AMF和根瘤菌对间作金橘养分吸收及根围微生态特征的影响

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作为金橘主产区之一,广西总面积的29.9%为喀斯特地貌,具有土壤较贫瘠,季节性干旱频发的特点,肥料的当季利用率低等都制约了金橘产业的发展。本研究对金橘嫁接苗(Fortunella margarita,F)和大豆(Glycine max)间作体系接种丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)——幼套近明球囊霉(Claroideoglomus etunicatum,C.e)及根瘤菌(Rhizobium,R)——费氏中华根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum,B.j),共设计9个处理:(1)金橘单作,简写为(后面用:表示)金单(F);(2)大豆(Soybean)单作:豆单(S);(3)金橘单作接AMF:金单+枝(F+A);(4)大豆单作接AMF:豆单+枝(S+A);(5)大豆单作接R:豆单+瘤(S+R);(6)金橘大豆间作:金+豆(F+S);(7)金橘大豆间作接AMF:金+豆+枝(F+S+A);(8)金橘大豆间作接R:金+豆+瘤(F+S+R);(9)金橘大豆间作双接AMF和R:金+豆+枝+瘤(F+S+A+R),1-5为单作组,6-9为间作组。研究上述处理对金橘根围细菌、真菌的群落结构等微生态特征及金橘养分吸收等生长代谢的影响及其潜在机制,旨在为高效节本高产的金橘生产提供理论依据。主要结果如下:1.金单+枝处理的金橘根系菌根侵染强度M%最高,显著高于其他处理(p<0.05,下同),金+豆+枝+瘤处理和金+豆+枝处理的分别为第二和第三高。金橘大豆间作处理组的大豆单株根瘤干重和数量均显著低于其对应的大豆单作处理组,其中金+豆+枝+瘤处理的根瘤干重和数量在间作组中最高,与单作组处理无显著差异(p>0.05,下同)。表明AMF和根瘤菌发育良好,可互为促进。2.金+豆+枝处理的金橘根围土壤蔗糖酶(0.48 mg/g)和磷酸酶(0.19 mg/g)活性最高;金+豆+瘤处理的脲酶活性最高(19.70 mg/kg),均显著高于两不接种处理(金单或金+豆处理,下同)。与不接种处理相比,无论是否间作,3个接种处理(金+豆+枝、金+豆+枝+瘤和金+豆+枝+瘤)的金橘根围土壤的有机质质量分数(O.M)均显著提高20.02%以上,但3处理间差异不显著:TN含量也有相似的变化趋势。金+豆+枝的TP含量最高(1.175g/kg),金+豆+枝+瘤处理的AP含量最高(21.684 mg/kg),均显著高于其他处理.金+豆+枝处理的金橘N、P吸收量均最高,分别为1246.36 kg·hm-2、167.97 kg·hm-2,其次是金+豆+瘤处理,均显著高于金单处理。TK含量最高的是金+枝和金+豆+枝+瘤处理(二者间无显著差异),AK含量最高是金+豆+枝处理,均显著高于不接种处理。表明AMF对间作金橘根围土壤中N、P、K含量的提高效果最佳,其次是根瘤菌。3.AMF对金橘根围细菌OTU数的增加效果相对最大,根瘤菌对真菌OTU数的增加效果相对最大。与金单处理相比,其他处理均提高细菌的变形杆菌门和拟杆菌门的占比,降低酸杆菌门的占比,其余大部分处理均增加了CandidatusKoribacter、硝化螺旋菌属、红游动菌属等的占比,降低了CandidatusSolibacter的占比,其中金+豆+枝处理的细菌门和属水平占比的增加效果相对最大。所有处理真菌的优势门为子囊菌门、担子菌门和接合菌门,鉴定到的属有被孢霉属、双子担子菌属、镰刀菌属、Chloridium等,与金单处理比,接种处理的真菌门和属水平上的占比有高有低,其中金+豆+枝+瘤处理的影响相对较大。4.与金单处理相比,其他处理均不同程度地提高金橘根围土壤细菌和真菌的chao、ace(表示物种丰富度)和Shannon(表示微生物群落Alpha多样性)指数,间作组中仅金+豆+瘤处理与金单处理差异显著,第二高为金+豆+枝处理。由Beta热图可知,金+豆+枝处理的金橘根围土壤细菌群落Beta多样性、金+豆+瘤处理的真菌群落Beta多样性均与金单处理差异相对较大。5.间作组中金+豆+枝+瘤处理的金橘根围的土壤微生物生物量C(BC)最高,但与金+豆处理无显著差异;金+豆+枝处理的土壤微生物生物量N(BN)最高(84.32 mg/kg),显著高于其他处理,可见AMF对土壤微生物生物量的增加效果相对显著。接种AMF后的解无机P细菌数量均增加,其中金+豆+枝+瘤处理最高;与金+豆处理相比,接种间作处理均增加好气型自生固N菌数量,减少嫌气型自生固N菌数量,但均无显著差异。6.金+豆+枝处理的金橘根系活力最高,但与不接种处理无显著差异,表明接种AMF一定程度上提高金橘根系活力。金+豆+瘤处理的金橘叶的总叶绿素含量最高(1.2140mg/g),金+豆+枝处理的净光合速率最高(12.63μmol CO2 m-22 s-1),均显著高于金单处理;3个间作接种处理的金橘总糖含量均显著高于金单处理,但3个处理间无显著差异。金+豆+枝处理的金橘干重(189.705 g/株)和株高(97.72 cm/株)均最大,显著高于金单处理,可见对金橘生长促进效果最好的是AMF。综上所述,在金橘大豆间作体系中,AMF、根瘤菌能够相互促进,并通过增加金橘根围土壤C、N和P等养分含量,影响土壤微生物群落结构等改善植物根围微环境,促进金橘的养分吸收和生长发育,其中金橘大豆间作并单接种AMF处理对金橘的促生效果相对最佳。
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