





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 |
| [1] |
王国琼, 李贵荣, 杨宗飞. 甘蔗施用钾肥的效应研究. 现代农业科技, 2010(1): 45-46.
|
|
|
|
| [2] |
谭宏伟, 周柳强, 谢如林, 黄美福. 不同施肥条件下甘蔗对钾的吸收利用研究. 南方农业学报, 2011, 42(3): 295-298.
|
|
|
|
| [3] |
夏淑洁. 钾肥对土壤氮素转化过程及其微生物群落影响的机制研究[D]. 拉萨: 西藏大学, 2020.
|
|
|
|
| [4] |
董素钦. 施用氯化钾对甘蔗产量和品质影响的研究. 甘蔗糖业, 2007(4): 16-18.
|
|
|
|
| [5] |
韦启光, 喻忠刚, 覃文显, 吴有根. 生物钾肥对甘蔗产量、糖分的影响. 甘蔗, 2000(3): 32-34.
|
|
|
|
| [6] |
王江民. 影响甘蔗糖分积累的因素. 农村实用技术, 2004(5): 17-18.
|
|
|
|
| [7] |
黄振瑞, 周文灵, 敖俊华, 陈迪文, 黄莹, 江永, 李奇伟. 连续4年施钾的甘蔗产量及土壤钾素平衡. 热带作物学报, 2020, 41(7): 1347-1353.
doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.009 |
|
doi: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.009 |
|
| [8] |
谢金兰, 李长宁, 李毅杰, 梁强, 刘晓燕, 罗霆, 林丽, 梁阗, 何为中, 谭宏伟. 钾肥施用量对甘蔗产量、糖分积累及其抗逆性的效应研究. 中国土壤与肥料, 2019(2): 133-138.
|
|
|
|
| [9] |
彭李顺, 杨本鹏, 曹峥英, 曾军, 冯信平, 蔡文伟, 张树珍, 甘仪梅. 甘蔗钾素吸收、累积和分配的动态变化特征. 热带作物学报, 2016, 37(10): 1872-1876.
|
|
|
|
| [10] |
韩紫璇, 房静静, 武雪萍, 姜宇, 宋霄君, 刘晓彤. 长期秸秆配施化肥下土壤团聚体碳氮分布、微生物量与小麦产量的协同效应. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1503-1514. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.08.007.
|
|
|
|
| [11] |
王君正, 张琪, 高子星, 马雪强, 屈锋, 胡晓辉. 两种微生物菌剂对有机基质袋培秋黄瓜产量、品质及根际环境的影响. 中国农业科学, 2021, 54(14): 3077-3087. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.14.013.
|
|
|
|
| [12] |
doi: 10.1038/s42003-019-0481-8 pmid: 31263777 |
| [13] |
|
| [14] |
|
| [15] |
|
| [16] |
doi: 10.1126/science.1072191 pmid: 12446900 |
| [17] |
|
| [18] |
|
| [19] |
COBA DE LA PEÑA T,
|
| [20] |
|
| [21] |
黄雪娇, 王菲, 谷守宽, 袁婷, 金珂旭, 樊驰, 李振轮, 王正银. 钾肥及与秸秆配施对紫色土作物产量和微生物群落结构的影响. 生态学报, 2018, 38(16): 5792-5799.
|
|
|
|
| [22] |
李文凤, 范源洪, 陈学宽, 夏红明, 李复琴, 王炎炎. 甘蔗糖分的快速测定方法. 中国糖料, 2009, 31(2): 14-15.
|
|
|
|
| [23] |
刘威帆, 王晓港, 刘吉利, 吴娜, 万猛虎, 马风兰, 刘昊. 炭基肥对旱区玉米农田土壤理化性质、酶活性及微生物群落的影响. 环境科学, 2025, 46(3): 1905-1914.
|
|
|
|
| [24] |
王清慧, 李乃荟, 张一平, 狄成乾, 吴凤芝. 小麦和豌豆填闲对白菜幼苗生长和土壤微生物群落结构的影响. 中国农业科学, 2024, 57(3): 555-569. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.03.010.
|
|
|
|
| [25] |
邱卢露, 何紫薇, 田萱, 黄金艳, 李桂芬, 杨尚东, 何毅, 潘永鹏. 野生和栽培种西瓜根系内生微生物群落结构比较. 微生物学报, 2024, 64(10): 3869-3885.
|
|
|
|
| [26] |
邓绍同. 现代甘蔗生产与科技. 广州: 广东科技出版社, 1991: 228-229.
|
|
|
|
| [27] |
|
| [28] |
刘子凡, 林电, 彭春燕. 钾肥施用量对甘蔗产质量的影响. 中国糖料, 2009, 31(4): 34-35, 43.
