中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (13): 2630-2644.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.13.011
赵勇1,2(), 张仲富1,2, 王禹童1,2, 艾静1,2, 刘家勇1,2, 吴建明3, 邓军1,2(
), 张跃彬1,2(
)
收稿日期:
2024-09-02
接受日期:
2024-10-10
出版日期:
2025-07-01
发布日期:
2025-07-05
通信作者:
联系方式:
赵勇,E-mail:18087395132@163.com。
基金资助:
ZHAO Yong1,2(), ZHANG ZhongFu1,2, WANG YuTong1,2, AI Jing1,2, LIU JiaYong1,2, WU JianMing3, DENG Jun1,2(
), ZHANG YueBin1,2(
)
Received:
2024-09-02
Accepted:
2024-10-10
Published:
2025-07-01
Online:
2025-07-05
摘要:
【目的】 探明甘蔗分蘖期不同施钾水平根际土壤细菌、真菌群落与功能变化特征及对甘蔗生长的影响,为分蘖期甘蔗施钾提供理论依据和生产指导。【方法】 以新品种云蔗1696为研究材料,连续3年在甘蔗分蘖期研究不同钾肥(K2O)施用水平(0、75、150、225和300 kg·hm-2)对甘蔗生长速率、根际土壤细菌、真菌群落结构及甘蔗产糖量的影响。【结果】 (1)在分蘖期施用钾肥的2个月内,随施钾水平的提高甘蔗绝对生长速率先增强后减弱;连续3年施用不同钾肥处理后,新植、宿根一年和宿根二年甘蔗生长表现一致,均为随施钾量增大,甘蔗产量和蔗糖分先增后减,且生长速率、产量和蔗糖分在施钾150 kg·hm-2表现最优。(2)不同施钾水平对根际土壤细菌和真菌丰度影响不同,且影响群落结构和多样性。细菌菌落丰度差异主要集中在变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、硝化螺旋菌门、厚壁菌门;真菌菌落丰度差异主要集中在担子菌门、子囊菌门、壶菌门。根际细菌和真菌群落丰度和多样性随施钾水平增加呈先降后升的趋势,存在施肥拐点(150 kg·hm-2)。(3)不同施钾水平的主要微生物群落丰度与甘蔗产糖量相关性分析表明,细菌的放线菌门、变形菌门和真菌的担子菌门、子囊菌门、壶菌门丰度与甘蔗产糖量呈显著相关关系。这些菌落在土壤固氮、有机质分解、养分循环和抑制病原菌等方面发挥积极作用。【结论】 分蘖期合理施钾可以改善根际土壤微生物群落结构,进而促进甘蔗生长。不同施钾水平对甘蔗产量、蔗糖分及根际土壤细菌和真菌等功能菌群的影响存在差异,其中施钾量150 kg·hm-2对土壤微生物群落结构优化及甘蔗产糖量的提升效果最明显。
赵勇, 张仲富, 王禹童, 艾静, 刘家勇, 吴建明, 邓军, 张跃彬. 施钾对根际土壤微生物群落和甘蔗生长的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(13): 2630-2644.
ZHAO Yong, ZHANG ZhongFu, WANG YuTong, AI Jing, LIU JiaYong, WU JianMing, DENG Jun, ZHANG YueBin. Effects of Potassium Application on Root Rhizosphere Microbial Community Changes and Growth of Sugarcane[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(13): 2630-2644.
表1
主要微生物群落功能查询与分析"
微生物类型 Microbial types | 群落类型 Community type | 群落功能 Community function | 响应施钾效应 Potassium response effect | 甘蔗产糖量关系 Correlation with sugarcane sucrose content |
---|---|---|---|---|
细菌 Bacteria | 变形菌门 Proteobacteria | 1. 参与土壤矿质元素循环;2. 增强土壤固氮功能;3. 参与有机质分解;4. 参与氮、磷养分循环 1. Participate in soil mineral element cycling; 2. Enhance soil nitrogen fixation function; 3. Involved in organic matter decomposition; 4. Participate in nitrogen and phosphorus nutrient cycling | K-1水平下丰度最低,K-4水平下丰度最高 The abundance was lowest at the K-1 level and highest at the K-4 level | 丰度和产糖量呈显著正相关关系 A significant positive correlation between microbial abundance and sugar yield |
放线菌门 Actinobacteriota | 1. 大部分是腐生菌,有少数是和某些植物共生的,也有是寄生菌,可致病,寄生菌一般是厌氧菌;2. 放线菌主要能促使土壤中的动物和植物遗骸腐烂 1. Most are saprophytic, with a few forming symbiotic relationships with certain plants, while others are parasitic and potentially pathogenic—parasitic species are typically anaerobic; 2. Actinomycetes primarily promote the decomposition of animal and plant residues in soil | K-3水平下丰度最低,K-1水平下最高 The abundance was lowest at the K-3 level and highest at the K-1 level | 丰度和产糖量呈显著负相关关系 A significant negative correlation between microbial abundance and sugar yield | |
真菌 Fungal | 担子菌门 Basidiomycota | 1. 有害的担子菌如黑粉菌和锈菌,引起作物的黑穗病和锈病;2. 引起病害,许多大型的腐生真菌能引起木材腐烂 1. Pathogenic basidiomycetes such as smut fungi (Ustilago spp.) and rust fungi (Puccinia spp.) cause smut diseases and rust diseases in crops; 2. Wood-decaying fungi (primarily saprophytic macrofungi) are responsible for timber rot and other lignocellulose degradation diseases | K-1水平下丰度最高,K-3水平下丰度最低 The abundance was highest at K-1 level and lowest at the K-3 level | 丰度和产糖量呈显著负相关关系 A significant negative correlation between microbial abundance and sugar yield |
子囊菌门 Ascomycota | 子囊菌门大多为腐生菌,是土壤中重要的分解者,可以分解难降解的有机质,在养分循环方面起着重要作用 Most Ascomycota are saprophytic fungi and serve as critical decomposers in soil. They specialize in breaking down recalcitrant organic matter, playing a pivotal role in nutrient cycling processes | K-3水平下丰度最高,K-1水平下丰度最低 The abundance was highest at the K-3 level and lowest at the K-1 level | 丰度和产糖量呈正相关关系 A significant positive correlation between microbial abundance and sugar yield | |
壶菌门 Chytridiomycota | 大多腐生在动植物残体上或寄生于水生植物、藻类、小动物和其他真菌上,少数寄生于高等种子植物上。大多数种类能分解纤维素和几丁质 Most species are saprophytic on plant/animal residues or parasitic on aquatic plants, algae, small animals, and other fungi, with a minority parasitizing higher seed plants. The majority possess cellulose- and chitin-degrading capabilities | K-3水平下丰度最高,K-1水平下丰度最低 The abundance was highest at the K-3 level and lowest at the K-1 level | 丰度和产糖量呈正相关关系 A significant positive correlation between microbial abundance and sugar yield |
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