微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响.pdf
《微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、山西农业科学 2023,51(9):996-1005Journal of Shanxi Agricultural Sciences微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响陶龙锦 1,2,张经博 1,2,董正武 1,3,马晓东 1,2,涂永峰 4,赵冬梅 4,刘隋赟昊 1,2(1.新疆师范大学 生命科学学院,新疆 乌鲁木齐 830054;2.新疆特殊环境物种保护与调控生物实验室,新疆 乌鲁木齐 830054;3.新疆特殊环境物种多样性应用与调控重点实验室,新疆 乌鲁木齐 830054;4.新疆慧尔农业集团股份有限公司,新疆 昌吉 831100)摘要:利用棉花盆栽试验,设置
2、5 个处理(P1(4.5 g 微粒聚谷氨酸(-PGA)配施 1 g 化肥)、P2(3 g 微粒-PGA配施 1 g化肥)、P3(1.5 g微粒-PGA 配施 1 g化肥)、N(1 g化肥)和 CK(不施肥),通过分析棉花的农艺性状,并结合高通量测序技术,探究施用微粒-PGA 配施化肥对棉花植株生长和土壤微生物群落结构的影响,以确定合理的配施剂量。结果表明,微粒-PGA 配施化肥的棉花农艺性状优于单施化肥和不施肥,1.5 g微粒-PGA 配施化肥效果最佳。在棉花生育期微粒-PGA 配施化肥的土壤中全钾、铵态氮和有效磷的含量高于单施化肥和不施肥,在采后土壤中全钾、铵态氮、有效磷和有效钾含量保持较高
3、水平。高通量测序结果表明,微粒-PGA 配施化肥会引起微生物的丰富度和多样性的降低,但可以改善微生物群落结构,在采摘之后,土壤中的变形菌门、子囊菌门和被孢霉门的相对丰度都呈降低态势,而放线菌门、酸杆菌门和担子菌门的相对丰度则呈上升态势,与单施化肥和不施肥相比,大部分菌门依旧保持高的相对丰度。冗余(RDA)分析可知,土壤微生物优势菌门受包括全磷、全钾、有效磷、有效钾、酸碱度、有机质含量等多个关键因子的影响,随着时间的变化,微生物优势菌门受这些关键因子的影响也可能会有差异。微粒-PGA 配施化肥可促进棉花的生长发育,虽会降低细菌和真菌群落的整体丰富度与多样性,但使微生物群落种类相对集中在部分有益菌
4、群上,且在棉花采摘后依旧能维持较高的相对丰度,可改善土壤质量,维持较高的土壤生物活性,有利于农业生产。关键词:微粒聚谷氨酸;配施化肥;土壤微生物;高通量测序技术;相对丰度;RDA分析中图分类号:S562;S182 文献标识码:A 文章编号:10022481(2023)09099610Effects of Particulate Polyglutamic Acid Combined with Chemical Fertilizer on Cotton Growth,Soil Nutrients,and Microbial Community StructureTAO Longjin1,2,ZHA
5、NG Jingbo1,2,DONG Zhengwu1,3,MA Xiaodong1,2,TU Yongfeng4,ZHAO Dongmei4,LIUSUI Yunhao1,2(1.College of Life Sciences,Xinjiang Normal University,Urumqi 830054,China;2.Xinjiang Special Environmental Species Protection and Regulation Biology Laboratory,Urumqi 830054,China;3.Xinjiang Special Environmental
6、 Species Diversity Application and Regulation Key Laboratory,Urumqi 830054,China;4.Xinjiang Huier Agricultural Group Co.,Ltd.,Changji 831100,China)Abstract:The aim of this study was to investigate the effects of microparticle polyglutamic acid(-PGA)on cotton plant growth and rhizosphere soil microor
7、ganisms,and to determine the reasonable combined application dose.In this study,using a pot experiment of cotton,five treatments(P1(4.5 g of particulate-PGA combined with 1 g of chemical fertilizer),P2(3 g of particulate-PGA combined with 1 g of chemical fertilizer),P3(1.5 g of particulate-PGA combi
8、ned with 1 g of chemical fertilizer),N(1 g of chemical fertilizer),and CK(no fertilization)were set,the effects of particulate polyglutamic acid(-PGA)on growth of cotton plants and soil microbial community structure by analyzing cotton agronomic traits and high-throughput sequencing technology.The r
