滨海盐碱地枸杞施用木霉菌肥的效果及机理

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作为我国重要的后备耕地资源,合理开发利用滨海盐碱地,提高盐碱地作物氮利用效率,是实现农业经济与生态环境可持续发展的重要途径之一。枸杞(Lycium chinense)根系发达,在有效土层内的穿透力强,抗逆能力优越,是盐碱地区种植的先锋树种。木霉作为植物促生菌,能够有效改善盐渍土壤质量,增强植物养分吸收,促进植物生长。本研究以中华枸杞为实验材料,通过黄河三角洲滨海盐碱地的田间试验探究木霉菌肥对滨海盐碱地枸杞生长及土壤理化性质的影响,并结合盆栽实验从氮素吸收利用的角度揭示其促生机理,为滨海盐碱地枸杞栽培提供理论技术支撑,促进滨海盐土区种植业的发展。结果表明:1.盐渍土壤施加木霉菌肥提高了枸杞氮磷累积量,增强了枸杞的光合性能,从而促进枸杞生长,虽然其提升效果略低于化肥单独施加处理,但其氮肥表观利用效率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力均显著高于化肥施加处理。木霉菌肥替代25%化肥处理下既通过提高氮素积累,增强光合性能,增加了作物产量,又保证了氮肥利用效率的有效提升。2.施加木霉菌增大滨海盐渍土壤非毛管孔隙度,降低土壤容重,进而提高其土壤含水量,土壤物理结构有效提升,且其改善效果强于化肥施加处理。与化肥施加处理相比,木霉菌肥替代25%化肥处理下不仅有效改善了土壤理化性质,还可以增强土壤氮素供应能力,进而促进作物增产。主成分分析结果表明生物有机肥中的木霉功能菌直接促进作物养分吸收及生长的生物效应更为显著。3.灭菌基质盐胁迫盆栽实验中,盐处理14 d后枸杞根系分生区和成熟区的NO3-和NH4+外排,根和叶中硝酸还原酶(NR)、亚硝酸还原酶(NIR)与谷氨酰胺合成酶(GS)活性下降,枸杞总氮累积量降低,进而导致枸杞生物量下降。施加木霉菌剂能够显著缓解盐处理下根系分生区和成熟区的NO3-和NH4+外排,且在盐处理14 d后分生区NO3-和NH4+呈现内流趋势,同时木霉菌剂缓解盐胁迫对NR、NIR与GS活性的抑制作用,同步增强了枸杞总氮累积量,进而提高光合速率及光合氮素利用效率,促进盐胁迫下枸杞生长。在滨海盐渍土盆栽实验中,有机肥、木霉菌剂及菌肥施加处理较对照均显著提高了滨海盐碱地枸杞根系分生区NO3-和NH4+内流速率和成熟区NO3-内流速率,且施加菌肥的提升幅度高于施加有机肥,菌肥施加处理下枸杞成熟区NH4+内流速率高于对照和有机肥施加处理,但差异不显著。盐渍土壤施加木霉菌肥及菌剂一方面显著增加枸杞根、茎、叶生物量和氮含量以及植株氮累积量,提高枸杞氮素吸收效率,增强枸杞根和叶中NR、NIR与GS的活性,另一方面显著提高了枸杞光合速率、叶片稳定碳同位素丰度值(δ13C)及光合氮素利用效率,而且施加菌肥的效果明显优于施加有机肥。综上所述,木霉菌肥一方面能够有效改善土壤物理结构,且提升效果优于化肥,另一方面可以直接促进枸杞对氮磷等养分的吸收,增强光合性能,进而提高枸杞产量,但产量低于化肥施加处理。木霉菌肥与化肥配施既可以提高枸杞氮素含量及氮肥利用效率,保证枸杞高产,又可以有效改善土壤理化性质,增强土壤氮素供应能力。木霉主要通过增加盐渍逆境下枸杞氮素吸收、同化与积累,增强光合固碳能力,提高光合氮素利用效率,从而促进枸杞生长。
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