CN114547538A - 一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 - Google Patents
一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114547538A CN114547538A CN202210127735.5A CN202210127735A CN114547538A CN 114547538 A CN114547538 A CN 114547538A CN 202210127735 A CN202210127735 A CN 202210127735A CN 114547538 A CN114547538 A CN 114547538A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- soil
- vegetation
- loess
- water
- interlayer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 238000005065 mining Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 34
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims abstract description 30
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000009331 sowing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 21
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 20
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 20
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 17
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 17
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 12
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 6
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 claims description 6
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 241001558929 Sclerotium <basidiomycota> Species 0.000 claims 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 12
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 241001123597 Funneliformis mosseae Species 0.000 description 7
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 5
- 239000002068 microbial inoculum Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 241000222195 Ascochyta Species 0.000 description 3
- 208000003643 Callosities Diseases 0.000 description 3
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 3
- 206010020649 Hyperkeratosis Diseases 0.000 description 3
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 3
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 241001674906 Funneliformis Species 0.000 description 2
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000219146 Gossypium Species 0.000 description 1
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 241000082085 Verticillium <Phyllachorales> Species 0.000 description 1
- 235000007244 Zea mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000000155 isotopic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Inorganic materials [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000010496 root system development Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
- G06F17/10—Complex mathematical operations
- G06F17/11—Complex mathematical operations for solving equations, e.g. nonlinear equations, general mathematical optimization problems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
- G01N33/246—Earth materials for water content
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
- G06Q50/26—Government or public services
