1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）
植物与土壤之间的相互作用是决定植物生长的重要因素，影响着植物和种群动态。植物能够改变土壤特性，同时，土壤也会影响植物的生长，两者间存在各种各样的相互影响。这种植物通过改变土壤生物及非生物土壤性质而影响其本身、其后代以及其他物种的机制成为植物-土壤反馈[1]。植物与其生长相关的土壤微生物间存在复杂的反馈，这些反馈维持着植物群落的动态平衡和生态系统进程。植物与土壤微生物群落间的协同作用与拮抗作用的平衡决定着正负反馈。如果植物引起的土壤环境的改变提高了其自身的生长，这种现象称为正反馈；相反的一种植物生长在其它植物生长的土壤中时比在自己生长的土壤中生 长的更好的现象称为负反馈[2]。
气候作为影响生物生长和物种分布的主导因子，其变化有极大的可能会改变植物与土壤微生物群落的组成以及两者之间的相互作用。虽然气候是影响植物-土壤反馈的重要因素，但是现有的关于反馈的研究中，大多数都是考察土壤微生物群落与植物之间的正负反馈[3]，很少有研究能够阐明气候是如何影响反馈的以及气候改变对反馈产生了多大的影响。而气候变化会造成土壤微生物群落的改变，例如引起介导植物养分供应的腐生微生物或病原微生物的改变，而明确这些导致反馈变化的基础微生物过程是具有挑战性的，甚至需要确定各种土壤生物组成对反馈的单独影响[4]。
气候变化可以通过多种机制改变微生物介导的植物-土壤反馈的强度和方向。例如，极端气候（如反复干旱）导致的微生物群落的变化会调整植物-土壤反馈的强度和方向，从而改变植物间的相互影响[5-7]。土壤微生物对干旱的适应，会使微生物群落中的丛枝菌根真菌和土壤细菌共生体的比重增加，从而提高了植物的适应性，植物对干旱的耐受程度有所增加[8-9]。增温和降水变化也可以通过改变根系与互利共生体的关联或解除范围扩展植物与宿主群落的配对，影响植物-土壤反馈，从而改变植物与植物之间的相互作用[10]。气候变化引起的植物生理和物候变化虽然知之甚少，但是可以通过根际沉积改变土壤微生物群落，从而影响微生物介导的植物-土壤反馈和将土壤和植被对反馈的影响转变为气候变化对反馈的影响的能力[11-12]。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标在于研究田间作物及杂草与受二氧化碳升高与温度增加影响改变的土壤微生物的相互影响，以及田间作物与杂草的不同变化。
在农业生态系统中，通过田间作物及杂草与土壤的反馈，探寻作物与杂草不同的生长模式与反馈机制，并采取改变土壤微生物等生物手段，减少田间杂草的生长，保证作物的产量与质量。同时，研究二氧化碳上升与温度增高等气候变化带来的土壤微生物的改变，使植物-土壤反馈产生了这样的变化，探寻气候变化会对农业生态系统带来何种影响。
拟解决的问题：（1）二氧化碳升高情况下土壤微生物的改变对植物-土壤反馈产生的影响；（2）温度增加情况下土壤微生物的改变对植物-土壤反馈产生的影响；（3）二氧化碳升高和温度增加交互情况下土壤微生物的改变对植物-土壤反馈产生的影响；（4）通过改变土壤微生物，改变植物-土壤反馈，从而解决田间杂草的问题。
3. 研究的方法与方案
该实验是基于野外田间实验进行的温室盆栽实验。野外田间实验是位于江苏省常熟市古里镇进行的在田间开放条件下二氧化碳浓度和温度升高对稻麦轮作系统的影响实验。
该地农业生态系统的种植体系为冬小麦-水稻轮作系统，因此选择小麦作为本次实验田间作物的代表物种。且基于当地农田的实地考察后，选择千金子和稗草两种田间最为常见的杂草物种作为实验物种。
本实验所用的基底土采用野外田间实验中对照样地未经处理的土壤，进行灭菌。用400g灭菌土和400g灭菌沙混匀，配置成800g的基底土，置于直径10cm,高10cm的圆形花盆中。野外田间实验共有对照（ck）、二氧化碳浓度升高、温度升高、二氧化碳和温度升高四种处理，每种处理三块样地，共有12块样地。在每块样地中采集土壤样品，按土壤∶纯水=1∶10的比例配置微生物悬液，加入灭菌土壤中培养1个月。本实验基于野外田间实验设置了灭菌土、对照（ck）、二氧化碳浓度升高、温度升高、二氧化碳和温度升高5种处理，每种处理有3块样地的微生物悬液，采用3个物种为一个重复，共进行5个重复，综上，有5×3×3×5＝225盆植物。
4. 研究创新点
近年来，气候变化一直是人们热议的话题，围绕气候变化对植物-土壤反馈进行了很多研究。但对于农业生态系统中，气候变化下的微生物与植物的相互作用研究较少，且本次研究选取了田间作物与杂草的不同代表物种，通过研究作物及杂草与土壤的不同反馈，探寻气候变化带来的微生物变化会对作物及杂草造成什么样的不同影响。
田间杂草长期存在于农田中，危害着作物的生长及产出的数量和质量。现有常用的去除杂草的方法是通过喷洒农药、除草剂等化学试剂进行化学除草。但这些化学试剂不仅对作物粮食安全有危害，也在不同方面造成环境污染。同时，气候变化带来的作物与杂草的生长变化，会使化学试剂的有效性降低，产生其他难以控制的危害。因此，采用生物方法去除杂草尤为重要，本实验通过研究不同气候变化情况下，植物-土壤反馈发生怎样的变化，可以明确各种环境条件下植物土壤相互作用的结果，根据不同的环境采取不同的措施减少杂草的危害。
5. 研究计划与进展
10月底在野外试验基地采集土壤样品，田间杂草植株，将土壤样品放置于4℃冰箱中保存。
11月初，在南京农业大学图书馆及网上数据库进行文献资料查阅，辨识杂草物种，了解国内外研究进展，进行实验设计。
11月中旬，在野外实验基地采集土壤，带回南京晾晒，挑拣杂质，用筛沙机过筛，最后进行灭菌。
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