不同施肥水平對(duì)甘蔗生長(zhǎng)及根際土壤微生物的影響

馮重陽(yáng)，汪 茜，龍艷艷，張金蓮，廖 楠，譚裕模，黃京華，陳廷速*

（1廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧530001；2廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所，廣西南寧530007；3廣西物寶農(nóng)業(yè)科技集團(tuán)微生物應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530007；4廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西南寧530007）

不同施肥水平對(duì)甘蔗生長(zhǎng)及根際土壤微生物的影響

馮重陽(yáng)1，2，3，汪 茜2，3，龍艷艷2，3，張金蓮2，3，廖 楠2，3，譚裕模4，黃京華1*，陳廷速2，3*

（1廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣西南寧530001；2廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物研究所，廣西南寧530007；3廣西物寶農(nóng)業(yè)科技集團(tuán)微生物應(yīng)用聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，廣西南寧530007；4廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西南寧530007）

為了探討不同施肥水平對(duì)甘蔗生長(zhǎng)和根際土壤微生物的影響，本研究建立了甘蔗原位觀察試驗(yàn)基地，分析4個(gè)不同施肥水平下新植甘蔗根際土壤微生物的變化及甘蔗生長(zhǎng)情況。研究結(jié)果表明：增大化肥用量并沒有對(duì)大田甘蔗有效莖數(shù)、株高、莖徑和實(shí)際產(chǎn)量造成顯著的影響。但化肥的施用量會(huì)影響根際微生物種群，改變根系內(nèi)生真菌的定殖率。在50％施肥水平上，甘蔗根系的叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi， AMF）定殖率最高，達(dá)到54.97％，而在不施肥的處理中，深色有隔真菌（Dark Septate Endophyte， DSE）的定殖率最高，為19.53％。隨著化肥用量的增加，土壤酸化，pH值降低。

甘蔗；不同施肥水平；根際土壤；土壤微生物

0　引言

廣西地處亞熱帶，氣候條件非常適合甘蔗的生長(zhǎng)［1］，是我國(guó)最大的糖料蔗和食糖生產(chǎn)基地，平均每年甘蔗種植面積達(dá)100多萬hm2，占全國(guó)甘蔗種植面積的68％，產(chǎn)糖量約占全國(guó)70％［2］。由于土地資源有限和栽培條件等各種自然條件的限制，甘蔗種植主要采用單一的連作制，且連作年限長(zhǎng)，有80％左右的蔗區(qū)連作年限在 20年以上，有的甚至長(zhǎng)達(dá)50年以上［3］。近十多年來，由于甘蔗種植中過量施用化肥，不僅造成了土壤板結(jié)、結(jié)構(gòu)性變差、酸化、保水保肥能力差及土壤肥力下降等嚴(yán)重的問題，而且也對(duì)環(huán)境造成了巨大的壓力［4］。一些研究表明，過量施用化肥并不能提高甘蔗產(chǎn)量［3，5-6］。本研究通過原位觀察試驗(yàn)，探討不同施肥水平對(duì)甘蔗根際土壤微生物和甘蔗生長(zhǎng)的影響，以探討利用土壤有益微生物以及合理的施肥水平來代替現(xiàn)有的過度依賴化肥和農(nóng)藥的低效益的種植模式，為甘蔗產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試甘蔗品種：桂柳05-136。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院里建基地甘蔗原位觀察試驗(yàn)基地進(jìn)行。2015年為第1年。設(shè)4個(gè)不同的施肥水平：①0％施肥水平：空白對(duì)照；②25％施肥水平：復(fù)合肥 375 kg/hm2；③50％施肥水平：復(fù)合肥750 kg/hm2；④100％施肥水平：復(fù)合肥1500 kg/hm2（廣西甘蔗常規(guī)的施肥水平）。每個(gè)處理3個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)7 m，行距1.3 m，5行。下種量為每行60個(gè)雙芽節(jié)。所用復(fù)合肥為貴州西洋肥業(yè)有限公司，西洋3代復(fù)合肥，養(yǎng)分配比N:P:K=15:15:15。

1.3甘蔗根際土壤微生物分析

2016年1月取土樣。甘蔗根際土壤取樣及甘蔗根際土壤細(xì)菌、放線菌及真菌分析方法參考陳廷速等（2011）的方法。

1.4甘蔗根系內(nèi)生真菌侵染檢測(cè)

2016年1月取甘蔗根系樣品。甘蔗根系內(nèi)生真菌檢測(cè)參考廖楠等（2016）的方法。

1.5調(diào)查項(xiàng)目

2015年2月種植。2016年1月測(cè)定株高、莖徑、有效莖數(shù)和實(shí)際產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果采用 SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同施肥水平對(duì)蔗田土壤理化性質(zhì)的影響