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Computational Mathematics (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Algebra (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
Abstract
本发明涉及一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，所述方法包括：土壤剖面自地表0‑20cm深度的砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀；将所述土壤20‑40cm处的深度设置为黄土夹层，即黄土夹层的厚度为20cm，40cm以下均为砂土层；在所述土壤中播种，待植被收获后，采集所述植被和土壤样品进行测定，利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究植物水分吸收特征，获得接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响。本发明提供的一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，可以显著提高植被水分吸收深度与比例，对西部干旱半干旱煤矿区生态重建具有积极的指导意义，并且方法简单易行，能大范围推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及地质环境和生态修复领域，具体涉及一种干旱矿区提高植被水分利用试验方法。
背景技术
在我国能源结构中，煤炭在一次能源生产和消费中一直占据主导地位，并且在今后很长一段时间内继续保持其较强的竞争优势。预计在“十四五”期间，煤炭仍将占到我国一次能源生产和消费的一半以上。我国约80％的煤炭资源分布在西部干旱半干旱地区，而西部地区水资源占有量仅为全国的3.9％，在如此大规模高强度的开采下，导致水资源和生态系统严重破坏。同时，对土壤微生物的生长、代谢以及生物群落的多样性和稳定性产生较大负面作用。
西部干旱半干旱煤矿区气候干旱，蒸发强烈，降雨较为集中，在这种条件下，植被生长的基本用水常常不能满足，土壤水分亏缺问题已然成为矿区植被恢复和土地复垦的制约因素，矿区受损土地需要土地整理与修复，重构合适的土层结构成为植物生长的必需条件，即重构土层既可有利于植物根系的伸展和吸收功能，又能保蓄涵水。
发明内容
本发明旨在针对干旱矿区重构土层的土壤水分亏缺，植物对水分利用较低的问题，提供一种接种丛枝菌根真菌(AMF)与黄土夹层联合提高植被对深层水分利用比例的方法。
本发明提出的一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，包括：
土壤剖面自地表0-20cm深度的砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀；
将所述土壤20-40cm处的深度设置为黄土夹层，即黄土夹层的厚度为20cm，40cm以下均为砂土层；
在所述土壤中播种，待植被收获后，采集所述植被和土壤样品进行测定，利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究植物水分吸收特征，获得接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响。
根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括：
设置不同处理与所述接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理实验对比，包括不接种丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理、不接种丛枝菌根真菌及设置所述黄土夹层处理、接种所述丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理；
所述土壤为1m厚土层，地表下0-20cm和40-100cm处均为砂土，20-40cm处为所述黄土夹层；
在所述植被生长期，每3天地表灌溉100ml，并且在所述土壤底部持续供水42天后停止供水及地表灌溉。
根据本发明的一种实施方式，所述稳定氢氧同位素示踪技术包括测定所述植被和土壤样品水的δ18O和δ2H；
根据所述植被水的δ18O和δ2H与所述土壤水的δ18O和δ2H在土壤剖面上的交点，推断植被的水分主要来源深度；通过MixSIAR模型分析植被对不同深度土壤水分的吸收比例；
利用MixSIAR模型确定所述植被对不同深度土壤水分的吸收比例，包括：将实测的不同深度土壤水和植被水的δ2H和δ18O值，以及不同深度土壤水源的平均同位素判别值即标准误差作为MixSIAR模型的输入数据进行分析。
根据本发明的一种实施方式，所述砂土中加入所述丛枝菌根真菌菌剂时，所述丛枝菌根真菌菌剂与所述砂土的质量比为0.03-0.08:1，优选为0.05:1。
根据本发明的一种实施方式，所述砂土与黄土夹层的密度均为1.3-1.8g·cm-3，优选为1.6g·cm-3。
根据本发明的一种实施方式，所述黄土夹层的土壤质地为粒径2～0.1mm含量占16％、粒径0.1～0.01mm含量占77％和粒径小于0.01mm含量占7％。
根据本发明的一种实施方式，所述丛枝菌根真菌菌种为摩西管柄囊霉，所述丛枝菌根真菌菌剂的孢子密度为120-150个/g菌剂。
根据本发明的一种实施方式，所述种子为玉米品种先玉335。
根据本发明的一种实施方式，所述植被样品进行δ2H和δ18O测定时，植被应优选根茎结合处的非绿色部分进行测定。
根据本发明的一种实施方式，采集土壤样品时，在植被下方土壤剖面中按照每10cm深度采集土壤样品。
本发明提出的一种干旱矿区重构土层提高植被水分利用的试验方法，对西部干旱半干旱煤矿区矿山环境恢复治理与生态重建具有积极的指导意义，并且方法简单易行，能大范围推广应用，具有极高的环境和社会价值。
附图说明
图1为本发明实施例土壤水与植物水δ18O对比示意；
图2为本发明实施例土壤水与植物水δ2H对比示意；
图3为本发明实施例不同处理下植被对不同深度土壤水分吸收比例示意。
具体实施方式
对下述实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质思想。
为解决上述问题，本发明提出一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，通过接种丛枝菌根真菌和黄土夹层来联合提高西部干旱半干旱矿区重构土层植被水分利用深度和比例，对于生态恢复具有较好的现实生态意义。
