不同水肥运筹对再生季稻生理生态及根际微生态特性的影响

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bjqtq757
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再生稻在保障区域粮食安全中的作用日益重要,再生季合理的水、肥管理可大大提高再生芽的萌发成穗,尤其是低节位再生芽,是再生季稻获得高产稳产的关键措施,水、肥耦合对再生季稻地上部植株生长及产量的影响已有大量的研究报道,但迄今为止,关于再生季稻根际生态系统对水、肥耦合的响应机制依旧不明。据此,本文以泸优明占为试验材料,再生季通过设置三种水肥处理方式:干湿交替耦合施用促蘖肥(GN)、干湿交替不施促蘖肥(G)、淹水灌溉不施促蘖肥(S),探讨了再生季不同水肥处理对再生分蘖、根茎结合部激素、土壤酶活性、根际微生物群落结构和再生季产量的影响,主要研究结果如下:(1)再生季稻不同水肥处理对根际氧化还原电位和根际土壤酶有显著影响,处理后10d,GN处理和G处理可以显著提高根际土壤的氧化还原电位;与S处理相比,G处理可显著提高根际土壤多酚氧化酶、过氧化物酶、磷酸单酯酶、过氧化氢酶活性,与G处理相比,GN处理可显著提高根际土壤多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸单酯酶、过氧化氢酶活性,表明再生季干湿交替灌溉有利于提高土壤的通透性和氧含量,促进根际土壤有机质的氧化和腐殖质的形成及增加根际土壤中养分的有效性,而水肥耦合促进根际土壤有机质的氧化和腐殖质的形成及增加根际土壤中养分有效性的效应较单一措施则更为显著,从而为再生季新根的形成和腋芽的萌发提供相应的物质需求保障。(2)基于BIOLOG平板法的根际微生物功能多样性研究表明不同水肥调控下再生季稻根际土壤微生物对碳源的利用程度和碳源代谢的多样性差异显著,再生季干湿交替水分管理下根际土壤微生物群落对碳源的利用程度和碳源代谢的多样性显著大于淹水处理,而GN处理对氨基酸、酚酸、羧酸类碳源的利用程度和碳源代谢的多样性则比G处理更进一步提高。进一步采用T-RFLP对根际土壤细菌的多样性分析表明,与S处理相比,再生季干湿交替灌溉有利于显著提高土壤细菌群落的多样性,GN处理对土壤细菌群落多样性的提高更为显著,但再生季干湿交替灌溉下细菌群落均匀度有所降低,而再生季GN处理则能显著提高细菌群落均匀度;研究还表明,不同水肥调控下再生季稻根际土壤优势细菌群落发生显著变化,具体来看,再生季G处理和GN处理中,硝化细菌(亚硝化螺旋菌属)、植病生防细菌(红霉素气微菌和链霉菌属)、解钾/解磷或根际促生细菌(芽孢杆菌属、短芽孢杆菌属、伯克氏菌属、树状微杆菌、梭菌属)等与土壤营养循环、根际促生和植病生防相关的细菌比例有明显增加,而在S处理中,土壤中脱硫弧菌属、巴西固氮螺菌、厌氧或严格厌氧的硫还原泥土杆菌和纤发菌属及兼性厌氧的气球菌属等细菌会更加丰富,表明再生季合理水分管理和适当促蘖肥耦合可引起再生季稻根际土壤微生物对碳源利用程度和碳源代谢多样性的提高及细菌种群在根际土壤中的数量和代谢活性的变化,是导致水肥耦合处理下再生季根际土壤养分有效性和根系活性增强的重要原因。(3)再生季不同水肥处理对根茎结合部激素水平有显著影响,处理后10d,GN处理的IAA含量是G处理的4.8倍,G处理的IAA含量是S处理的3.2倍,处理间差异达显著水平,表明水肥耦合处理确能较单一的水分或肥料处理显著提高根茎结合部的IAA含量并维持在一个较高的水平,这有利于再生季不定根原基的形成,在诱导形成更多的再生季根原基基础上,GN处理还能通过显著提高再生季根茎结合部GA3浓度以及降低作为GA3活性和乙烯信号传导潜在抑制剂的脱落酸水平来促进再生季新根的生长速率,从而显著影响再生季水稻的根系构型,因而其根系伤流量显著高于G处理和S处理。综上所述,GN处理,一方面导致根际Eh值和根际土壤酶活性的提高,促进了根际土壤有机质的氧化和腐殖质的形成及增加根际土壤中养分的有效性,从而为再生季新根的形成和腋芽的萌发提供相应的物质需求保障;另一方面影响了根际土壤中与营养循环、根际促生和植病生防等相关的好氧/厌氧细菌的比例,显著提高了根茎结合部的IAA含量和GA3浓度,有利于促进再生季不定根原基的形成和新根的生长速率,从而显著提高了再生季根系活性进而促进低节位再生腋芽的萌发,提高了再生季单位面积有效穗实现增产。
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