不同施肥水平對(duì)土壤全氮、全鉀及交換性鎂的含量影響并不大；水解性氮的含量表現(xiàn)為③＞④＞②＞①；施肥增多，pH值降低（表1），土壤酸化。

表1　不同施肥水平對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

2.2不同施肥水平對(duì)甘蔗根際土壤微生物的影響

隨著施肥水平的遞增，真菌數(shù)量呈遞減趨勢(shì)（圖1）。在 0％施肥水平上，真菌數(shù)量達(dá)到 2.43×103個(gè)/g，而在100％施肥水平上真菌數(shù)量降為8×102個(gè)/g。不施肥的處理土壤根際細(xì)菌最多，達(dá)到 1.8×106個(gè)/g，其他 3個(gè)施肥水平的處理土壤根際細(xì)菌數(shù)量差異不明顯（圖2）。土壤放線菌菌落數(shù)量如圖3所示，不施肥的根際土壤的放線菌數(shù)量最多，為 1.2×105個(gè)/g，其他處理的放線菌數(shù)量分別為5.3×104個(gè)/g、7.3×104個(gè)/g和7.7×104個(gè)/g。

2.3不同施肥水平對(duì)甘蔗根系內(nèi)生真菌的影響

不同施肥水平甘蔗根系內(nèi)的叢枝菌根真菌（AMF）和深色有隔真菌（DSE）侵染有差異。在0％施肥水平上，AMF的菌絲圈（圖 4，A-1，圖 4，A-2）和DSE的微菌核都很明顯（圖4，A-3）。在25％施肥水平上，AMF的根內(nèi)菌絲、根外菌絲和泡囊較多（圖4，B-1，圖4，B-2），但DSE的微菌核和有隔菌絲都很少（圖4，B-3）。在50％施肥水平上，AMF的根內(nèi)菌絲、根外菌絲、泡囊、菌絲圈含量均豐富（圖4，C-1，圖4，C-2）；DSE的微菌核含量較多（圖4，C-3）。在100％施肥水平上，AMF的根外菌絲、泡囊、菌絲圈較少（圖4，D-1，圖4，D-2）；DSE的有隔菌絲很豐富（圖4，D-3）。

圖1　不同施肥水平對(duì)土壤真菌數(shù)量的影響

圖2　不同施肥水平對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

2.4不同施肥水平對(duì)甘蔗根系內(nèi)生真菌定殖率的影響

不同施肥水平的甘蔗根系內(nèi)生真菌的定殖情況如表2。甘蔗根系同時(shí)存在AMF和DSE。在不同處理中，其對(duì)根系的定殖存在顯著差異。AMF在25％施肥水平條件下，根內(nèi)菌絲和泡囊數(shù)量多于0％施肥水平；50％施肥水平的定殖率也高于0％施肥水平。25％和 50％施肥水平的定殖率均顯著高于 100％施肥水平。DSE在根系內(nèi)的定殖率受到施肥的影響。總之，大田施用化肥，影響甘蔗根系內(nèi)生真菌的結(jié)構(gòu)。

圖3　不同施肥水平對(duì)土壤放線菌數(shù)量的影響

2.5不同施肥水平對(duì)甘蔗株高和有效莖數(shù)的影響

不同施肥水平對(duì)甘蔗的莖徑幾乎沒有影響，對(duì)植株高度有影響（圖5），但均未達(dá)到顯著水平。4個(gè)施肥水平的有效莖數(shù)分別為 97143、97876、98535 和98901條/hm2；與0％施肥水平相比，25％、50％ 和 100％的有效莖數(shù)分別增加 0.76％、1.43％和1.81％，它們之間均沒有達(dá)到顯著差異（圖 6）。說明本試驗(yàn)地塊，增加化肥用量對(duì)甘蔗有效莖數(shù)無明顯作用。

2.6不同施肥水平對(duì)甘蔗產(chǎn)量的影響

表2　不同處理的菌根定殖率

在實(shí)產(chǎn)測(cè)定中，0％、25％、50％和100％施肥水平的產(chǎn)量分別為 167.20、167.00、170.74和 175.37 t/hm2。100％施肥水平的產(chǎn)量相比于0％施肥水平僅增加 4.9％，未達(dá)到顯著水平（圖 7）。說明僅通過增施化肥并不能達(dá)到明顯的增產(chǎn)效果。

3　討論

植物根系內(nèi)生真菌在自然界廣泛存在。甘蔗根系內(nèi)存在豐富的叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）和深色有隔內(nèi)生真菌（Dark Septate Endophytes，DSE），它們能促進(jìn)水分和養(yǎng)分的吸收和利用，提高植物的抗逆性，在自然生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)中具有重要作用。施復(fù)合肥處理的甘蔗根系能被DSE高度侵染，并能形成有隔菌絲、微菌核。特別在化肥用量最大的處理中，DSE的微菌核結(jié)構(gòu)出現(xiàn)頻率較高，這也許與土壤 pH過低有關(guān)。這些研究結(jié)果跟我們?cè)谄渌囼?yàn)的研究結(jié)果一致［3，6-7］。