植物水分吸收深度与比例试验的方法，具体可包括以下步骤：
1)重构土层的黄土夹层设置
灭菌后的土壤风干，重构1m厚土层，地表下0-20cm和40-100cm处均为砂土，20-40cm处为黄土，黄土厚度为20cm。
2)AMF的接种设置
地表下0-20cm处砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀。
3)植被水分供应与样品采集
将种子消毒后催芽播种。水分在植被生长期适量供应，为了确保根系发育，苗期每3天上层地表灌溉100ml水，并通过土层底部向上供水，供水高度20cm。在出苗生长42d后停止地表灌溉，同步停止底部供水。植被生长80天收获。在植被下方土壤剖面中按照每10cm深度采集土壤样品。
4)植被水分利用深度与比例的测定
将采集的植被和土壤样品进行δ2H和δ18O测定，从而判断接种菌根与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响
在一些实施方案中，上述方法中，所述砂土与黄土的密度为1.3-1.8g·cm-3，优选为1.6g·cm-3。
在一些实施方案中，上述方法中，所述黄土土壤质地为：粒径2～0.1mm含量占16％、粒径为0.1～0.01mm含量占77％、粒径小于0.01mm含量占7％。
在一些实施方案中，上述方法中，所述丛枝菌根真菌菌种为摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)，所述丛枝菌根真菌菌剂的孢子密度为120-150个/g菌剂。
在一些实施方案中，上述方法中，所述砂土中加入所述丛枝菌根真菌菌剂时，所述丛枝菌根真菌菌剂与所述砂土的质量比为0.03-0.08:1，优选为0.05:1。
在一些实施方案中，上述方法中，所述种子为玉米品种先玉335。
在一些实施方案中，上述方法中，所述植被进行δ2H和δ18O测定时，玉米应优选根茎结合处的非绿色部分进行测定。
下述更具体实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的仪器、试剂和材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中的实验，均设置三次重复实验，结果取平均值。
玉米品种为山东登海先锋种业有限公司生产的先玉335(品种权号：CNA20050280.8)。
试验供试丛枝菌根真菌菌种为摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)。下述实施例中采用的丛枝菌根真菌菌剂为含有宿主植株(玉米)侵染根段、孢子和菌丝的砂土混合物。
在中国丛枝菌根种质资源库的编号为BGC XJ01，含有摩西球囊霉(Glomusmosseae)BGC XJ01的菌剂中，摩西球囊霉(Glomus mosseae)BGC XJ01的孢子密度为125个/克菌剂。“崔卫东,龙宣杞,侯新强等.黄萎病原菌胁迫对丛枝菌根化棉花幼苗根部防御性酶及超微结构的影响.新疆农业科学,2009,46(6):1235-1244”一文中记载有摩西球囊霉(Glomus mosseae)BGC XJ01。公众可从中国丛枝菌根种质资源库购买获得。摩西球囊霉(Glomus mosseae)BGC XJ01与摩西管柄囊霉(Funneliformis mosseae)BGC XJ01是同一种菌，后者是后来重新分类后的命名。
试验供试黄土夹层的土壤质地为黄土，采集位置为陕西省咸阳市泾阳县。
实施例
研究接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对提高玉米水分吸收深度与比例的影响。
1)试验方案
试验在西安科技大学西部矿山生态环境修复研究院温室进行，日均温在16-31℃之间。使用的砂土和黄土理化特性，见表1。供试土壤在121℃和100kPa进行2h(小时)灭菌，消除土著AMF对试验的影响。将灭菌后的土壤风干，过2mm筛后加入以NH4NO3、KH2PO4、KNO3配置营养液作为底肥，用量控制为土壤中N、P、K质量分数分别为100、30、150mg·kg-1，充分混合。
将植被生长室40×5×100cm(长×宽×高)有机玻璃板清洗消毒。顶部预留10cm空间用以提供植物生长。生长室剩余90cm高按照设计密度(1.6g·cm-3)装填砂土，其中生长室地表以下0-20cm处砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，丛枝菌根真菌菌剂与砂土的质量比为0.05:1，将菌剂与砂土混合均匀。当为黄土夹层处理时，将生长室地表以下20-40cm处砂土换填为黄土，设计密度与砂土相同。
玉米种子在播种前用10％H2O2浸泡消毒10min，然后用去离子水清洗3-5次，在25℃黑暗培养箱中培养1d，催芽播种。在生长室中心挖2-3cm深的1个孔，每孔播种3颗种子，待玉米三叶期时间苗为1株。
表1供试土壤的理化性质
试验共设置了4组处理：不接种AMF-无黄土夹层(CK-NL)、不接种AMF-黄土夹层(CK-LL)、接种AMF-无黄土夹层(AM-NL)和接种AMF-黄土夹层(AM-LL)。每组三次重复实验。
在玉米生长期，为了确保根系发育，每3天地表灌溉100ml，并且生长室底部通过马氏瓶持续供水42天后，停止地表灌溉并撤除马氏瓶。模拟矿区土壤水分亏缺对植物根系生长的影响。玉米生长80d时收获。
2)土壤和植物水分采集
当玉米收获时，分别采集植物与土壤样品。具体方法为：①土壤样品：在植物下方土壤剖面中按照每10cm进行分层取样，取样点应竖直，将采集的土壤样品迅速装入样品瓶中，瓶口用脱脂棉塞紧，迅速放入冷冻室保存(-20℃)。采样量为20-30ml土壤。②植物样品：采集玉米根茎结合处的非绿色部分，长度为5-10cm，将采集的样品迅速装入样品瓶中，瓶口用脱脂棉塞紧，迅速放入冷冻室保存(-20℃)。
3)指标测定及模型建立
使用低温真空蒸馏法(土壤-植物水真空抽取系统LI-2000)抽提土壤样品和植物样品中的水。将抽提得到的液态水经过0.45-μm水系PES过滤器转移到1.5mL标准瓶中，密封冷藏保存。然后利用液态水同位素分析仪(LGR912-0008,ABB Ltd,Canada)对标准瓶中土壤和植物水进行氢氧稳定同位素测定，仪器的测量精度为±0.1‰(δ2H)和±0.3‰(δ18O)。
利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型能够定量研究不同处理下植物水分吸收特征。MixSIAR模型来确定植物使用水源的深度，将实测的不同深度土壤水和植物根茎结合部水的δ2H和δ18O，以及不同深度土壤水源的平均同位素判别值(标准误差)作为MixSIAR模型的输入数据。
4)结果分析
