盐碱地花生/棉花“等幅间作交替轮作”种植模式缓解连作障碍的土壤微生态机制

Peanut and cotton are important cash crops in China with strong tolerance to salinity stress while sensitive to continuous cropping. It would be of great importance to carry out the intercropping and rotation cropping pattern of peanut and cotton for the proper development and utilization of the saline-alkali soil and sustainable agriculture. In our previous experiments, we have already screened the best pattern of intercropping between peanut and cotton. This study will focus on the intercropping and rotation cropping patterns of peanut and cotton. The traditional methods of soil science and soil microbiology, as well as the modern molecular biology will be undertaken in order to reveal the changes of soil microbial community in this study. Additionally, the superior functional microorganisms would be explored. Then, the plant growth, root exudates, enzymes of plant soil, and transportations of soil water and salt would also be examined to further explain the alleviating effects of "Equal-width intercropping and rotation" cropping pattern of peanut and cotton in continuous cropping obstacles in saline-alkali soil. This research would be of great significance for this kind of cropping pattern to be extended and applied in saline-alkali soil.

花生和棉花是我国重要的经济作物，两者耐盐性较强，但不耐连作。在盐碱地实施花生棉花间作轮作种植模式对合理开发利用盐碱地，实现可持续发展意义重大。在前期筛选花生棉花间作适宜模式的基础上，本研究以滨海盐碱地花生棉花间作最优模式为研究对象，年际间交替轮作，采用传统的土壤学和土壤微生物学方法，结合现代分子生物学技术，利用土壤微生物高通量分析技术研究根际土壤微生物群落多样性的变化，发掘根际土壤优势功能微生物，解析根际土壤优势功能微生物在盐碱地花生/棉花“等幅间作交替轮作”种植模式缓解连作障碍中的关键作用；揭示植株生长、根系分泌物、土壤酶和土壤水盐运移的变化特征；进而阐明盐碱地花生/棉花“等幅间作交替轮作”种植模式缓解连作障碍的土壤微生态机制，为该模式在盐碱地大面积应用推广提供理论依据和技术支撑。

花生和棉花分别是我国重要的油料作物和纤维作物，两者耐盐性较强，但不耐连作。黄河三角洲滨海盐碱地农作区是我国华北平原重要的后备耕地和农业战略土地资源。在盐碱地实施花生棉花间作轮作种植模式对合理开发利用盐碱地、助力黄河流域生态保护和高质量发展意义重大。本研究以花生品种花育25号和棉花品种鲁棉研37号为试验材料，在滨海盐碱地设置不同花生棉花“等幅间作年际间交替轮作”种植模式，同时采用根系分隔处理方式，研究了其对棉花、花生植株生长、光合、衰老特性和产量品质及土壤土壤微生物特性的影响。研究结果表明，花生棉花“等幅间作交替轮作”能够通过地下部分根系互作提高花生和棉花的营养生长；间作较单作处理显著提高了花生和棉花主茎功能叶片的净光合速率，降低了胞间二氧化碳浓度，提高了叶绿素浓度；间作处理还显著提高了花生和棉花叶片抗氧化酶活性，降低了丙二醛含量，显著延缓了花生棉花叶片衰老。花生棉花“等幅间作交替轮作”显著提高了根际土壤微生物多样性和丰富度，其中细菌门丰度较大放线菌门和变形菌门与连作处理相比差异显著。不同间作隔根处理的土地当量比均大于1，表现出明显的间作优势，显著提高了产量和经济效益。花生长期连作降低了籽仁蛋白质、亚油酸含量以及油亚比，花生棉花“等幅间作交替轮作”种植模式显著缓解了连作对花生品质的不利影响，极大地缓解了盐碱地花生连作障碍。本研究的创新之处在于，结合了传统的作物学研究方法和土壤微生态学研究手段，系统阐明了盐碱地花生/棉花“等幅间作交替轮作”种植模式缓解连作障碍的土壤微生态机制。本研究的科学意义在于提出了一种新型的盐碱地花生棉花“等幅间作年际间交替轮作”种植模式，该种植模式的提出为进一步挖掘间作优势，并促使该种植模式在我国滨海盐碱地大面积应用推广提供了理论依据和技术支撑。