【摘 要】
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新疆是我国重要的棉花产区,多年连作阻碍了棉田土壤养分循环。在土壤生态系统中,微生物驱动了几乎全部的养分转化过程。近年来,新型有机肥料腐植酸肥(HA)因具有缓释肥效、促进土壤微生物活性和农作物增产保质等功效而被广泛应用于农业生产。目前,关于腐植酸对北疆棉田土壤微生物的影响还缺乏全面的认识。本研究以陆地棉新陆早74和水溶性矿源腐植酸(粉剂)为试验材料,共设4个处理:常规施肥(CK)、常规施肥配施腐植酸
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新疆是我国重要的棉花产区,多年连作阻碍了棉田土壤养分循环。在土壤生态系统中,微生物驱动了几乎全部的养分转化过程。近年来,新型有机肥料腐植酸肥(HA)因具有缓释肥效、促进土壤微生物活性和农作物增产保质等功效而被广泛应用于农业生产。目前,关于腐植酸对北疆棉田土壤微生物的影响还缺乏全面的认识。本研究以陆地棉新陆早74和水溶性矿源腐植酸(粉剂)为试验材料,共设4个处理:常规施肥(CK)、常规施肥配施腐植酸30kg·hm-2(Ⅰ.HA)、常规施肥配施腐植酸60kg·hm-2(Ⅱ.HA)、常规施肥配施腐植酸120kg·hm-2(Ⅳ.HA)。试验通过农艺性状调查、田间实收测产、纤维品质检测和土壤理化性质测定等方法,分析腐植酸施用梯度对棉花产量和品质、及棉田土壤理化性质的影响;利用高通量测序技术对土壤细菌16S全长和真菌ITS1区进行测序,分析棉花根际土壤微生物群落的变化,探讨响应细菌和真菌对棉花生长的作用。主要研究结果如下:1.通过室内和田间试验,对棉花的农艺性状指标进行调查和差异显著性分析,发现腐植酸可促进棉花生长和提高产量。随着其配施量增加,盆栽棉花的株高和SPAD值均呈先升高后降低的趋势,腐植酸过多会抑制棉花苗期生长。田间调查中果枝数、单铃重和衣分均无显著性差异,Ⅱ.HA处理和Ⅳ.HA处理的单株铃数显著增多,籽棉产量增产效果显著。Ⅱ.HA处理的纤维品质综合表现最好,纤维长度均值达到32.5 mm,整齐度指数均值为87.9%,断裂比强度均值为35.2 cN·tex-1,马克隆均值为4.2,伸长率均值为6.1。2.通过田间试验,对棉田根际土壤理化性质进行测定和差异显著性分析,发现腐植酸提高了土壤的养分状况。Ⅱ.HA处理的土壤有机质和全氮含量增加最为显著,同CK相比分别增加了 7.8%、35.1%;Ⅳ.HA处理的土壤有效磷和速效钾含量增加最为显著,分别增加了 48.9%、27.3%;土壤pH值稳定。3.使用PacBio平台对棉花根际土壤进行细菌16S全长测序,将测得序列以97%一致性共聚类为2897个OTUs。根据OTUs分布情况可知,随着腐植酸用量增加,细菌发现物种数在CK菌群的基础上显著增加。通过Alpha多样性分析,发现Ⅱ.HA处理多样性最高,根际细菌群落更稳定。同CK相比,提高腐植酸施用可提升土壤细菌菌门中酸杆菌门(Acidobacteria),菌属中短波单胞菌属(Brevundimonas)、海芽孢杆菌属(Bacillus)和溶杆菌属(Lysobacter),菌种中滨芽孢杆菌(Bacilluslitoralis)、厌氧氨氧化细菌(Anammox13)和硝化螺旋细菌(Nitrospirabacterium SG8 3)等可抗病原菌细菌的相对丰度,降低了反硝化脱氮的产碱杆菌属(Alcaligenes)和可抑制细菌活性的丙酸杆菌属(Cutibacterium)的相对丰度。棉花根际土壤细菌群落结构也因细菌群落多样性和物种组成丰度的变化而改变。4.使用NovaSeq6000对棉花根际土壤进行真菌ITS1测序,将测得序列以97%一致性共聚类为2169个OTUs。根据OTUs分布情况可知,随着腐植酸用量增加,真菌发现物种数在CK菌群的基础上显著增加。通过Alpha多样性分析,发现真菌对外界环境敏感,群落种物种均匀度较低,处理间多样性无显著差异。真菌的子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)为棉花根际土壤真菌的优势菌门,施用腐植酸促进了青霉菌属(Penicilliym)、酵母属(Issatchenkia)、木耳属(Auricularia)等可增加土壤有机质含量的有益真菌活性,提高了可促萌发促生长的蜡壳菌属(Sebacina)和可防治棉花枯萎病的毛壳菌属(Chaetomium)等真菌的相对丰度,抑制了致叶枯病的茎点霉属(Phoma)和致棉花轮纹斑病的链格孢属(Alternaria)等病原真菌的存活。通过真菌群落多样性和物种组成丰度的变化,棉花根际土壤真菌群落结构发生改变。综上所述,本研究结果不仅能为腐植酸滴施应用于北疆棉花生产提供数据支撑,而且为腐植酸培肥土壤提供理论基础。
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