氨基酸增值尿素对水稻生长的影响及作用效果研究

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氮肥的施用是粮食产量重要的保障,当前氮肥利用率仅30%左右,氮素流失造成严重的环境污染。氨基酸在土壤中有着重要的生态作用,但是含量较少,通过外源添加氨基酸可以弥补土壤对这些重要有机氮源的需求空白。氨基酸作为肥料增效剂在肥料生产领域已受到广泛关注。本研究以氨基酸和尿素复配创制的新型增值尿素为材料,以栽种水稻的土壤和根系为研究对象,用常规方法测定不同施肥处理下水稻生理指标、土壤氮素养分含量,用高通量技术(High-throughput sequencing)测定根际土壤微生物菌群。使用高效液相色谱法(High performance liquid chromatography)测定有机酸成分和含量。分析氨基酸增值尿素对水稻生长、土壤理化性质、根际微生物和根系分泌有机酸的影响,以及各指标间相互关系。探究了氨基酸肥料的促生机理,为水稻合理施肥提供科学依据。主要研究结果如下:1.施用氨基酸增值尿素能够显著促进水稻苗期生长,和单施尿素处理相比,株高、根长和SPAD值分别增加9.67%和15.13%和13.27%;根长、根直径、根体积和根尖数分别提高了11.68%、20.59%、25.28%和16.94%。2.氨基酸增值尿素增加了土壤有机碳和全氮的含量,和单施尿素处理相比,增幅分别为11.89%和7.69%,无机氮水平低于单施尿素处理,降低了土壤的p H。氨基酸增值尿素对土壤酶活性具有显著的激发效应,和单施尿素处理相比,土壤蔗糖酶、过氧化氢酶的活性显著增加,增幅为72.52%和9.80%。3.氨基酸增值尿素促进了土壤微生物的生长,表现为微生物数量的增长。氨基酸增值尿素处理较单施尿素处理,土壤的细菌、氨化细菌和硝化细菌的数量增幅分别为38.56%、31.69%和27.23%。根际菌群丰度发生改变,通过对土壤样品中门和属水平的分析发现,氨基酸增值尿素处理变形菌门和拟杆菌门相对丰度增加显著,酸杆菌门相对丰度下降显著。气单胞菌属和鞘氨醇单胞菌属丰度上升,幅度分别为20.93%和10.32%。菌群多样性方面,氨基酸增值肥料处理的Chao1指数和Shannon指数高于其他处理。4.不同培养方式和施肥处理会明显影响水稻根系分泌有机酸。土培条件下,测得的有机酸主要有草酸、乙酸和柠檬酸,和单施尿素处理相比,氨基酸增值尿素组草酸、乙酸的占比减少,酒石酸、琥珀酸和柠檬酸占比增加。水培条件下,测得的有机酸主要有乙酸、丁二酸和苹果酸,且有机酸总量显著低于土培收集。氨基酸增值尿素处理较单施尿素处理乙酸和柠檬酸的占比上升,苹果酸和草酸的占比下降。5.相关性分析发现,土壤p H、脲酶活性、蔗糖酶活性和硝态氮与微生物的群落结构密切相关。拟杆菌门与柠檬酸存在显著的相关性,酸杆菌门和酒石酸存在显著的相关性。有机酸中的苹果酸和土壤蔗糖酶、过氧化氢酶、TN和硝态氮呈明显的正相关关系。草酸和丁二酸与p H、脲酶活性呈负相关关系。乙酸和柠檬酸与硝态氮呈正相关关系。
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