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针对黄淮平原典型农田土壤钾资源利用较低,土壤中钾素不能直接被作物吸收利用的现状,探讨了不同施钾方式和施钾量条件下根际解钾微生物与根际土壤中钾素利用及根系活力的关系,以期为减少化肥施用,提高钾素利用效率提供理论依据。采用裂裂区设计,主区为肥料配施处理(A):设20%有机肥(鸡粪)+80%氮肥(A1),100%氮肥(A2)2个水平;副区为施钾量处理(B):设不施钾(B1)、减量施钾80kg·hm-2(B2)、常规施钾120kg·hm-2(B3)、增施钾肥160kg·hm-2(B4)4个水平;副副区为小麦品种(C):西农979(C1)、豫农202(C2)。主要获得以下结果:
(1)小麦全生育期内根际解钾微生物数量的动态变化呈先降低后升高再降低的趋势:冬前相对较高,越冬期间处于低谷,返青后迅速增加,至拔节期达到高峰,之后逐渐降低,成熟时降至越冬时的水平。与单施钾肥相比,有机肥与钾肥配施处理下根际解钾微生物数量提高幅度为7.59%~32.25%,差异达到极显著水平;与不施钾相比,根际解钾微生物数量随钾肥施用量的增加逐渐上升,但钾肥施用量过大时根际解钾微生物数量有所减少,整体呈先上升后下降的趋势。A1B3(有机肥+常规施钾)为最佳施肥组合。联合方差分析表明,有机肥和钾肥对根际解钾微生物的影响均达到极显著水平,品种间差异性显著或极显著水平。
(2)小麦全生育期内,根际解钾微生物中环状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、假单胞菌和多粘类芽孢杆菌分别占27.24%,51.07%,14.31%和7.38%;随着生育时期推进,土壤速效钾、缓效钾、相对无效钾含量在冬前阶段较高,之后逐渐降低至成熟。进一步的相关性分析表明,不同种类根际解钾微生物均与土壤不同形态钾呈显著正相关关系,其中,胶质芽孢杆菌与土壤速效钾呈极显著相关,环状芽孢杆菌与土壤速效钾呈显著相关。
(3)与单施钾肥相比,有机肥与钾肥配施处理下小麦根系活力、干物质重、钾素积累量、钾素积累速率、钾素利用效率均明显提高;与不施钾肥相比,根系活力、干物质重、钾素积累量、钾素积累速率、钾素利用效率随施钾量增加而提高,但施钾量过大时则呈降低趋势,说明有机肥与钾肥配施有利于小麦生长发育和钾素利用,但施钾量过大时则产生不利影响;且不同品种间对根系活力、钾素积累及钾素利用效率也存在明显差异。相关性分析表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与根系活力间达1%极显著正相关关系。
(4)有机肥与钾肥配施处理下小麦产量较单施钾肥增长2.03%~2.97%,差异达5%显著性水平。与不施钾相比,常规施钾处理的产量增幅最大,为10.22%;同时,有机肥与钾肥配施显著提高小麦籽粒的粗蛋白含量、可溶性糖含量、直支淀粉含量、支链淀粉含量和总淀粉含量,降低直支比。
研究认为,有机肥和化肥配施可提高土壤解钾微生物数量和土壤钾素利用效率,促进小麦生长发育,改善生育后期根系活力,提高籽粒产量和改善品质。本研究条件下,黄淮平原高产麦田的施钟策略是有机无机肥配施,K2O施用量以120kg·hm-2为宜。
(1)小麦全生育期内根际解钾微生物数量的动态变化呈先降低后升高再降低的趋势:冬前相对较高,越冬期间处于低谷,返青后迅速增加,至拔节期达到高峰,之后逐渐降低,成熟时降至越冬时的水平。与单施钾肥相比,有机肥与钾肥配施处理下根际解钾微生物数量提高幅度为7.59%~32.25%,差异达到极显著水平;与不施钾相比,根际解钾微生物数量随钾肥施用量的增加逐渐上升,但钾肥施用量过大时根际解钾微生物数量有所减少,整体呈先上升后下降的趋势。A1B3(有机肥+常规施钾)为最佳施肥组合。联合方差分析表明,有机肥和钾肥对根际解钾微生物的影响均达到极显著水平,品种间差异性显著或极显著水平。
(2)小麦全生育期内,根际解钾微生物中环状芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌、假单胞菌和多粘类芽孢杆菌分别占27.24%,51.07%,14.31%和7.38%;随着生育时期推进,土壤速效钾、缓效钾、相对无效钾含量在冬前阶段较高,之后逐渐降低至成熟。进一步的相关性分析表明,不同种类根际解钾微生物均与土壤不同形态钾呈显著正相关关系,其中,胶质芽孢杆菌与土壤速效钾呈极显著相关,环状芽孢杆菌与土壤速效钾呈显著相关。
(3)与单施钾肥相比,有机肥与钾肥配施处理下小麦根系活力、干物质重、钾素积累量、钾素积累速率、钾素利用效率均明显提高;与不施钾肥相比,根系活力、干物质重、钾素积累量、钾素积累速率、钾素利用效率随施钾量增加而提高,但施钾量过大时则呈降低趋势,说明有机肥与钾肥配施有利于小麦生长发育和钾素利用,但施钾量过大时则产生不利影响;且不同品种间对根系活力、钾素积累及钾素利用效率也存在明显差异。相关性分析表明,不同生育时期根际解钾微生物数量与根系活力间达1%极显著正相关关系。
(4)有机肥与钾肥配施处理下小麦产量较单施钾肥增长2.03%~2.97%,差异达5%显著性水平。与不施钾相比,常规施钾处理的产量增幅最大,为10.22%;同时,有机肥与钾肥配施显著提高小麦籽粒的粗蛋白含量、可溶性糖含量、直支淀粉含量、支链淀粉含量和总淀粉含量,降低直支比。
研究认为,有机肥和化肥配施可提高土壤解钾微生物数量和土壤钾素利用效率,促进小麦生长发育,改善生育后期根系活力,提高籽粒产量和改善品质。本研究条件下,黄淮平原高产麦田的施钟策略是有机无机肥配施,K2O施用量以120kg·hm-2为宜。