不同处理土壤水和植物水的δ18O和δ2H的剖面变化结果，如图1和2所示。土壤中δ18O在1.62‰到-18.43‰之间，平均为-11.00‰；δ2H的变化范围为-57.75‰至-145.31‰，平均为-96.54‰。可以看出，土壤水中的同位素组成随着土壤深度的增加而逐渐减小。我们通过对玉米根茎结合部水同位素的分析发现，在不同处理中玉米茎δ18O和δ2H分别在-2.05‰～-12.83‰和-52.16‰～-120.88‰之间。根据土壤水和植物水的δ18O和δ2H在土壤剖面上的交点，推断不同处理玉米的大部分水来自于0-20cm和20-40cm土层。但是这种图形推理的方法仅表示了玉米主要的吸水深度，当水源同时来自多个土层时，可能无法解释贡献比例问题。
因此，通过MixSIAR模型分析了不同处理下植被对不同深度土壤水分吸收比例(图3)。可以看到，CK-NL处理中玉米从地表以下0-20cm土壤中吸收的水分比例最大(76.4％)；AM-LL处理中，玉米水分吸收最多的为20-40cm(40％)。对比有黄土夹层和无黄土夹层处理，发现有黄土夹层使得20-40cm、＞40cm土壤水分吸收比例分别增加了20.5％和8.5％。对比接种AMF和不接种AMF处理也发现相同的规律，接种AMF处理使得20-40cm、＞40cm土壤水分吸收比例分别增加了20.0％和11.2％。接种AMF和黄土夹层处理对20-40cm、＞40cm土壤水分吸收比例的促进是最显著的，比CK-NL处理对20-40cm、＞40cm土壤水分的贡献分别增加了28.9％和15.3％。
表明接种AMF与黄土夹层联合处理对植被水分利用的最大，其次是单独接种AMF处理，最后是单独黄土夹层处理。
以上数据说明通过接种AMF与黄土夹层联合处理可以改变植被水分利用方式和比例。
本发明提供的一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，可以改善西部干旱半干旱煤矿区重构土层的植被水分吸收方式与利用比例，对煤矿区生态重建具有积极的指导意义，并且方法简单易行，能大范围推广应用。
Claims (10)
1.一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述方法包括：
土壤剖面自地表0-20cm深度的砂土中加入丛枝菌根真菌菌剂，将菌剂与砂土混合均匀；
将所述土壤20-40cm处的深度设置为黄土夹层，即黄土夹层的厚度为20cm，40cm以下均为砂土层；
在所述土壤中播种，待植被收获后，采集所述植被和土壤样品进行测定，利用稳定氢氧同位素示踪技术以及MixSIAR模型定量研究植物水分吸收特征，获得接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理对植被水分吸收深度与比例的影响。
2.根据权利要求1所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，
所述方法还包括：
设置不同处理与所述接种丛枝菌根真菌与黄土夹层处理实验对比，包括不接种丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理、不接种丛枝菌根真菌及设置所述黄土夹层处理、接种所述丛枝菌根真菌及无黄土夹层处理；
所述土壤为1m厚土层，地表下0-20cm和40-100cm处均为砂土，20-40cm处为所述黄土夹层；
在所述植被生长期，每3天地表灌溉100ml，并且在所述土壤底部持续供水42天后停止供水及地表灌溉。
3.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述稳定氢氧同位素示踪技术包括测定所述植被和土壤样品水的δ18O和δ2H；
根据所述植被水的δ18O和δ2H与所述土壤水的δ18O和δ2H在土壤剖面上的交点，推断植被的水分主要来源深度；通过MixSIAR模型分析植被对不同深度土壤水分的吸收比例；
利用MixSIAR模型确定所述植被对不同深度土壤水分的吸收比例，包括：将实测的不同深度土壤水和植被水的δ2H和δ18O值，以及不同深度土壤水源的平均同位素判别值即标准误差作为MixSIAR模型的输入数据进行分析。
4.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述砂土中加入所述丛枝菌根真菌菌剂时，所述丛枝菌根真菌菌剂与所述砂土的质量比为0.03-0.08:1，优选为0.05:1。
5.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述砂土与黄土夹层的密度均为1.3-1.8g·cm-3，优选为1.6g·cm-3。
6.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述黄土夹层的土壤质地为粒径2～0.1mm含量占16％、粒径0.1～0.01mm含量占77％和粒径小于0.01mm含量占7％。
7.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述丛枝菌根真菌菌种为摩西管柄囊霉，所述丛枝菌根真菌菌剂的孢子密度为120-150个/g菌剂。
8.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述种子为玉米品种先玉335。
9.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，所述植被进行δ2H和δ18O测定时，选根茎结合处的非绿色部分进行测定。
10.根据权利要求1或2所述的干旱矿区提高植被水分利用的试验方法，其特征在于，采集所述土壤样品时，在植被下方土壤剖面中按照每10cm深度采集。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210127735.5A CN114547538A (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210127735.5A CN114547538A (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114547538A true CN114547538A (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=81673586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210127735.5A Pending CN114547538A (zh) | 2022-02-11 | 2022-02-11 | 一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114547538A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115598308A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-01-13 | 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站）（Cn） | 一种基于示踪技术检测作物根系水分来源的方法 |
