《解磷细菌肥对烤烟磷素吸收和磷肥利用率的影响》
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摘 要：为探究解磷细菌肥对烤烟磷素吸收和磷肥利用率的影响,以云烟87为供试品种,设置解磷细菌肥（0、75 kg/hm2）与磷肥（0、1250 kg/hm2）的双因素随机区组试验,分析了烤烟根际土壤有效磷、微生物、根系活力、干物质积累量和各器官磷素吸收的变化.结果表明,解磷细菌肥配施磷肥可极显著提高烤烟根际土壤有效磷含量,显著提高烤烟根际土壤可培养细菌数量,提高烤烟根际土壤微生物AWCD,极显著提高土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类碳源的利用能力,改变微生物群落碳源代谢特征;显著提高了烤烟根系活力,促进了干物质量积累和磷素吸收,磷肥利用率显著提高了4.89%.
关键词：烤烟;解磷细菌;有效磷;微生物;磷肥利用率
Abstract： To investigate the effects of phosphorus bacterial fertilizer on phosphorus absorption and utilization rate of flue-cured tobacco, Yunyan 87 was used as experiment variety in a two-factor randomized block design experiment of phosphorus bacterial fertilizer（0, 75 kg/ha） and phosphate fertilizer（0, 1250 kg/ha） to analyze the changes of rhizosphere soil ailable phosphorus, microorgani, root vigor, dry matter accumulation and different organs' phosphorus absorption of flue-cured tobacco. The results showed that： phosphorus bacterial fertilizer with phosphate fertilizer （1） can significantly improve the content of ailable P in the rhizosphere soil of flue-cured tobacco. （2） can significantly increase culturable bacteria quantity in the rhizosphere soil of flue-cured tobacco. （3） can increase microorganis AWCD in the rhizosphere soil of flue-cured tobacco, and significantly improve the utilization of carbohydrate, amino acid and amine carbon sources by soil microorganis, change the characteristics of carbon source metaboli in microbial community. （4） can significantly increase root vigor of flue-cured tobacco, and can also promote the accumulation of dry matter and the absorption of phosphorus, the utilization rate of phosphate fertilizer significantly increased by 4.89%.
Keywords： flue-cured tobacco; phosphate-solubilizing bacteria; ailable phosphorus; microorgani; utilization rate of phosphate fertilizer
磷是烤烟生长发育过程中所必需的营养元素,烤烟生长中各种有机物的运输和糖类物质的合成及光合作用等生命活动均与磷素息息相关[1-2],适量的磷素营养能促进烤烟良好品质的形成,有利于烤烟产量和产值的提高[3].土壤磷是供给烤烟磷素吸收的主要来源.在近30年内大量磷肥的投入虽有利于提高土壤磷素含量,但大部分磷易被转化成难溶状态而固定在土壤中[4],导致磷肥利用率低,同时也造成土壤磷素盈余,浪费磷矿资源,并且出现了土壤磷素流失带来的水体富营养化等环境问题[5].
解磷细菌肥是一种微生物有机肥,其作用机理是解磷微生物通过生长代谢分泌的酶类,如磷酸酶、植酸酶和核酸酶等,水解土壤中被固定的磷,并转化为可溶性磷酸盐供植物吸收利用[6].当前湘西植烟土壤磷素养分含量过高[7],而磷肥利用率低,施用解磷细菌肥有利于高效利用土壤磷素、提高磷肥利用率以缓解磷矿资源的日益匮乏[8].本试验拟研究解磷细菌肥对湘西植烟土壤有效磷、微生物数量和功能多样性的改变及其对烤烟根系、干物质量和磷素吸收利用的影响,旨在提高湘西植烟土壤有效磷含量,改善烤烟根际土壤微生态环境,进而提高烤烟对磷素的吸收利用,为烤烟减肥增效及优质烟叶的生产提供理论依据.
1.材料与方法
1、1 试验地点与材料
试验于2017年3—8月在湖南省湘西州花垣县开展,其地貌类型以山地为主,土壤类型以水稻土、红壤、黃壤和石灰土为主,属亚热带季风山地湿润气候区,光照充足,雨水充沛.年平均气温16.0 ℃,年平均降雨量1363.8 mm,年平均无霜期279 d,全年日照时数1219.2 h.
