PGPR菌剂配合化肥减施对植烟土壤微生物群落结构的影响

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为探讨PGPR(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria,PGPR)菌剂配合化肥减施对植烟土壤质量的影响,优化现有烤烟施肥方式,减少化肥用量,保护烤烟生产效益和植烟土壤质量。以四川省泸州市古蔺县传统烤烟种植区为试验平台,设置5个施肥处理包括T1:常规施肥,T2:常规施肥+PGPR菌剂;T3:减施化肥10%+PGPR菌剂;T4:减施化肥20%+PGPR菌剂;T5:减施化肥30%+PGPR菌剂,通过记录烤烟不同生长期的性状、测定其产量及品质,同时结合化学分析方法、变性梯度凝胶电泳(Denature Gradient Gel Electrophoresis,DGGE)及克隆等分子技术分析不同施肥制度下植烟土壤的理化性质、重金属含量以及细菌群落结构变化等特征。主要试验结果如下:(1)施用PGPR菌剂处理的烟株在农艺性状、产量、产值、化学成分等指标均优于常规施肥处理,在5%水平差异显著。其中,常规施肥条件下配施PGPR菌剂处理的烤烟表现最佳;减施10%的化肥同时施用PGPR菌剂对烤烟生长及增产提质的效果最佳。(2)不同PGPR菌剂配施化肥的处理,土壤理化性质变化明显,碱解氮含量升高,其中T3处理的碱解氮含量达到最大;全氮、速效钾和有效磷变化趋势与碱解氮相同。PGPR菌剂配合“化肥减施”的土壤p H和有机质含量有一定程度的提高,在T3处理中,土壤p H和有机质含量较T1升高幅度最大。此外,PGPR菌剂配合施用化肥降低了土壤中重金属Cu、Pb和Cd的含量。由此可见,PGPR菌剂配合“化肥减施”会显著影响植烟土壤理化性质,提高土壤养分含量,同时降低土壤的重金属含量。(3)PGPR菌剂配合“减施化肥”明显影响植烟土壤的微生物群落结构,在植烟土壤中表现出明显的微生态效应。表现为DGGE图谱出现了特异性条带,与T1的细菌群落结构存在差异性。T3处理的细菌群落结构最复杂。此外,施用PGPR菌剂与未施用PGPR菌剂相比,土壤中细菌群落多样性如Shannon多样性指数(H)、丰富度(S)、均匀度(Eh)和优势度(C)均增加。假单胞菌属(Pseudomonas)是所有施肥处理土壤中的优势菌群,并且T2和T3处理中出现了新的菌属Acinetobacter johnsonii和Bacillus subtilis;而Methylobacterium hispanicum仅存在于T5处理中。(4)利用典范对应分析(Canonical Correspondence Analysis,CCA)对土壤细菌群落结构与环境因子间的相关性进行分析显示,土壤有效磷、速效钾、含水量和Pb、Cd、Cu等是影响烤烟土壤细菌群落结构变化的主要驱动因素,而土壤p H、全氮和有机质则是影响细菌群落结构的次要因子。
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