9、esults showed that the agronomic traits of cotton in the treatments of particulate-PGA combined with chemical fertilizer were superior to those in the treatments of chemical fertilizer alone or no fertilizer,and 1.5 g of particulate-PGA combined with chemical fertilizer had the best effect.The conte
10、nts of total potassium,ammonium nitrogen,and available phosphorus in the soil under particulate -PGA combined with chemical fertilizer were higher than those in the soil under chemical fertilizer alone or no fertilizer during the growth period of cotton.The contents of soil total potassium,ammonium
11、doidoi:10.3969/j.issn.1002-2481.2023.09.04收稿日期:2023-06-15基金项目:新疆师范大学博士科研启动基金项目(3010010274)作者简介:陶龙锦(2000-),男,江苏南通人,在读硕士,研究方向:植物根际微生态。通信作者:刘隋赟昊(1991-),男,新疆昌吉人,副教授,博士,硕士生导师,主要从事干旱区植物生理生态研究工作。996陶龙锦等:微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响nitrogen,available phosphorus,and available potassium remained high after
12、 harvest.High-throughput sequencing results showed that particulate -PGA combined with chemical fertilizer caused a reduction in microbial richness and diversity,but improved the microbial community structure.The relative abundance of Proteobacteria,Ascomycota and Mortierellomycota showed a downward
13、 trend after harvest,while the relative abundance of Actinobacteria,Acidobacteria and Basidiomycota showed an upward trend.Compared with chemical fertilizer alone and the control of water,most of the bacterial phyla still maintained high relative abundance.According to the redundancy analysis(RDA),t
14、he dominant phyla of soil microorganisms were affected by multiple key factors,including total phosphorus,total potassium,available phosphorus,available potassium,pH,and organic matter content.The effects of these key factors on the dominant phyla of soil microorganisms may vary with time.Particulat
15、e-PGA combined with chemical fertilizer could promote the growth and development of cotton.Although it reduced the overall richness and diversity of bacterial and fungal communities,the species of microbial communities were relatively concentrated in some beneficial bacteria which could still mainta
16、in a high relative abundance after cotton harvest,improve soil quality,and maintain high soil biological activity,which was conducive to agricultural production.Key words:particulate polyglutamic acid;combined application of chemical fertilizer;soil microorganisms;high-throughput sequencing technolo
17、gy;relative abundance;RDA analysis棉花是新疆重要的经济作物,对新疆农业经济发展起着至关重要的作用1。近年来,南北疆超高产棉田频繁出现,由于施肥量加大,化肥使用率降低,造成棉田的环境污染,严重影响我国种植业的健康发展。因此,迫切需要新型环境友好型肥料,提高肥料利用率,降低污染。缓控释肥的使用,在减少环境污染的同时,还能有效提高肥料利用率,已在棉花研究上得到应用2。-聚谷氨酸(-PGA)是一种可降解的绿色生物大分子材料,来源于微生物发酵,拥有巨大的开发潜力,在农业生产、医药、环保、食品等多个领域都有应用3。有研究发现,在蜜柑叶片上喷施 5次质量浓度为 200 mg