试验地土壤类型为壤土,前茬作物为紫云英,肥力情况为：pH等于7.17,有机质20.07 g/kg,碱解氮153.13 mg/kg,有效磷10.09 mg/kg,速效钾188.59 mg/kg.
供试品种为云烟87,供试解磷细菌肥、基肥、追肥和提苗肥等由湖南金叶众望科技股份有限公司提供.解磷细菌肥养分含量（质量分数）：菌剂≥2%,硝态氮≥35%,有机质≥15%、七水硫酸镁3%、一水硫酸锰1.5%,pH 5.65.
1、2 试验设计
试验采用双因素随机区组设计,设置不施解磷细菌肥+不施磷肥（CK）,施解磷细菌肥+不施磷肥（J）,不施解磷细菌肥+施磷肥（P）,施解磷细菌肥+施磷肥（J+P）共4个处理,3次重复,小区面积为58.8 m2,行株距为1.20 m×0.50 m.试验所用磷肥为钙镁磷肥（含磷量12%）,用量为当地常规用量1250 kg/hm2,解磷细菌肥用量为75 kg/hm2,两种肥料均作基肥一次性条施施入.氮肥为钙（含氮量15%）,用量750 kg/hm2;钾肥为硫酸钾（含钾量50%）,用量641.25 kg/hm2;氮钾两种肥料60%作基肥,40%作追肥.于2017年4月26日移栽,追肥于移栽后20 d一次性兑水穴施.其他栽培管理措施同湘西优质烤烟生产技术规程.
1、3 测定项目及方法
在烤烟移栽后30、60和90 d使用抖根法采集根际土壤样品,每小区按五点取样法取样,编号装袋放入冰盒立即带回实验室–80 ℃冰箱保存,用于测定有效磷、可培养细菌数量和微生物功能多样性.并于移栽后60 d采集土样后,收集各小区鲜烟株样品,将其根系洗净,立即测定根系活力.于移栽后90 d采集鲜烟株样品杀青后测定干物质量和全磷含量.
1.3.1 土壤可培养细菌数量的测定 参考文献[9]将提取并稀释后的菌液均匀涂抹于LB培养基上,在28 ℃恒温培养箱中倒置培养2～3 d,取出平板计菌落数.
1.3.2 土壤微生物功能多样性的测定 采用Biolog-ECO技术[10]测定土壤微生物功能多样性,其平均颜色变化率公式为：
式中Ci表示第i个非对照孔的吸光值（590 nm处吸光值与750 nm处吸光值的差值）,R表示对照孔的吸光值.
1.3.3 烤烟根系活力的测定 采用TTC法[11]测定烤烟根系活力.
1.3.4 土壤有效磷和烤烟全磷的测定及磷肥利用率的计算 采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定土壤有效磷;H2SO4-H2O2消化,钼锑抗比色法测定杀青植株全磷含量.
磷肥利用率（%）等于（施肥处理植株吸磷量-不施肥处理植株吸磷量）/施磷量×100
1、4 数据处理
采用SPSS 24软件对数据进行Duncan多重比较,磷肥利用率比较采用独立样本t检验,不同指标间采用Pearson相关分析.EXCEL软件作图.
2.结 果
2.1 不同时期根际土壤有效磷动态变化
从图1可知,各处理土壤有效磷含量在烤烟移栽后60 d达到最高,表现为J+P>P>J>CK（p<0.01）,在烤烟移栽后90 d最低,表现为J+P和P处理极显著高于J和CK处理.磷肥施用量相同时,解磷细菌肥（J）的施用在烤烟移栽后30和60 d可极显著提高土壤有效磷含量,而在烤烟移栽后90 d对土壤有效磷含量无显著影响.
2、2 不同时期根际土壤可培养细菌数量
从表1可知,各处理土壤可培养细菌数量在烤烟移栽后30 d以CK处理最小,且显著低于其余处理;而在烤烟移栽后60 d,土壤可培养细菌数量以J+P处理最大,且显著大于J处理（p<0.05）,极显著大于P和CK处理（p<0.01）,各处理土壤可培养细菌数量排列为：J+P>J>P>CK（p<0.05）;烤煙移栽后90 d土壤可培养细菌数量表现为J+P和J处理均显著大于P和CK处理,而J+P与J处理、P与CK处理无显著差异,表明在烤烟移栽后90 d,磷肥的施用不再影响土壤可培养细菌的数量.
