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作物杂志,2024, 第4期: 209–215 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.04.027

所属专题： 棉麻作物

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

复合微生物肥对棉田土壤养分及根际细菌群落的影响

吕博1(), 丁亮1(), 过聪1, 陈锋1, 周海平2, 汪雪松2, 董小林3, 向发云1()   

  1. 1湖北省农业科学院经济作物研究所/农业农村部长江中游棉花生物学与遗传育种重点实验室，430072，湖北武汉
    2鄂州市农业科学研究所，436000，湖北鄂州
    3农业农村部长江中游作物绿色高效生产重点实验室/长江大学农学院，434025，湖北荆州
  • 收稿日期:2023-07-26 修回日期:2023-11-28 出版日期:2024-08-15 发布日期:2024-08-14
  • 通讯作者: 向发云，研究方向为观赏植物栽培育种，E-mail：xfy323@hbaas.ac.cn
  • 作者简介:吕博，研究方向为植物病虫害防治及抗病育种，E-mail：384745410@qq.com；丁亮为共同第一作者，研究方向为经济作物栽培，E-mail：102846391@qq.com
  • 基金资助:
    湖北省农业科技创新中心项目(2019-620-000-001-08)

Effects of Compound Microbial Fertilizer on Soil Nutrients and Rhizosphere Bacterial Community in Cotton Field

Lü Bo1(), Ding Liang1(), Guo Cong1, Chen Feng1, Zhou Haiping2, Wang Xuesong2, Dong Xiaolin3, Xiang Fayun1()   

  1. 1Industrial Crops Institute of Hubei Academy of Agricultural Sciences / Key Laboratory of Cotton Biology and Genetic Breeding in the Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Wuhan 430072, Hubei, China
    2Ezhou Agricultural Science Research Institute, Ezhou 436000, Hubei, China
    3Key Laboratory of Sustainable Crop Production in the Middle Reaches of the Yangtze River, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / College of Agriculture, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China
  • Received:2023-07-26 Revised:2023-11-28 Online:2024-08-15 Published:2024-08-14

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PDF (PC)

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摘要：

为探究复合微生物肥对棉田土壤养分及根际细菌群落的影响，设置不施用复合微生物肥（T0）和施用复合微生物肥（T1~T4）共5个处理，通过田间试验测定各处理棉花根际土壤养分含量、棉花籽棉和皮棉产量，并对不同处理根际土样本进行16S rDNA高通量测序分析。结果表明，与T0相比，T1~T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量显著增加，籽棉产量提高5.59%~14.28%，皮棉产量提高5.65%~16.64%。各处理土壤中优势菌门主要为变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria），优势菌目主要为鞘脂单胞菌目（Sphingomonadales）、酸杆菌目（Acidobacteriales）、芽单胞菌目（Gemmatimonadales）。与T0相比，T1~T4处理土壤中鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和芽单胞菌属（Gemmatimonas）相对丰度显著升高，而酸杆菌属（Acidobacterium）和RB41相对丰度显著降低。鞘氨醇单胞菌属和芽单胞菌属相对丰度与有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量呈正相关。综上所述，施用复合微生物肥可增加棉花根际优势菌群鞘氨醇单胞菌属和芽单胞菌属相对丰度，促进土壤养分释放，提高棉花产量。

关键词: 复合微生物肥, 棉花, 产量, 土壤养分, 细菌群落

Abstract:

In order to explore the effects of compound microbial fertilizer on soil nutrients and rhizosphere bacterial community in cotton field, five treatments of without application of compound microbial fertilizer (T0) and application of compound microbial fertilizer (T1-T4) were set up. Field experiments were conducted to determine the nutrient content of cotton rhizosphere soil, cotton seed and lint yield under different treatments, and high-throughput 16S rDNA sequencing was performed on rhizosphere soil samples from different treatments. The results showed that compared with T0, the contents of soil organic matter, alkaline nitrogen, available phosphorus and available potassium in T1-T4 treatments increased significantly, the seed cotton yield increased by 5.59%-14.28%, and the lint yield increased by 5.65%-16.64%. The dominant bacteria in different soil treatments at phylum level were mainly Proteobacteria and Acidobacteria, while the dominant bacterial in different treatments at the order level were mainly Sphingomonadales, Acidobacteriales and Gemmatimonadales. Compared with the control, the relative abundance of Sphingomonas and Gemmatimonas in the soil treated with T1-T4 increased significantly, while the relative abundance of Acidobacterium and RB41 decreased significantly. The relative abundance of Sphingomonas and Gemmatimonas were positively correlated with the contents of organic matter, alkaline nitrogen, available phosphorus and available potassium. In summary, the application of compound microbial fertilizer can increase the abundance of the dominant rhizosphere bacteria of cotton, Sphingomonas and Gemmatimonas, promote the release of soil nutrients, and increase cotton yield.