18、/L 的-PGA 水溶肥,比不施用单果鲜质量提高 17.4%,在草莓上施用 2次 100 mg/L的-PGA 水溶肥,其产量比对照提高 29.6%4-5。采用-PGA 作增肥剂的茄子,氮磷钾肥表观利用率较常规肥分别提高了17.1322.77、13.2518.28、1.9412.95百分点6。-PGA 与肥料混合施用后,氮肥利用率提高 59.0%,磷肥利用率提高 5.8%,钾肥利用率提高 17.9%,油菜、小青菜、番茄、玉米等作物施用-PGA 都能增产节肥7。在蔬菜生长期,-PGA 的喷施会显著增加植株株高、单株质量和产量等,同时也会对土壤微生物产生影响8。土壤微生物由于其数量众多、种类繁多及其
19、重要的功能,被认为是土壤中最活跃、最丰富的生物类群之一9。土壤微生物是陆地生态系统养分循环中不可缺少的重要参与者,对土壤物质循环起着至关重要的作用10。因为土壤微生物群对环境条件改变存在着高度敏感,在评判土壤品质与土壤肥力水平的过程中,其种群结构、组成与多样化都可以成为关键因素11。有研究表明,将-PGA 作为底肥施加于土壤中,可明显促使根际微生物群落的发育12。在西瓜苗播种前,向基质中添加-PGA可以显著提高育苗基质微生物的活性13。未经纯化的-PGA 发酵液或-PGA 肥料,能够大大提高土壤微生物的数量、多样性和平衡性14。而-PGA 则可以增强土壤肥力,降低营养损失,并促进根区微生物种群
20、的发育。这也为-PGA 调控作物生长提供了依据。本研究使用盆栽试验,探讨微粒-PGA 对新疆棉花的形态特征与根际土壤微生物群落的影响,旨在阐明微粒-PGA 作为肥料增效剂,促进养分吸收,提高棉花产量的作用机理,并为微粒-PGA在棉花中的合理使用提供理论依据。1 材料和方法1.1试验地概况试验于 2022 年 5 月 10 日在新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市沙依巴克区的新疆师范大学昆仑校区的自然光温室进行,温室内平均气温 30,昼夜温差 10,相对湿度 40%,二氧化碳浓度为532.10 mg/m3,光照充足。供试土壤为壤土,肥力中等,土壤有机质 7.5 g/kg,铵态氮 41.2 mg/kg,有效
21、磷 18.5 mg/kg,有效钾 115 mg/kg,pH值 7.5。1.2试验材料供试棉花品种为新陆早 80号,其生育期 117 d,吐絮率在 95.6%以上。化肥选用氮磷钾复合肥(NPK 为:15-15-15,有效成分 45%),-PGA 选用慧尔聚谷氨酸微粒肥(-PGA含量10%,N5%,P1%,K1%)。花卉营养土从当地市场购买。1.3试验方法1.3.1试验设计试验共设置 5 个施肥处理,分别为:P1.4.5 g 微粒-PGA 配施 1 g 化肥;P2.3 g 微粒-PGA 配施 1 g 化肥;P3.1.5 g 微粒-PGA 配997山西农业科学 2023 年第 51 卷第 9 期施
22、1 g 化肥;N.1 g 化肥;CK.不施肥,为空白对照。选用 75 个花盆(内径 18.5 cm、高 7.5 cm),每盆装土 1 400 g。每个处理设置 15 个重复,每个花盆栽种 3株棉花,5月 10日开始育苗,5月 25日进行第1 次施肥管理,6 月 10 日定植,每盆仅保留长势最好的 1株,并进行第 2次施肥,每隔 14 d进行一次施肥管理,总共 6次,各处理具体方式如表 1所示。1.3.2棉花农艺性状的测定在棉花蕾期(7 月5 日)、花铃期(8月 5日)、吐絮期(9月 5日),每个处理随机选取 5 株,使用卷尺测量株高,用游标卡尺测量株径,并记录棉花主茎叶数、果枝数。1.3.3土
23、壤样品的采集与测定在第 6 次施肥之后,2022 年 8 月 10 日在每个处理随机选取 3 株植株,以棉花的根部为圆心,半径约 5 cm,深 10 cm,用铲刀小心地挖掘泥土并去除大土块,近根的土壤近似看成根际土,并将所收集的土壤样品均匀置于盘子上,去除样品中的落叶、砂石等污物,将土样混匀后再均匀铺于盘子内,组成一四方形。随后,在该四方形中心画一条对角线,将对角线两端的土样分别合并成一个子样品。保留一份装入离心管中作为 1 个重复,另一部分回填,每个处理各 3 个重复。将离心管带回实验室,立即置于-80 冻存,以便后续进行根际微生物 DNA 的提取工作。9月 10日将棉花植株采收后重复上述操
24、作。土壤化学性质测定参考 土壤农化分析15中的相关方法进行。其中,土壤 pH 采用 pH 计测定;土壤总有机质(SOC)含量采用重铬酸钾-外加热法测定;土壤全氮(TN)含量采用凯氏定氮法测定;土壤全磷(TP)含量采用紫外可见分光光度计进行测定;土壤全钾(TK)含量采用火焰光度计法进行测定;土壤铵态氮(AN)含量通过全自动流动注释分析仪进行测定;土壤有效磷(AP)含量通过钼锑比色法进行测定;土壤有效钾(AK)含量通过火焰原子光度计法进行测定。1.3.4土壤微生物种类多样性测定使用 Power Soil DNA Isolation Kit 强 力 DNA 提 取 试 剂 盒(Power Mag S
25、oil DNA Isolation Kit,MO BIO)进行微生物总 DNA 的提取。在进行细菌 16S rRNA(V3+V4)区域的PCR扩增时,使用正向引物5-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3;反向引物5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-316。真菌 ITS1 区域引物:正向引物 5-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3;反向引物 5-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-317。本研究中所有样品的测序和生物信息服务均在北京百迈客生物科技有限公司 Illumina NovaSeq 测序平台完成。微生物多样性是基于 Illumina NovaSeq 测序
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微粒 谷氨酸 化肥 棉花 生长 土壤 养分 微生物 群落 结构 影响
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。