从烤烟不同的时期来看,各处理土壤可培养细菌数量均在移栽后60 d达到最大,移栽后90 d次之,移栽后30 d最小.根据这一变化特征,选择在烤烟移栽后60 d测定土壤微生物功能多样性.
2、3 烤烟移栽后60 d根际土壤微生物功能多样性
2.3.1 土壤微生物AWCD值 AWCD即平均颜色变化率,指通过Biolog ECO板上每个孔的颜色变化来反映土壤微生物的代谢活性.从图2可看出,随着培养时间的增加,4个处理的AWCD值逐渐变大,J+P和J处理在培养24 h至96 h间,其土壤微生物的代谢活性增长最快,而P和CK处理土壤微生物代谢活性增长最快的时段为培养48 h至120 h.不同处理AWCD值变化趋势总体表现为J+P>J>P>CK.
2.3.2 土壤微生物碳源利用能力 将各处理土壤微生物培养120 h的颜色变化率作为对碳源的利用能力,并对Biolog-ECO板上的31种碳源划分为6类[12],分别为：碳水化合物（10种）、氨基酸（6种）、羧酸类（7种）、多聚物（4种）、胺类（2种）和酚酸类（2种）,结果如表2所示.解磷细菌肥能极显著提高土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类碳源的利用能力（p<0.01）,且磷肥配施解磷细菌肥的处理（J+P）,其土壤微生物对碳水化合物类碳源的利用能力极显著高于单独施用解磷细菌肥的处理（J）;对于羧酸类和多聚物碳源,J+P处理极显著高于P和J处理,与CK处理无显著差异,而对于酚酸类碳源,J+P处理极显著高于P、J和CK处理.
2.3.3 土壤微生物碳源代谢特征的主成分分析 对各处理土壤微生物培养120 h的31种碳源代谢进行主成分分析,可表征各处理土壤微生物群落功能多样性的变化.由图3可知,主成分分析提取的第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）对31个变量的累积方差贡献率为48.77%,可以较多地解释不同处理土壤微生物碳源代谢特征的差异.J+P和J处理与P和CK处理分离较远,而P与CK处理无明显分离,说明施用解磷细菌肥改变了土壤微生物碳源代谢特征,施用解磷细菌肥处理与不施解磷细菌肥处理存在明显差异.
2、4 烤烟移栽后60 d根系活力
烤烟移栽后60 d各处理根系活力如图4所示.J+P处理根系活力最大,为181.16 μg/（g·h）,CK处理根系活力最小.J+P处理根系活力极显著高于P、J和CK处理（p<0.01）,P和J处理根系活力极显著高于CK处理,说明解磷细菌肥和磷肥的施用均能在烤烟移栽后60 d显著提高根系活力,且以磷肥配施解磷细菌肥对烤烟根系活力提高效果最佳.
2、5 烤烟干物质积累及磷素吸收利用
烤烟移栽后90 d各处理干物质量及磷素吸收利用如表3所示.从不同磷肥施用量来看,J+P处理总干物质量、根和茎磷素含量及根茎叶磷素累积量均极显著高于J处理（p<0.01）,叶片磷素含量亦显著高于J处理（p<0.05）.P处理总干物质量、叶磷素含量、根茎叶磷素累积量均极显著高于CK处理（p<0.01）,根和茎的磷素含量亦显著高于CK处理（p<0.05）.从不同解磷细菌肥施用量来看,J+P处理总干物质量、根和茎磷素含量及根磷素累积量均极显著高于P处理（p<0.01）,叶磷素含量与茎磷素累积量和P处理无显著差异;J处理叶磷素含量和根磷素累积量显著高于CK处理（p<0.05）,而在总干物质量、根和茎磷素含量及茎和叶磷素累积量上无显著差异.经t检验可知,J+P处理磷肥利用率较P处理显著提高了4.89%.
