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原文：Duchene, O., Celette, F.,Barreiro, A., Dimitrova Mårtensson, L., Freschet, G., & David, C. (2020).Introducing Perennial Grain in Grain Crops Rotation: The Role of RootingPattern in Soil Quality Management. Agronomy, 10(9),1254. doi:10.3390/agronomy10091254 编译：魏思嫄、李颖 2020年8月26日，Agronomy杂志发表了来自法国ISARA农业生态与环境研究小组的 Olivier Duchene 和Florian Celette等人题为“Introducing Perennial Grain in Grain Crops Rotation: The Role ofRooting Pattern in Soil Quality Management”的研究成果。该研究通过比较多年生谷物和一年生作物的早期根系发育差异，证明了在作物轮作中定期地短期内种植多年生植物有可能长期的改善土壤的健康状态和肥力状况。这对于如何更好的开展多年生农业和新型轮作农业系统来说，给出了新的思路。 研究人员通过以中间偃麦草(Thinopyrumintermedium (Host) Barkworth & D.R. Dewey)为实验材料来研究根系系统以及其与土壤环境间的互作。在研究生根系统时，使用了形态学的根系特征（例如，特定长度，长度密度，组织密度，直径，垂直分布），并被认为是植物土壤互作过程的良好指标（例如，渗出、水分和养分吸收、组织可分解性），并有助于讨论植物群落可能提供的生态系统服务（例如，土壤团聚体、保水性、碳储存）（图一）。作为补充，土壤微生物指标也用于显示土壤与根的相互作用。微生物生物量、群落结构和分解代谢多样性是特别用于研究碳和氮循环。菌根真菌是有益的根际共生物，参与根系功能并通过其菌丝网络影响土壤。 图一、相关的根性状和微生物指标对土壤生态系统过程的影响 与一年生谷物相比，中间偃麦草拥有更浓密更深的根系，这表明其对地下部分的输入更高；并且在其早期生长发育阶段，土壤中的微生物群落多样性增加，表明土壤功能已然得到改善。试验田设置在法国东南部的Maubec， 土壤为棕色的沙土，含有2.4%的有机质，pH值为6.7。直接播种三年期的一年生谷物，与油菜-冬小麦-冬黑麦/大麦一年生作物轮作。实验结果表明，与一年生小麦相比，多年生谷物的根系生物量更高。在多年生谷物生长下的土壤，每个土壤层的根系生物量都较高，导致根总生物量增加了三倍以上。从根冠比来看，多年生谷物的根占春季第一个生长季节生产的地上生物量的 38.6％，而同期一年生小麦占24.4％，而第二个春季则增加到55.3％，而一年生黑麦为22.9％（图二）。而在每个土壤深度中，被根部定植的土壤百分比和总根的百分比在第二个春季生长季节观察到的结果表明了，除了表土层外，多年生谷物种植下的所有土壤层的定植率均显著提高。而通过对土壤微生物的标记检测显示，与一年生作物相比，多年生作物的真菌生物量、微生物生物量均显著高于一年生作物。 图二、在两个作物季节下，一年生和多年生谷物的平均根干生物量（a）和地上干生物量（b）。★表示一年生和多年生谷物之间的统计差异（事后分析）。误差线表示标准误差，深度从0到100厘米。 综上所述，在种植的两年内，多年生作物中间偃麦草通过向地下部分分配了更多的同化物并对不同层次的土壤均产生了不同于一年生作物的影响，土壤微生物群落的丰度得到一定增加。这使得通过种植中间偃麦草来保护土壤环境并控制侵蚀程度成为了可能，其较高的根长密度和较高的真菌生物量可以改善土壤团聚体结构，固定碳元素和氮元素，提高水的渗透和保持能力，增加土壤的稳定性和耐水蚀能力。虽然由于微生物的变化较弱，也主要限制在表层土壤中，因此短期内是否对土壤有增肥的效果不能凭借此实验下结论。但仍然证实了，通过在一年生作物轮作系统中加入多年生作物是会对土壤环境产生相对积极的影响。 |
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