Key words: Compound microbial fertilizer, Cotton, Yield, Soil nutrients, Bacterial communities

表1

不同处理对土壤养分的影响

处理
Treatment		 碱解氮
Alkali hydrolyzed nitrogen (mg/kg)		 有效磷
Available phosphorus (mg/kg)		 速效钾
Available K (mg/kg)		 有机质
Organic matter (g/kg)		 pH
T0 63.51±1.32c 10.55±0.12c 306.51±4.25c 7.90±0.02b 7.81±0.01a
T1 69.84±1.56b 11.43±0.21b 336.70±5.31b 8.54±0.03a 7.79±0.02a
T2 78.84±0.89a 12.13±0.14a 350.59±2.74a 8.86±0.02a 7.83±0.01a
T3 82.35±1.41a 12.02±0.17a 363.96±4.72a 8.93±0.03a 7.82±0.01a
T4 80.54±1.76a 11.77±0.15b 346.07±6.16a 8.71±0.01a 7.82±0.02a

表2

不同处理对棉花产量的影响

处理
Treatment		 籽棉产量Seed cotton yield 皮棉产量Lint yield 衣分
Lint percentage
(%)
数值
Value (kg/hm2)		 比对照±
Comparative control ± (%)		 数值
Value (kg/hm2)		 比对照±
Comparative control ± (%)
T0 5666.80±104.11c － 2404.65±89.93b － 42.41±0.85a
T1 5983.65±102.24bc 5.59 2540.40±85.37ab 5.65 42.44±0.82a
T2 6293.75±99.05ab 11.06 2718.60±90.44a 13.06 43.17±0.77a
T3 6475.75±94.48a 14.28 2804.70±85.24a 16.64 43.30±0.85a
T4 6136.05±96.20b 8.28 2637.90±85.80ab 9.70 42.97±0.73a

表3

根际土壤细菌群落多样性指数

处理
Treatment		 覆盖率
Coverage		 Shannon指数
Shannon index		 ACE指数
ACE index
T0 0.750b 7.151d 21 064.81c
T1 0.805a 7.281c 22 164.07c
T2 0.768b 7.413b 23 264.12c
T3 0.746b 7.531b 28 064.46a
T4 0.744b 7.824a 25 064.85b