由表4的相关分析可知,烤烟根际土壤细菌数量与磷肥利用率显著相关;AWCD值与根磷累积量极显著相关,与土壤有效磷含量和磷肥利用率显著相关;根系活力与总干物质量和茎磷累积量显著相关,与有效磷、根和叶磷累积量及磷肥利用率极显著相关.
3.讨 论
解磷细菌能有效溶解或活化土壤中难溶性的磷素,提高土壤有效磷含量与磷肥利用率.崔邢等[13]研究表明,施用解磷菌的处理其土壤有效磷含量极显著高于对照处理.本研究结果与之一致,施用解磷细菌肥在烤烟生育前中期能极显著提高土壤有效磷含量,更有利于烤烟对磷素的吸收和积累.
土壤微生物数量是一项评价土壤质量高低的重要生物学指标,反映了土壤总微生物的活性,与土壤肥力和土壤生产潜力紧密相关[14].在众多土壤微生物中,以细菌的种类和数量居多.有研究表明[15],在相同氮肥和钾肥施用量条件下施用磷肥,土壤细菌数量较不施磷肥处理显著增加.在本研究中,烤煙移栽后30 d和60 d均出现了与之一致的结果,而在烤烟移栽后90 d,磷肥的施用不再显著增加土壤细菌数量.李正昀等[16]研究表明,施用解磷菌剂能显著提高根际土壤细菌数量,且随着磷肥施用量的提高,根际土壤细菌数量呈增加趋势,这与本研究结果一致.
柯春亮等[17]基于T-RFLP方法分析了解磷菌剂的施入对土壤微生物群落多样性的影响,结果表明施用解磷菌剂能提高土壤微生物丰富度指数、香农-威纳指数和均匀度指数,增加优势菌群的丰度.本研究利用Biolog-ECO技术从微生物碳代谢活性和特征的角度解析了解磷细菌肥对土壤微生物功能多样性的影响,以此反映土壤微生物群落多样性的变化.孙雪等[18]通过Biolog-ECO微平板测定了红松林土壤微生物功能多样性,并分析了土壤理化性质与土壤微生物功能多样性的关系,发现土壤速效磷与AWCD值显著正相关.本研究结果与之类似,施用解磷细菌肥能提高土壤微生物AWCD值,在不施解磷细菌肥条件下,磷肥的施入也能带来土壤微生物AWCD的略微提高.前人研究表明[19],土壤微生物利用碳源能力的强弱反映了微生物利用不同碳源的相关功能种群间的差异,且在一定程度上影响了土壤微生物群落结构组成.本研究中,解磷细菌肥与磷肥配施极显著提高了土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类碳源的利用能力,且主成分分析结果表明其微生物碳源代谢特征发生了明显变化,这种变化最终将导致土壤微生物功能多样性和群落结构的改变.
LIU等[20]将解磷假单胞菌P34-L定殖在小麦根际,研究发现接种P34-L的植株根重、根总长度、根投射区、根表面积等指标均有显著提升,促进了小麦根系生长和干物质积累.本研究出现了相似的结果,解磷细菌肥的施用提高了烤烟移栽后60 d的根系活力,且相关分析结果表明,根系活力的提高促进了烤烟移栽后90 d的干物质积累,对根、茎和叶磷累积量及磷肥利用率均有显著影响.在本研究中,解磷细菌肥需配施磷肥才能显著提高烤烟干物质量和对磷素的吸收,在不施磷肥的条件下,解磷细菌肥无显著促进作用.这与庞春花等[21]研究结果有相似之处.
4.结 论
解磷细菌肥与磷肥配施可极显著提高根际土壤有效磷含量和可培养细菌数量,提高土壤微生物代谢活性,极显著增强土壤微生物对碳水化合物、氨基酸和胺类碳源的利用能力,改变了微生物群落碳源代谢特征.极显著提高了烤烟根系活力、干物质量及磷素的吸收积累,显著提高磷肥利用率.在烟草优质高效栽培中,应加施微生物有机肥以改良土壤生物学质量,为烤烟良好的发育与优质烟叶的生产提供有利的土壤生态环境.
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归纳上文,上文是一篇关于烤烟方面的大学硕士和本科毕业论文,可作为烤烟论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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