本研究表明，隨著施肥量的增加，肥料在增加甘蔗的有效莖數(shù)和提高甘蔗的產(chǎn)量方面非常有限，而且增加的量非常少，也沒有達(dá)到顯著水平。100％的施肥水平（1500 kg/hm2）的有效莖數(shù)比空白對(duì)照（0％）增加1.81％，實(shí)際產(chǎn)量也僅僅增加4.9％。即使在50％施肥水平（750 kg/hm2）時(shí)，甘蔗的產(chǎn)量也沒有受到很大的影響。這和我們近年來的研究結(jié)果相符合［3，5-6］。長(zhǎng)期以來，我國(guó)的甘蔗生產(chǎn)中，普遍存在化肥過量施用問題，不僅造成生產(chǎn)成本提高，也引起土壤嚴(yán)重退化及地下水資源污染。通過利用根際土壤及根系各種有益微生物，促進(jìn)甘蔗根系對(duì)養(yǎng)分的吸收，降低化肥的施用量，是生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的最佳選擇。

圖4　不同施肥水平甘蔗根系內(nèi)生真菌（AMF及DSE）

圖5　不同處理的甘蔗莖徑

圖6　不同處理的甘蔗植株高度

圖7　不同處理的甘蔗有效莖數(shù)

圖8　不同處理的甘蔗實(shí)際產(chǎn)量

［1］陳桂芬，劉忠，黃雁飛，等.不同施肥處理對(duì)連作蔗田土壤微生物量、土壤酶活性及相關(guān)養(yǎng)分的影響［J］.南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，12：2123-2128.

［2］王倫旺，李廷化，黃海榮，等.甘蔗新品種桂糖32號(hào)在廣西金光農(nóng)場(chǎng)的表現(xiàn)［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，13：28-29.

［3］伍榮冬，譚彩麗，李廷化，等.大田接種叢枝菌根真菌對(duì)甘蔗品種“福農(nóng)41號(hào)”生長(zhǎng)的影響［J］.甘蔗糖業(yè)，2015（4）：20-23.

［4］陳廷速，甘立，李松，等.廣西主要蔗區(qū)宿根蔗根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析［J］.亞熱帶農(nóng)業(yè)研究，2011，7（2）：129-131.

［5］陳廷速，李松，王維贊，等.甘蔗大田接種AM菌劑效應(yīng)研究［J］.甘蔗糖業(yè)，2013（3）：6-10.

［6］張金蓮，黃振瑞，車江旅，等.AM菌劑對(duì)大田甘蔗根際土壤 AM 真菌種群影響研究［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，28（1）：269-273.

［7］廖楠，張金蓮，汪茜，等.甘蔗根系內(nèi)生真菌［J］.中國(guó)糖料，2016（3）：6-9.

（本篇責(zé)任編校：李金玉）

Influence of Different Fertilization Levels on Sugarcane Growth and Rhizosphere Soil Microbial

FENG Chong-yang1，2，3， WANG Qian2，3， LONG Yan-yan2，3， ZHANG Jin-lian2，3， LIAO Nan2，3， TAN Yu-mo4，HUANG Jing-hua1， CHEN Ting-su2，3
（1Agronomy Institute， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530001；2Microbiology Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007；3Microbial Lab of Guangxi Wubao Agricultural Technology， Nanning，Guangxi 530007；4Agricultural Resource and Environment Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning，Guangxi 530007）

To reveal the influence of different fertilization levels on sugarcane growth and rhizosphere soil microbial， we established an in-site observation base for investigating plant growth and rhizosphere soil microbial under 4 levels of fertilization in plant crop of sugarcane.The results showed that the millable stalks，plant height， stalk diameter and cane yield had no difference for different fertilization levels.The chemical fertilization levels affected the microbial populations in rhizosphere soil and fungi colonization in sugarcane roots.The highest （54.97％） colonization of Arbuscular Mycorrhizal Fungi （AMF） in sugarcane root was found in 50％ chemical fertilization treatment while the highest （19.53％） Dark Septate Endophyte （DSE） in sugarcane root was observed in the treatments without chemical fertilization.The soil became more acidic with lower pH when increasing chemical fertilizer input.

Sugarcane； Fertilization； Rhizosphere soil； Soil microbial

S566.1

A

1005-9695（2016）03-0005-05

2016-05-15；

2016-06-13

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31360356）；國(guó)家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-20-3-5）；廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基金項(xiàng)目（2015JZ02、2014YP06、2015YT81、2015YZ10）

馮重陽(yáng)（1993-），男，碩士研究生，從事土壤微生物研究；E-mail：957759962@qq.com

黃京華，E-mail：hjhscau@163.com；陳廷速，E-mail：chen20409@hotmail.com

馮重陽(yáng)，汪茜，龍艷艷，等.不同施肥水平對(duì)甘蔗生長(zhǎng)及根際土壤微生物的影響［J］.甘蔗糖業(yè)，2016（3）：5-9.