长期杂草控制对稻茬麦田AMF群落结构的影响开题报告

1. 研究目的与意义

杂草作为农业生态系统中的重要组成部分，其一与作物存在养分竞争关系，从而不利于作物高产^[1]；其二能够维持农田生物多样性，一定程度上有效维持了农田生态的平衡性^[2]。为平衡农田杂草的生态利弊问题，采用农田杂草综合防治技术可把杂草控制在经济危害水平以下，从而实现作物增产和保护人畜健康的目的^[3]。为符合农业可持续发展的要求，可利用农田生态系统生物多样性来控制农田杂草，从而能够提高资源利用效率、提高农作物的抗性和品质、控制农业有害生物、提高土壤肥力以及减少温室气体排放等^[4]。因此杂草的综合防治技术有利于大田作物的清洁生产。杂草在农业生态系统中的生态功能具有多样性，然而，关于农田杂草是如何影响丛枝菌根真菌的群落结构几乎没有学者进行深入研究。

丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungi，amf）是一类在农田生态系统中具有广泛分布且数量丰富的土壤有益微生物，绝大数的陆生植物都能与其形成共生关系 ^[5-7]。amf与植物形成共生关系，从而产生多样化的生物与生态功能，它有助于植物吸收与代谢矿质元素，促进植物对有机物质的代谢利用，促进碳循环，影响植物群落结构，有助于植物适应各种胁迫，也能与土壤中的其它微生物产生互相作用^[8]。amf容易受到各种环境因子的调控，这其中主要包括土壤、气候和地理等环境因子^[9]。同样，施肥、灌溉、轮作、间作、土壤耕作、化学药剂使用等农业技术措施对农业生态系统中amf群落结构的影响也很巨大^[10]。

依据最新分类，amf可分为1 纲4 目11 科25 属259 种，从总体上可见其物种的多样性，同时不同生境及不同宿主植物下也具有不同的amf物种多样性^[11]。在农田生态系统中，amf具有物种多样性、形态多样性以及功能多样性^[12]。开展各种生态系统中amf的生物多样性的研究需要不断进行深入，这样才能更好地将其大规模地运用到生产实践中去^[11]。

2. 研究内容和预期目标

项目研究的目标

1） 揭示杂草控制下的amf群落组成特点，探讨农田杂草对amf多样性的影响，为大田杂草综合防治和作物清洁生产提供一些基础理论依据。

2） 强化自己的独立科研能力，即提高自己在科学思维、研究思路、试验方案设计与组织实施、动手操作、数据获取与分析、论文撰写等方面的能力，进而增强自己的科研创新能力。

3. 研究的方法与步骤

研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析

研究方法

采用田间小区随机区组试验法，结合分子生物学手段研究。

技术路线

见附件。

实验方案

1）实验材料

南粳5055，扬麦13

2）实验地点

江苏沿江地区农业科学研究所（南通市农业科学研究所，江苏如皋薛窑）

3）实验设计

南农大1998年开始试验。杂草处理水平5种，重复4次。共有5*4=20个处理。5种水平处理方式如下：

① 无草处理区（灌水中有网）：保持一直无草【去除风媒 水媒杂草种子；人工除草与施用除草剂相结合】。用网将入水口的杂草种子拦截下来，网80目，除草方式是人工除草与化学除草。这个处理且在小区周围围上一米高的网，防风媒草籽的进入。

② 无草处理区（灌水中无网）：保持一直无草 【人工除草与施用除草剂相结合】。不挡水中草籽，除草方式同上。一年两次除草，麦季用异丙隆、使它隆，稻季用苯酰胺、吡嘧磺隆、稻洁，对双子叶稻田杂草用二甲四氯和唑草酮。

③ 除草剂处理区（灌水中有网）：单用除草剂 【去除水媒杂草种子；单用除草剂】。

④ 人工除草区（灌水中有网）：【去除水媒杂草种子；人工除草】。

⑤ 对照区（一直不除草）。

田间示意图：

4）测定指标

物种丰富度、多度、香农指数等

可行性分析

1) 选题及实验设计：

本研究旨在揭示稻麦两熟制杂草控制对AMF群落结构的影响。在选题上，前人对农田杂草及AMF的生态功能分别进行了相关研究，都肯定两者对农业生产有着重大影响，这为本课题提供了重要的理论基础，具有可行性。在实验设计上，采用田间小区随机区组试验，符合田间试验设计原则，能准确估计试验处理效应，具有代表性。

2) 已有实验条件：

指导教师所在课题组在耕作与农田生态研究领域的研究经验丰富，研究技术体系相对成熟。具有长期定位大田试验研究基地（江苏如皋薛窑），并且已经开展了18 年长江中下游地区稻麦连作田杂草生态的研究，形成了特殊的土壤生态体系，为本研究的顺利开展奠定了坚实基础。

4. 参考文献

农田杂草和amf的生态效应的单独研究已经比较充分，但两者的结合研究较少。

本课题从amf的多样性角度来分析长江中下游地区稻麦连作田的杂草生态，具有创新性。

基于此研究结果，可以扩充现在杂草的综合防治技术，为大田清洁生产提供部分基础理论依据。

5. 计划与进度安排

本研究计划一年内完成。

1） 2022年7月初-2022年8月中旬确定课题，进行文献收集及阅读,完成对课题的全面分析工作。

2） 2022年8月中旬-2022年9月末 进行大田土壤样品预处理，提取土壤dna。