū)域,對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民增收和脫貧致富起著重要的作用??茖W(xué)合理經(jīng)營花椒人工林,提高其穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益,延長花椒產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)?扶貧和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施的重要抓手?;ń吩跉夂虿▌?dòng)下尤其是極端干旱、極端降雨的情況下,生長不良、甚至死亡。中國科學(xué)院成都生物研究所生態(tài)過程與生物多樣性保育學(xué)科團(tuán)組潘開文課題組前期對(duì)花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)花椒間作大豆復(fù)合系統(tǒng)可提高目標(biāo)樹種花椒對(duì)極端降雨的適應(yīng)能力及恢復(fù)力,有利于應(yīng)對(duì)極端降雨的負(fù)面干擾。
成都生物所博士研究生孫鋒在導(dǎo)師潘開文的指導(dǎo)下,針對(duì)岷江上游地區(qū)花椒間作大豆、花椒間作苜蓿、花椒間作辣椒、花椒單作等4種花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)開展人工模擬干旱試驗(yàn),系統(tǒng)研究了干旱后不同花椒農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)對(duì)土壤微食物網(wǎng)恢復(fù)力的影響過程及其機(jī)制。結(jié)果表明,干旱對(duì)花椒單作和混作的土壤微生物量沒有顯著影響,但其顯著增加了土壤微生物抗性指數(shù)。在花椒間作苜蓿系統(tǒng)中,干旱顯著增加了線蟲總密度,以及植食線蟲、食真菌、食細(xì)菌線蟲密度;而在花椒間作大豆系統(tǒng)中,干旱顯著降低了土壤線蟲總密度、食細(xì)菌和食真菌線蟲密度。在干旱脅迫下,花椒間作苜蓿系統(tǒng)中,花椒葉片氮含量顯著高于花椒單作和其他混作系統(tǒng),這主要是因?yàn)槠溆休^高的微生物活性和凈氮礦化率。研究發(fā)現(xiàn),相鄰作物抗性特征的差異具有加和效應(yīng),并迅速反映在不同的土壤生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)程和目標(biāo)物種的養(yǎng)分吸收上。在干旱條件下,特定豆科植物間作管理,通過保持土壤生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)程可以穩(wěn)定目標(biāo)物種正常生長。此外,研究還表明,豆科植物在農(nóng)業(yè)間作中的有效性取決于所涉及的豆科植物的特異性,并可能在未來的氣候條件下受到不同的影響。就該研究而言,在干旱脅迫下,花椒間作苜蓿,可以通過苜蓿對(duì)土壤水分的重新分配、固氮等作用,穩(wěn)定土壤生物過程,減少干旱對(duì)土壤氮轉(zhuǎn)化的影響,為花椒提供充足的礦質(zhì)氮;花椒通過吸收更多的氮,啟動(dòng)生理生化抗旱機(jī)制,從而提高抵抗干旱的能力,減少干旱對(duì)其生長的負(fù)面影響。這一發(fā)現(xiàn)不僅為花椒間作系統(tǒng)的構(gòu)建和可持續(xù)經(jīng)營管理提供了重要依據(jù),也為樹木尤其是經(jīng)濟(jì)林應(yīng)對(duì)干旱脅迫提供了新的思路,即通過構(gòu)建高效的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)干旱的負(fù)面干擾。
該研究獲得國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(Grant No. 2016YFC0502101和2017YFC0505000)的支持和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Grant No. 31370632 和 31500517)資助。近日以Specific legumes allay drought effects on soil microbial food web activities of the focal species in agroecosystem 為題在線發(fā)表于國際期刊Plant and Soil,(2019)。
農(nóng)業(yè)網(wǎng)(Agronet.com.cn)微信掃一掃: 盡“掃”天下農(nóng)商情