大豆苗期水分亏缺对土壤酶活性及微生物多样性的影响

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.018

摘要/Abstract

摘要：

为研究不同程度水分亏缺对大豆土壤酶活性及土壤微生物多样性的影响，以干旱敏感型大豆绥农26为材料，采用盆栽试验，在苗期分别设置土壤含水量为田间持水量的70%（正常供水，CK）、60%（轻度水分亏缺，T1）、50%（中度水分亏缺，T2）和40%（重度水分亏缺，T3）4个处理，对土壤酶活性进行测定，并利用高通量测序技术对土壤微生物的群落构成和多样性进行研究。结果表明，除成熟期外，其他生育期土壤脲酶活性均为T1处理最大；与CK相比，不同处理土壤蔗糖酶活性下降13.89%~21.94%；复水后，土壤过氧化氢酶活性则为T2处理最高，而土壤磷酸酶活性则在T1处理达到最大。水分亏缺可引起土壤微生物数量发生改变，丰富度增加，且与酶活性间存在一定的相关性。大豆单株产量在T1处理下达到最大，相比CK显著提高9.55%。综上可知，适度的水分亏缺在一定程度上可对土壤酶活性起到促进作用，进一步影响土壤微环境，从而达到节水增产目的。

关键词: 大豆, 水分亏缺, 土壤酶, 土壤微生物

Abstract:

In order to study the effects of different degrees of water deficit on soil enzyme activities and soil microbial diversity of soybean, a pot experiment was conducted with drought sensitive soybean Suinong 26. At seedling stage, soil water content was set at 70% (normal water supply, CK), 60% (mild water deficit, T1), 50% (moderate water deficit, T2) and 40% (severe water deficit, T3) of field capacity treatments, the soil enzyme activity was determined, and the high-throughput sequencing technique was used to study the community composition and diversity of soil microorganisms. The results showed that soil urease activity in T1 treatment was the highest in all growth stages except mature stage. Compared with CK, soil sucrase activity in different water deficit treatments decreased by 13.89% to 21.94%. After rehydration, soil catalase activity was the highest with T2 treatment, while soil phosphatase activity reached the highest with T1 treatment. Water deficit could lead to changes in the number of soil microorganisms, increase in richness, and there was a certain correlation with enzyme activities. The yield per plant of soybean reached the maximum with T1 treatment, which was significantly higher than that of CK by 9.55%. To sum up, moderate water deficit could promote soil enzyme activity to a certain extent, and further affected soil microenvironment, so as to achieve the purpose of saving water and increasing production.

Key words: Soybean, Water deficit, Soil enzymes, Soil microorganisms

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参考文献 32

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时期 Stage	处理 Treatment	Chao1指数 Chao1 index	ACE指数 ACE index	Simpson指数 Simpson index	Shannon指数 Shannon index	覆盖率 Coverage (%)
控水后 After water deficit	CK	2132.48±21.47b	2102.97±32.01b	0.9973±0.0003a	9.65±0.06a	99.71
控水后 After water deficit	T1	2149.28±28.03b	2108.51±24.70b	0.9971±0.0001a	9.58±0.01a	99.68
	T2	2172.92±33.32b	2149.11±45.74b	0.9971±0.0003a	9.64±0.17a	99.70
	T3	2257.39±28.20a	2240.09±31.32a	0.9972±0.0004a	9.72±0.17a	99.71
复水后 After rehydration	CK	2255.41±66.58a	2252.51±53.45a	0.9969±0.0003b	9.61±0.04a	99.65
复水后 After rehydration	T1	2186.41±108.55a	2166.79±110.05a	0.9971±0.0003ab	9.67±0.03a	99.67
	T2	2284.27±45.35a	2264.62±58.90a	0.9975±0.0003a	9.80±0.19a	99.74
	T3	2295.40±15.72a	2282.64±21.95a	0.9973±0.0002ab	9.69±0.07a	99.74

时期 Stage	处理 Treatment	Chao1指数 Chao1 index	ACE指数 ACE index	Simpson指数 Simpson index	Shannon指数 Shannon index	覆盖率 Coverage (%)
控水后 After water deficit	CK	591.47±20.69c	599.23±24.48c	0.9710±0.0291a	6.80±0.36a	99.91
控水后 After water deficit	T1	788.53±16.93a	823.62±46.77a	0.9696±0.0206a	6.96±0.21a	99.85
	T2	694.36±29.35b	704.69±24.29b	0.9563±0.0396a	6.80±0.33a	99.89
	T3	637.46±33.89c	638.80±32.29c	0.9686±0.0159a	6.51±0.27a	99.87
复水后 After rehydration	CK	543.33±24.50c	594.31±29.67c	0.9211±0.0412b	5.82±0.30c	99.89
复水后 After rehydration	T1	757.29±23.45a	872.20±29.58ab	0.9339±0.0419ab	6.75±0.34b	99.85
	T2	675.13±34.01b	894.08±11.97a	0.9608±0.0230ab	6.41±0.26b	99.84
	T3	732.85±37.43a	827.30±49.88b	0.9854±0.0068a	7.45±0.31a	99.86

分类 Classify	多样性指数 Diversity index	脲酶活性 Urease activity	蔗糖酶活性 Sucrase activity	过氧化氢酶活性 Catalase activity	磷酸酶活性 Phosphatase activity
细菌Bacteria	Chao1	-0.431^*	-0.207	0.359	-0.116
	ACE	-0.444^*	-0.229	0.314	-0.094
	Simpson	-0.167	0.126	0.420^*	-0.024
	Shannon	-0.192	-0.080	0.471^*	0.027
真菌Fungi	Chao1	0.537^**	-0.217	0.091	-0.034
	ACE	0.520^**	-0.077	0.267	0.290
	Simpson	-0.148	0.166	0.094	-0.332
	Shannon	-0.015	0.072	-0.161	-0.204

处理 Treatment	株高 Plant height (cm)	茎粗 Stem diameter (mm)	节数 Pitch number	单株荚数 Number of pods per plant	单株荚重 Pod weight per plant (g)	单株粒数 Grains per plant	单株产量 Yield per plant (g)
CK	82.37±1.46a	9.10±0.20a	16.67±0.87ab	32.22±1.20a	8.71±0.14a	67.89±2.93b	13.40±0.20b
T1	79.16±0.98b	7.97±0.07b	17.11±0.93a	33.44±2.07a	7.24±0.17b	71.33±3.28a	14.68±0.20a
T2	75.95±0.98c	7.75±0.04c	16.00±1.12ab	28.67±1.22b	6.76±0.18c	65.89±2.32bc	12.84±0.17c
T3	72.74±0.98d	7.54±0.07d	15.78±0.97b	27.78±1.79b	5.90±0.16d	64.33±2.65c	12.75±0.30c