東北地理所在高光效交替休閑種植模式提高土壤質量研究取得進展
農業管理措施影響土壤質量、作物生產力和農業生態系統功能。傳統耕作習慣造成土壤有機質下降，生物多樣性降低，增加土壤侵蝕和溫室氣體排放等。玉米高光效交替休閑種植模式是東北地理所自主研發的一種新型種植模式，通過改變行向和壟距，實施免耕和秸稈全量還田等管理措施，使得耕地輪作休耕，實現休閑種植、培肥地力和防風保水的目的。經過多年的大面積示范推廣，證明該模式既能增產，又能很好的保護耕地，具有顯著的經濟、社會和環境效益。
為了探究玉米高光效交替休閑種植模式對土壤質量的影響，作物生理與栽培學科組利用設置12年的玉米高光效交替休閑種植模式大田小區試驗，研究了該種植模式對土壤細菌和真菌群落結構和活性以及土壤理化和生化性質的影響。結果表明，玉米高光效交替休閑種植模式顯著增加了土壤有機質和微生物生物量碳含量，提高了土壤脲酶、轉化酶和酸性磷酸酶活性；土壤脲酶、轉化酶、蛋白酶、β-葡糖苷酶和磷酸酶活性以及微生物生物量具有明顯的季節性波動和垂直分布特征。同時，對土壤細菌和真菌進行MiSeq測序，表明玉米高光效交替休閑種植模式增加了細菌的豐富度和多樣性。該種植模式改變了12門、24綱、32目和75科的細菌群落及1門、4綱、12目和18科的真菌群落。在優勢門水平上，玉米高光效交替休閑種植模式增加了Actinobacteria、Gemmatimonadetes、Verrucomicrobia和Ascomycota相對豐度，但是降低了Bacteroidetes、Firmicutes和Basidiomycota相對豐度。同時，玉米高光效交替休閑種植模式中土壤假單孢菌、根瘤菌等一些有益菌的相對豐度要高于傳統種植模式。并且土壤細菌和真菌群落結構與土壤pH、有機質、N、P、微生物生物量和土壤酶活性呈顯著性相關。這些結果說明玉米高光效交替休閑種植模式通過改變土壤細菌和真菌群落結構、增加土壤酶活性和有機質含量，提高了土壤質量；同時也說明玉米高光效交替休閑種植模式是一種科學合理的保護耕地的管理措施，可為農田土壤培肥和農業可持續發展提供理論借鑒，也為加快轉變農業發展方式和調整優化農業結構提供技術支撐和示范樣板。
相關研究結果發表在European Journal of Soil Science和Archives of Agronomy and Soil Science上。研究得到了中國科學院青年創新促進會（2018264）、中國科學院重點部署項目（KZZD-EW-TZ-16）、吉林省科技發展計劃項目（20150101096JC）以及東北地理所特色研究所“一三五”規劃項目重點培育1“松嫩平原資源高效型作物生產模式研發與應用” 的聯合資助。
1.Zhu X, Sun L, Song F, Liu S, Liu F, Li X. Soil microbial community and activity are affected by integrated agricultural practices in China. European Journal of Soil Science, 2018, 69:924-935.
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ejss.12679
2.Sun L, Song F, Liu S, Cao Q, Liu F, Zhu X. Integrated agricultural management practice improves soil quality in Northeast China. Archives of Agronomy and Soil Science, 2018, doi: 10.1080/03650340.2018.1468077
論文鏈接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03650340.2018.1468077
圖1 種植模式對細菌（a）和真菌（b）群落結構的影響
圖2 細菌（a）和真菌（b）群落結構與土壤性質的RDA分析
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