|
|
|
|
| [29] |
|
| [30] |
|
| [31] |
|
| [32] |
张翔, 黄媛媛, 宋聪, 贾振华, 贾良良, 宋水山. 长期施加钾肥对小麦产量、氮磷钾吸收量及根际土壤微生物多样性的影响. 江苏农业科学, 2024, 52(3): 254-260.
|
|
|
|
| [33] |
|
| [34] |
|
| [35] |
doi: S1369-5274(17)30001-2 pmid: 28433932 |
| [36] |
doi: 10.1007/s00248-012-0025-y pmid: 22419103 |
| [37] |
|
| [38] |
|
| [39] |
|
| [40] |
|
| [41] |
|
| [42] |
doi: 10.1111/j.1462-2920.2008.01605.x pmid: 18363712 |
| [43] |
doi: 10.1016/j.ympev.2014.04.024 pmid: 24792086 |
| [44] |
FERREIRA DE ARAUJO A S,
doi: 10.1007/s12275-017-6350-6 pmid: 28127719 |
| [45] |
|
| [46] |
李海云, 姚拓, 高亚敏, 张建贵, 马亚春, 路晓雯, 杨晓蕾, 张慧荣, 夏东慧. 退化高寒草地土壤真菌群落与土壤环境因子间相互关系. 微生物学报, 2019, 59(4): 678-688.
|
|
|
| [1] | 彭廷燊, 陆久焱, 吴美林, 严雨欣, 刘宏周, 南文斌, 秦小健, 李明, 龚俊义, 梁永书. 多年生水稻黄糯2号和长白7号产量相关性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1361-1379. |
| [2] | 王玉萍, 符质, 孙佳莹, 穆晓萌, 刘慧淋, 郭进云, 宋文菁, 侯雷平, 赵海亮. 苗期施用褪黑素对番茄短期低温胁迫的缓解作用与应用效果评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1523-1535. |
| [3] | 王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202. |
| [4] | 周新杰, 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 过氧化钙对渍涝农田夏玉米根系形态及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1203-1216. |
| [5] | 何继航, 张擎, 吕相月, 薛吉全, 徐淑兔, 刘建超. 不同保绿型玉米杂交种氮效率评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1217-1230. |
| [6] | 郝琨, 陈洪德, 张威, 钟韵, 党美荣, 朱士江, 黄志坤, 金英. 基于柑橘产量、品质及水氮利用的涌泉根灌水氮综合评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 862-873. |
| [7] | 郭富城, 唐海江, 郝馨怡, 马国林, 杨九菊, 黄霖锋, 田蕾, 王彬, 罗成科. 不同灌溉方式对宁夏盐渍化土壤水盐运移、水稻产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 750-764. |
| [8] | 延廷霖, 杜娅丹, 胡笑涛, 王贺, 李晓雁, 王玉明, 牛文全, 谷晓博. 加气滴灌下氮肥有机替代对亏缺灌溉棉花产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 602-618. |
| [9] | 蔡廷阳, 朱玉鹏, 李瑞东, 吴宗声, 徐一帆, 宋雯雯, 徐彩龙, 吴存祥. 苗期叶损伤对黄淮海夏大豆光合特性、荚果分布及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 292-304. |
| [10] | 张志勇, 谭世超, 熊淑萍, 马新明, 韦一昊, 王小纯. 水氮周年优化对豫北灌区小麦玉米轮作系统产量和氮迁移的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 336-353. |
| [11] | 吕旭东, 孙世媛, 李亚楠, 刘玉龙, 王艳群, 付鑫, 张佳英, 宁鹏, 彭正萍. 智能机械化分层施肥对麦田根-土养分分布和小麦产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 129-146. |
| [12] | 陆浩, 张明龙, 韩梅, 严清彪, 李正鹏, 殷文, 樊志龙, 胡发龙, 柴强. 绿肥过腹还田协同氮肥减施提高小麦产量和土壤质量[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 147-160. |
| [13] | 叶美金, 陈家婷, 周界光, 尹丽, 胡欣荣, 兰雨昕, 陈斌, 苏龙兴, 刘家君, 刘天超, 李小雨, 马建. 小麦穗密度主效QTL的鉴定、验证及其遗传效应分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 17-28. |
| [14] | 董桂春, 王子涵, 王树深, 李杰, 霍晓晴, 杨瑞, 周娟, 舒小伟, 李妍, 曹靓婧, 王子瑞, 姚友礼, 黄建晔. 硫包衣缓释肥提升水稻产量及氮肥利用率的技术途径[J]. 中国农业科学, 2026, 59(1): 57-77. |
| [15] | 蒲丽霞, 张佳芮, 叶建萍, 黄秀兰, 樊高琼, 杨洪坤. 二氢赤霉素与秸秆覆盖对旱地小麦分蘖成穗与产量的影响[J]. 中国农业科学, 2025, 58(9): 1735-1748. |
|
||