图1

不同处理在微生物分类单元门级水平上的相对丰度

图2

不同处理在微生物分类单元目级水平上的相对丰度

图3

不同处理中优势菌属的相对丰度

图4

不同处理中部分优势菌属相对丰度与土壤养分的冗余分析

[1] 中华人民共和国国家统计局. 中国统计年鉴. 北京: 中国统计出版社, 2019.
[2] 刘海洋, 王伟, 张仁福, 等. 新疆主要棉区棉花黄萎病发生概况. 植物保护, 2015, 41(3):138-142.
[3] 刘廷利, 惠慧, 阚家亮, 等. 新疆北部棉花黄萎病菌培养特性、致病型、致病性分化及ISSR遗传变异研究. 棉花学报, 2017, 29(6):541-549.
doi: 10.11963/1002-7807.ltlzbl.20170927
[4] 刘海洋. 新疆棉花黄萎病田土壤与病株根部微生物群落多样性分析. 北京: 中国农业大学, 2018.
[5] 武杞蔓, 张金梅, 李玥莹, 等. 有益微生物菌肥对农作物的作用机制研究进展. 生物技术通报, 2021, 37(5):221-230.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-0846
[6] 陶伟, 叶长东, 苏天明, 等. 复合微生物菌肥配施化肥对芥菜生长及土壤环境的影响. 西南农业学报, 2020, 33(5):1042-1047.
[7] 张德楠, 张燕钊, 滕秋梅, 等. 配施复合微生物肥对石漠化地区火龙果园土壤养分含量及生物学特征的影响. 西南农业学报, 2022, 35(7):1623-1630.
[8] 梁永进, 尚海丽, 盘文政, 等. 微生物菌肥对‘K326’烤烟生长发育及产质量的影响. 中国农学通报, 2021, 37(23):45-51.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0661
[9] 张志鹏, 蔡燕飞, 段继贤, 等. 复合微生物菌肥在小麦上的应用肥效研究. 广东农业科学, 2019, 46(10):1-6.
[10] 王亚文, 史慧芳, 张鹏, 等. 微生物菌肥在设施蔬菜生产中的研究进展. 农学学报, 2021, 11(11):27-32.
doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.casb2021-0063
[11] 乌音嘎, 乌恩, 吴澜, 等. 复合微生物肥对碱土生物学性状与土壤肥力的影响. 中国土壤与肥料, 2021(1):197-203.
[12] 涂保华, 符菁, 赵远, 等. 基于光合菌剂的复合微生物菌肥对土壤速效养分含量及微生物群落结构多样性的影响. 西南农业学报, 2019, 32(12):2878-2884.
[13] 杨皓, 庄家尧, 郑康, 等. 不同载体菌肥对刺槐光合特性及土壤养分、细菌群落的影响. 核农学报, 2023, 37(4):844-853.
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.04.0844
[14] 李丽艳, 朱瑞艳, 杜迎辉, 等. 微生物肥料对草莓根腐病防治效果及对根围土壤微生物群落多样性的影响. 安徽农业科学, 2018, 46(33):111-113.
[15] 何飞燕. 复合微生物菌剂对花生的促生作用及土壤细菌菌群变化研究. 长沙: 湖南农业大学, 2022.
[16] 宋以玲, 马学文, 于建, 等. 复合微生物肥料替代部分复合肥对花生生长及根际土壤微生物和理化性质的影响. 山东科学, 2019, 32(1):38-45,123.
doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2019.01.006
[17] 吕博, 孟庆忠, 张成, 等. 复合微生物肥对棉花生长与产量的影响. 新疆农业科学, 2021, 58(6):1006-1011.
doi: 10.6048/j.issn.1001-4330.2021.06.004
[18] Pulatov A, Amanturdiev S, Nazarov K, et al. Effect of biofertilizers on growth and yield of cotton in different soil conditions. Cotton Genomics and Genetics, 2016, 7:1-11.
[19] 吕博, 孟庆忠, 张成, 等. 微生物菌肥对棉花黄萎病的防治效果研究. 农村经济与科技, 2020, 31(23):64-65.
[20] 张泽, 王桂花, 吕宁, 等. 基于GIS的耕地地力评价研究——以农五师89团为例. 新疆农业科学, 2012, 49(5):831-836.
[21] Han G M, Chen Q Q, Zhang S X, et al. Biochar effects on bacterial community and metabolic pathways in continuously cotton-cropped soil. Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 2019, 19(2):249-261.
[22] 朱菲莹, 张屹, 肖姬玲, 等. 生物有机肥对土壤微生物群落结构变化及西瓜枯萎病的调控. 微生物学报, 2019, 59(12):2323-2333.
[23] 鲍士旦. 土壤农化分析. 北京: 中国农业出版社, 2000.
[24] 丁文成, 何萍, 周卫. 我国新型肥料产业发展战略研究. 植物营养与肥料学报, 2023, 29(2):201-221.
[25] 杨东敏, 徐圣君, 曾贤桂, 等. 浅析施用微生物肥料对土壤质量的影响. 环境保护科学, 2020, 46(3):138-142.
[26] 杜倩, 李琳, 刘铁男, 等. 复合菌肥对盐渍土土壤微生物多样性的影响. 中国农学通报, 2022, 38(2):38-43.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-0153
[27] 李国, 易强, 许世武, 等. 微生物菌剂对新疆棉花连作障碍的消减研究. 中国土壤与肥料, 2020(1):202-207.
[28] 王启尧, 赵庚星, 赵永昶, 等. 滨海盐渍棉田施用微生物菌肥的降盐效果及棉花长势响应. 华北农学报, 2021, 36(增1):267-274.
[29] 王俊铎, 郑巨云, 龚照龙, 等. 微生物菌剂对土壤理化性质及棉花生长的影响. 新疆农垦科技, 2023, 46(5):65-68.
[30] 刘京京, 陈学文, 梁爱珍, 等. 微生物肥料及其对黑土旱田作物应用的效果. 土壤与作物, 2023, 12(2):179-195.
