长期缺钾对设施番茄根系分泌物及根际微生态的影响

发布时间：2020-06-03 12:35

【摘要】：多年集约化种植导致土壤缺钾现象十分严重。在养分胁迫条件下,植物根系主动或被动分泌的物质,能够克服或缓解养分缺乏。因此探明缺钾时根系分泌物的种类和数量,以及与根际微生物之间的相互作用,对于弄清根系-土壤-微生物互作的根际生态系统调节机理及生产上科学施肥调控等具有重要的理论与实践意义。本研究以蔬菜长期施肥试验为平台,选取11个处理:BN_0(不施肥)、BN_1(单施氮肥)、BK(单施钾肥)、BP(单施磷肥)、BNP(氮磷肥配施)、BNPK(氮磷钾肥配施)、AN_1(有机肥配施氮肥)、AK(有机肥配施钾肥)、AP(有机肥配施磷肥)、ANP(有机肥配施氮磷肥)、ANPK(有机肥配施氮磷钾肥)。利用液相色谱法分析长期缺钾时番茄根系分泌物的种类与数量;采用Biolog-ECO微平板法分析番茄根际土壤微生物群落功能多样性;测定根际土壤有效养分含量,并与根系生长性状、根系分泌物和根际微生物进行相关性研究,利用主成分分析等手段,揭示在根系分泌物介导下植物-土壤-微生物相互作用的根际生态系统的调节,明确番茄根系在缺钾条件下的响应,为逆境胁迫下根际生态过程的科学调控提供理论依据。本研究主要结果如下:1.经过29年的连续施肥,不同施肥处理的番茄根际土壤化学性质均有显著差异。有机肥的施入能够显著提高土壤有机质、速效磷、速效钾和碱解氮的含量。氮肥的施入会增加碱解氮含量,但降低根际土壤的pH,可以通过有机肥的配施来减缓酸化程度。2.利用根系扫描仪测定根系的生长性状,各处理因生育时期和施肥种类不同而有显著差异。根体积、表面积、总根长和根尖数都会随生育期的延长出现先增加后减少的趋势,根平均直径则不断增加。配施有机肥能够促进根系发育。氮肥的施用会增加根系平均直径、根长、根表面积和总根尖数;磷肥的施用会增加根系平均直径、根长;钾肥的施用会增加根系平均直径和总根尖数。相关性分析表明,根系体积、总根表面积与根际土壤速效钾含量呈极显著正相关。3.长期缺钾条件下的设施番茄植株本身会分泌大量的酚酸、有机酸类、质子等物质,本研究通过HPLC法检测到5种酚酸(苯甲酸、对羟基苯甲酸、对香豆酸、阿魏酸、肉桂酸)、4种有机酸(草酸、苹果酸、柠檬酸、琥珀酸),各处理根系分泌的酚酸和有机酸含量和出现时期各有不同,但分泌量都随营养元素亏缺的增加而增加。缺钾可显著提高草酸、琥珀酸和肉桂酸的分泌量。钾素亏缺可以诱导质膜H~+-ATPase活性进而提高质子分泌量。4.基于Biolog-ECO微平板法解析微生物功能多样性。有机肥配施氮磷肥(ANP)的施肥方式呈现出较高的根际土壤微生物功能多样性,最利于微生物的生存。配施有机肥可以增强番茄根际土壤微生物对碳源的利用能力,提高微生物群落功能多样性。具体表现为:长期施肥改变了土壤微生物对碳源的利用能力,氨基酸类碳源成为最主要的碳源利用种类,而对酚酸类碳源利用能力最弱;主成分分析表明,31种碳源对PC1贡献较大的有12种,对PC2贡献较大的有8种;施加肥料的处理的香农指数、丰富度指数和优势度指数均高于不施肥的处理,但其均匀度下降。微生物功能多样性的变化是植物通过自身调节来适应土壤环境的结果,进而影响根际微生态。这种植物-土壤-微生物相互作用的深入研究将会为番茄根际生态过程的科学调控提供理论支持和参考。
【图文】：

缺钾,根系,体积,番茄

3.2 长期缺钾对番茄根系性状的影响3.2.1 长期缺钾对番茄根系总根体积的影响根据不同生育时期测定结果（图1）显示，根系总根体积整体上随着生育期的延长呈逐渐上升趋势，但是上升幅度不大，且ANP处理出现显著下降的情况。施用单一磷肥（BP、AP）会显著降低根系的总根体积，，而N肥对根系体积的贡献率远远大于P、K肥。在初果期，除BK、BP，各处理的根系体积均大于不施肥的BN0，说明施肥与根系体积的增长呈正相关，且配施有机肥能够显著增加根系体积。ANP处理的根系体积最大

缺钾,根系,投影面积

2。图2 长期缺钾条件下不同处理根系总根表面积Fig.2 Total root surface area under different treatments of long-term potassium deficiency3.2.3 长期缺钾对番茄根系总根投影面积的影响图3 长期缺钾条件下不同处理根系总根投影表面积Fig.3 Total root projection area under different treatments of long-term potassium deficiency根据不同生育时期测定结果（图3）显示，长期缺钾条件下不同处理根系总根投影表面积与根系总根表面积变化一致，都是呈现先上升后下降的趋势。在初果期，以BNP、BNPK、ANP、ANPK的总根表面积较大，各处理间差异不显著。ANP处理最大，为100.03cm2，BP处理最小，为45.76 cm2。配施有机肥的各处理的总根投影面积均大于相对应的单施化肥处理，而单施化肥的各处理，只有BN1、BNP和BNPK大于不施肥的对照BN0
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S641.2;S626

【参考文献】