-
2022
- 2022-02-11 CN CN202210127735.5A patent/CN114547538A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115598308A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-01-13 | 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站）（Cn） | 一种基于示踪技术检测作物根系水分来源的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Arbuscular mycorrhizal fungi improve the growth and drought tolerance of Zenia insignis seedlings under drought stress | |
| Bi et al. | Plant growth and their root development after inoculation of arbuscular mycorrhizal fungi in coal mine subsided areas | |
| Kapoor et al. | Glomus macrocarpum: a potential bioinoculant to improve essential oil quality and concentration in Dill (Anethum graveolens L.) and Carum (Trachyspermum ammi (Linn.) Sprague) | |
| Jasper et al. | Phosphorus and the formation of vesicular-arbuscular mycorrhizas | |
| CN109429971B (zh) | 丛枝菌根真菌菌剂的制备方法 | |
| Barazetti et al. | Formulations of arbuscular mycorrhizal fungi inoculum applied to soybean and corn plants under controlled and field conditions | |
| WO2022174564A1 (zh) | 一种离子型稀土尾矿区的修复材料、修复方法和应用 | |
| CN113337420A (zh) | 一种复合固氮微生物菌剂及其制备方法与应用 | |
| CN114547538A (zh) | 一种干旱矿区提高植被水分利用的试验方法 | |
| Bi et al. | Combined arbuscular mycorrhizal inoculation and loess amendment improve rooting and revegetation post-mining | |
| Carrara et al. | Arbuscular mycorrhizal species vary in their impact on nutrient uptake in sweet corn (Zea mays) and butternut squash (Cucurbita moschata) | |
| CN110892805A (zh) | 一种提高玉米种子萌发耐盐性生物刺激素制备及应用方法 | |
| CN107966525B (zh) | 一种13co2量化脉冲标记植物的方法 | |
| Liang et al. | Long-term effect of an ectomycorrhizal inoculum and other treatments on survival and growth of Populus hopeiensis Hu et Chow | |
| CN101569284A (zh) | 以砂为基质菌根化烟苗的生产方法 | |
| Gholinezhad et al. | Effect of mycorrhizal fungi on sesame productivity under water stress in low-input agriculture system | |
| Ruiz-Lozano et al. | Viability and infectivity of mycorrhizal spores after long term storage in soils with different water potentials | |
| CN116114535A (zh) | 视黄醇在促进松属植物-乳菇共生体系的合成和/或生长中的应用 | |
| CN114231465A (zh) | 一种提升作物对抗缺铁胁迫能力的微生物制剂及其应用 | |
| CN103333805B (zh) | 一种杉木林地优势内生菌根菌的扩繁方法 | |
| Zhao et al. | Aeration irrigation can improve growth of table grape cv. Red Globe (Vitis vinifera L.) in greenhouse | |
| CN113115691A (zh) | 一种极寒草原区am真菌诱集培养的方法 | |
| Duan et al. | AM fungus promotes wheat grain filling via improving rhizospheric water & nutrient availability under drought and low density | |
| Marathe et al. | Effect of different microbial inoculants on soil properties, nutrient acquisition and growth of pomegranate (Punica granatum) | |
| CN112222182A (zh) | 褐环乳牛肝菌及其与植物联合修复重金属污染场地的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |