种植行距和品种对玉米根际反硝化菌群丰度和功能的影响

发布时间：2019-09-17 12:57

【摘要】：反硝化是根际氮素损失重要途径,作物品种和行距改变是否会对根际反硝化产生影响尚不清楚。本研究比较了不同玉米品种和种植行距间根际土壤反硝化菌群丰度和功能的差异,为降低根际反硝化损失和提高氮肥利用效率提供科学依据。通过两个独立的田间试验,利用生物化学和分子微生物学方法,分别研究‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’、‘品玉18’和‘隆平206’5个玉米品种以及20 cm、30 cm、40 cm、50 cm种植行距对根际土壤反硝化能力、反硝化菌群丰度、N_2O/(N_2O+N_2)产物比和土壤呼吸等指标的影响。‘浚单20’、‘安农8号’、‘郑单958’根际反硝化能力显著低于其他两个品种;随着行距减少,反硝化能力有显著增加趋势。‘隆平206’和‘品玉18’的nir S型反硝化菌群丰度显著高于其他品种,而nir K和nosZ型菌群的丰度以‘浚单20’和‘安农8号’最高;行距20 cm的nir S和nir K型菌丰度显著高于其他行距处理,但nosZ型菌丰度以40 cm行距丰度最大。品种对N_2O/(N_2O+N_2)产物比有一定影响,其中‘安农8号’最低,但行距对产物比没有显著影响。相关分析表明反硝化能力与土壤呼吸和nirS型菌群丰度均极显著正相关,但与nos Z和nir K型菌群未呈现这种关系,由此表明nirS型菌丰度和根际有机碳差异可能是造成反硝化能力不同的主导因子。品种和种植行距会对玉米根际反硝化过程产生一定影响,根际低反硝化损失品种的筛选、选育和根际反硝化过程调控是减少根际反硝化损失,提高氮肥利用效率的有效途径。
【图文】：

反硝化菌,丰度,玉米品种,行距

?.63c20.56±0.92cEC(μS·cm1)131.10±2.76b128.13±4.71b145.57±1.82a123.37±3.09b121.63±13.36b含水量Watercontent(%)17.68±2.87a17.15±1.93a15.98±2.65ab14.83±2.05ab13.69±1.12b不同字母表示在品种或行距之间差异显著(P<0.05)。Differentlettersindicatesignificantdifferencesbetweenvarietiesandrowspacings(P<0.05).行距处理。40cm行距处理土壤电导率最大。此外,品种和行距比较试验均显示玉米开花期根际土壤pH显著低于周围非根际土壤。2.2玉米品种和种植行距对根际土壤反硝化菌群丰度的影响图1A显示‘品玉18’和‘隆平206’根际土壤中nirS型反硝化菌群丰度显著高于其他3个玉米品种。在nirk型和nosZ型反硝化菌群方面,‘浚单20’和‘安农8号’的丰度显著高于其他3个品种(图1)。此外,‘浚单20’、‘安农8号’和‘郑单958’的nosZ/(nirS+nirK)比例显著高于‘品玉18’和‘隆平206’(图1B)。种植行距也对反硝化菌群产生明显影响。从图2A可以看出,20cm行距根际土壤中nirS型和nirk型反硝化菌群丰度显著高于其他3个行距处理。在nosZ型菌群方面,40cm行距处理的丰度最高,其他处理之间差异不显著(图2B)。与品种的影响不同,行距对nosZ/(nirS+nirK)比例的影响较少,处理之间差异不显著(图2B)。比较两个试验根际和非根际土壤可知,根际土壤中nirS型反硝化菌群丰度显著高于非根际土壤,但根际土壤nirK和nosZ型反硝化菌群丰度并不完全高于非根际土壤(图1、图2)。两个试验中,根际土壤中nirS型反硝化菌群丰度远高于nirK型,它们之间相差两个数量级以上(图1、图2)。图1玉米品种对根际土壤nirS和nirK型反硝化菌群丰度(A)和nosZ型反硝化菌群丰度及nosZ/(nirS+nirK)(B)的影响Fig.1Effectofmaizevarietiesonabundancesofdenitrifie

反硝化菌,行距,丰度,玉米种植

第3期宋贺等:种植行距和品种对玉米根际反硝化菌群丰度和功能的影响395http://www.ecoagri.ac.cn图2玉米种植行距对根际土壤nirS和nirK型反硝化菌群丰度(A)和nosZ型反硝化菌群丰度及nosZ/(nirS+nirK)(B)的影响Fig.2EffectofmaizerowspacingonabundanceofdenitrifierscontainingnirSandnirKgenes(A),andabundanceofdenitrifierscontainingnosZgenesandnosZ/(nirS+nirK)(B)inrhizospheresoilBulk为非根际土,不同字母表示行距间差异显著(P<0.05)。Bulk:non-rhizospheresoil.Differentlettersindicatesignificantdifferencesamongrowspacings(P<0.05).2.3玉米品种和种植行距对根际土壤反硝化能力、N2O/(N2O+N2)产物比和土壤呼吸的影响从图3A可知,‘隆平206’和‘品玉18’根际土壤反硝化能力显著高于其他3个品种。在N2O/(N2O+N2)产物比和根际土壤呼吸方面,‘安农8号’均显著低于其他品种(图3)。除品种影响外,种植行距也对反硝化能力和土壤呼吸产生显著影响。随着行距减少反硝化能力有显著增加的趋势,20cm处理的最高(图4A)。图3玉米品种对根际土壤反硝化能力、N2O/(N2O+N2)比(A)和土壤呼吸(B)的影响Fig.3Effectofmaizevarietiesondenitrificationcapacity,N2O/(N2O+N2)(A)andsoilrespiration(B)ofrhizospheresoilBulk为非根际土,不同字母表示品种间差异显著(P<0.05)。Bulk:non-rhizospheresoil.Differentlettersindicatesignificantdifferencesamongvarieties(P<0.05).图4种植行距对根际土壤反硝化能力、N2O/(N2O+N2)比(A)和土壤呼吸(B)的影响Fig.4Effectofmaizerowspacingondenitrificationcapacity,N2O/(N2O+N2)(A)andsoilrespiration(B)ofrhizospheresoilBulk为非根际土,不
【作者单位】：安徽农业大学农学院;中国农业大学资源与环境学院;
【基金】：公益性行业(农业)科研专项经费(201503121 02) 国家自然科学基金(41301258,31371566) 安徽省自然科学基金(1408085QC68)资助~~
【分类号】：S513;S154.3

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