[31] 孙杨, 王璐, 赵璐, 等. 复合微生物菌肥对苹果再植病害调控及对根围土壤真菌群落结构的影响. 植物病理学报, 2022, 52(2):256-268.
[32] 杨肖芳, 郭瑞, 姚燕来, 等. 微生物菌剂对连作地块草莓生长、土壤养分及微生物群落的影响. 核农学报, 2023, 37(6):1253-1262.
doi: 10.11869/j.issn.1000-8551.2023.06.1253
[33] 薛国萍, 白红梅, 杜金伟, 等. 不同处理措施对辣椒连作土壤细菌群落结构及多样性的影响. 中国蔬菜, 2023(3):78-84.
[34] 徐绍伟, 林凤, 徐正国, 等. 生物菌剂对烟田土壤理化性质细菌群落的影响及其相关性研究. 安徽农业科学, 2021, 49(12):167-171.
[35] 刘辉, 韦璐璐, 朱龙发, 等. 鞘氨醇单胞菌的研究进展. 微生物学通报, 2023, 50(6):2738-2752.
[36] Asaf S, Numan M, Khan A L, et al. Sphingomonas: from diversity and genomics to functional role in environmental remediation and plant growth. Critical Reviews in Biotechnology, 2020, 40(2):138-152.
doi: 10.1080/07388551.2019.1709793 pmid: 31906737
[37] Li F, Chen L, Zhang J B, et al. Bacterial community structure after long-term organic and inorganic fertilization reveals important associations between soil nutrients and specific taxa involved in nutrient transformations. Frontiers in Microbiology, 2017, 8:187.
doi: 10.3389/fmicb.2017.00187 pmid: 28232824
[38] Carbonetto B, Rascovan N, Álvarez R, et al. Structure, composition and metagenomic profile of soil microbiomes associated to agricultural land use and tillage systems in Argentine Pampas. PLoS ONE, 2014, 9(6):e99949.
[1] 袁帅, 何明娟, 崔璨, 韩羽, 喻鹏, 易镇邪. 早稻基施不同用量钙镁水滑石对湘南双季稻产量和稻米品质影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 113–120
[2] 王文霞, 畅博凯, 夏清, 智慧, 杜杰. 叶面喷硒对胡麻生理特性、产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 130–137
[3] 杜杰, 冯宇, 夏清, 智慧, 王文霞. 外源油菜素内酯缓解谷子穗分化期干旱胁迫的机理研究[J]. 作物杂志, 2024, (4): 144–151
[4] 曹莉, 杨建辉, 张丽, 任伟, 曹正鹏, 马芳, 关永. 不同纳米硒肥叶面喷施对西兰花产量、品质及硒含量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 152–157
[5] 张丽娟, 秦宇坤, 陈俊英. 油棉两季秸秆还田下施氮量对棉花产量形成及氮肥利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 158–163
[6] 任梁, 房孟颖, 武志海, 董学瑞, 卢霖, 闫鹏, 董志强. 乙矮合剂对酿造高粱抗倒伏能力及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 164–171
[7] 周舟, 沈炘垭, 王俊, 刘立军. 控释肥与普通尿素组合对水稻产量、氮肥利用率和米质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 180–187
[8] 李春花, 吴晗, 加央多拉, 王春龙, 王艳青, 任长忠. 播期对甜荞品种（系）农艺性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 216–222
[9] 王若鹏, 吕伟, 刘文萍, 文飞, 韩俊梅, 刘霞霞. 不同栽培模式对芝麻产量及土壤水热状况的影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 247–252
[10] 郭海斌, 张军刚, 王文文, 薛志伟, 许海涛, 冯晓曦, 王斌功, 王成业. 夏玉米光合特性、根系生长和产量对砂姜黑土深松增密的响应[J]. 作物杂志, 2024, (3): 109–118
[11] 刘跃, 贾永红, 于月华, 张金汕, 王润琪, 李丹丹, 石书兵. 北疆氮肥运筹对花生生长发育、产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 119–126
[12] 张素瑜, 岳俊芹, 李向东, 靳海洋, 任德超, 杨明达, 邵运辉, 王汉芳, 方保停, 张德奇, 时艳华, 秦峰, 程红建. 施氮对郑麦366光合速率、花后干物质积累及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 127–132
[13] 夏玉兰, 王德勋, 赵园园, 范志勇, 李娟, 王阁, 赵志豪, 史宏志. 钾肥用量和追肥时期对抗黑胫病红花大金元烟叶化学成分及产量和质量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 133–140
[14] 陈碧伟, 鞠玺凯, 孙一鸣, 李清华, 刘庆, 曾路生. 不同时期干旱对淀粉型甘薯产量形成及淀粉糊化特性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 141–147
[15] 易琴, 黄苗, 杨国涛, 胡运高, 陈虹, 王学春. 有机无机肥配施对四川地区油菜产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (3): 163–167
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