發(fā)布時間：2020-06-03 12:35

【摘要】：多年集約化種植導(dǎo)致土壤缺鉀現(xiàn)象十分嚴(yán)重。在養(yǎng)分脅迫條件下,植物根系主動或被動分泌的物質(zhì),能夠克服或緩解養(yǎng)分缺乏。因此探明缺鉀時根系分泌物的種類和數(shù)量,以及與根際微生物之間的相互作用,對于弄清根系-土壤-微生物互作的根際生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)理及生產(chǎn)上科學(xué)施肥調(diào)控等具有重要的理論與實踐意義。本研究以蔬菜長期施肥試驗為平臺,選取11個處理:BN_0(不施肥)、BN_1(單施氮肥)、BK(單施鉀肥)、BP(單施磷肥)、BNP(氮磷肥配施)、BNPK(氮磷鉀肥配施)、AN_1(有機(jī)肥配施氮肥)、AK(有機(jī)肥配施鉀肥)、AP(有機(jī)肥配施磷肥)、ANP(有機(jī)肥配施氮磷肥)、ANPK(有機(jī)肥配施氮磷鉀肥)。利用液相色譜法分析長期缺鉀時番茄根系分泌物的種類與數(shù)量;采用Biolog-ECO微平板法分析番茄根際土壤微生物群落功能多樣性;測定根際土壤有效養(yǎng)分含量,并與根系生長性狀、根系分泌物和根際微生物進(jìn)行相關(guān)性研究,利用主成分分析等手段,揭示在根系分泌物介導(dǎo)下植物-土壤-微生物相互作用的根際生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié),明確番茄根系在缺鉀條件下的響應(yīng),為逆境脅迫下根際生態(tài)過程的科學(xué)調(diào)控提供理論依據(jù)。本研究主要結(jié)果如下:1.經(jīng)過29年的連續(xù)施肥,不同施肥處理的番茄根際土壤化學(xué)性質(zhì)均有顯著差異。有機(jī)肥的施入能夠顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀和堿解氮的含量。氮肥的施入會增加堿解氮含量,但降低根際土壤的pH,可以通過有機(jī)肥的配施來減緩酸化程度。2.利用根系掃描儀測定根系的生長性狀,各處理因生育時期和施肥種類不同而有顯著差異。根體積、表面積、總根長和根尖數(shù)都會隨生育期的延長出現(xiàn)先增加后減少的趨勢,根平均直徑則不斷增加。配施有機(jī)肥能夠促進(jìn)根系發(fā)育。氮肥的施用會增加根系平均直徑、根長、根表面積和總根尖數(shù);磷肥的施用會增加根系平均直徑、根長;鉀肥的施用會增加根系平均直徑和總根尖數(shù)。相關(guān)性分析表明,根系體積、總根表面積與根際土壤速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)。3.長期缺鉀條件下的設(shè)施番茄植株本身會分泌大量的酚酸、有機(jī)酸類、質(zhì)子等物質(zhì),本研究通過HPLC法檢測到5種酚酸(苯甲酸、對羥基苯甲酸、對香豆酸、阿魏酸、肉桂酸)、4種有機(jī)酸(草酸、蘋果酸、檸檬酸、琥珀酸),各處理根系分泌的酚酸和有機(jī)酸含量和出現(xiàn)時期各有不同,但分泌量都隨營養(yǎng)元素虧缺的增加而增加。缺鉀可顯著提高草酸、琥珀酸和肉桂酸的分泌量。鉀素虧缺可以誘導(dǎo)質(zhì)膜H~+-ATPase活性進(jìn)而提高質(zhì)子分泌量。4.基于Biolog-ECO微平板法解析微生物功能多樣性。有機(jī)肥配施氮磷肥(ANP)的施肥方式呈現(xiàn)出較高的根際土壤微生物功能多樣性,最利于微生物的生存。配施有機(jī)肥可以增強(qiáng)番茄根際土壤微生物對碳源的利用能力,提高微生物群落功能多樣性。具體表現(xiàn)為:長期施肥改變了土壤微生物對碳源的利用能力,氨基酸類碳源成為最主要的碳源利用種類,而對酚酸類碳源利用能力最弱;主成分分析表明,31種碳源對PC1貢獻(xiàn)較大的有12種,對PC2貢獻(xiàn)較大的有8種;施加肥料的處理的香農(nóng)指數(shù)、豐富度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)均高于不施肥的處理,但其均勻度下降。微生物功能多樣性的變化是植物通過自身調(diào)節(jié)來適應(yīng)土壤環(huán)境的結(jié)果,進(jìn)而影響根際微生態(tài)。這種植物-土壤-微生物相互作用的深入研究將會為番茄根際生態(tài)過程的科學(xué)調(diào)控提供理論支持和參考。
【圖文】：

3.2 長期缺鉀對番茄根系性狀的影響3.2.1 長期缺鉀對番茄根系總根體積的影響根據(jù)不同生育時期測定結(jié)果（圖1）顯示，根系總根體積整體上隨著生育期的延長呈逐漸上升趨勢，但是上升幅度不大，且ANP處理出現(xiàn)顯著下降的情況。施用單一磷肥（BP、AP）會顯著降低根系的總根體積，，而N肥對根系體積的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于P、K肥。在初果期，除BK、BP，各處理的根系體積均大于不施肥的BN0，說明施肥與根系體積的增長呈正相關(guān)，且配施有機(jī)肥能夠顯著增加根系體積。ANP處理的根系體積最大

2。圖2 長期缺鉀條件下不同處理根系總根表面積Fig.2 Total root surface area under different treatments of long-term potassium deficiency3.2.3 長期缺鉀對番茄根系總根投影面積的影響圖3 長期缺鉀條件下不同處理根系總根投影表面積Fig.3 Total root projection area under different treatments of long-term potassium deficiency根據(jù)不同生育時期測定結(jié)果（圖3）顯示，長期缺鉀條件下不同處理根系總根投影表面積與根系總根表面積變化一致，都是呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在初果期，以BNP、BNPK、ANP、ANPK的總根表面積較大，各處理間差異不顯著。ANP處理最大，為100.03cm2，BP處理最小，為45.76 cm2。配施有機(jī)肥的各處理的總根投影面積均大于相對應(yīng)的單施化肥處理，而單施化肥的各處理，只有BN1、BNP和BNPK大于不施肥的對照BN0
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S641.2;S626

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2694832