秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

【目的】研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。【方法】以番茄(Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物-根系–作物磷吸收的关系。【结果】添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具pho D,pho C和pqq C功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30天的番茄根系生长。番茄移栽后第30天到45天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(OlsenP)相关性显著。【结论】添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。

施磷影响番茄磷吸收的根系及微生物动态过程

探究不同供磷条件下蔬菜作物根系形态、根际生理属性和解磷微生物丰度的变化,有助于揭示蔬菜作物高效利用磷的机制,为高投入蔬菜种植体系实现减磷增效提供理论基础。以番茄为供试作物进行田间试验,设置T_(0)(不施化学磷肥)、T_(0.5P)(施磷量100 kg/hm~2;减施化学磷肥50%)、T_(0.8P)(施磷量160 kg/hm~2;减施化学磷肥20%)、T_(P)(施磷量200 kg/hm~2;常规施磷)4个处理,测定移栽后第15、30及45 d番茄地上部生物量和磷吸收以及根系形态(根长密度、比根长)、根际生理属性(有机酸含量)和土壤解磷微生物(pho D、pho C和pqq C)基因丰度,阐明降低磷肥施用量影响作物根系、微生物以及驱动番茄磷吸收的动态过程。与常规施肥相比,减施磷肥50%(施磷100 kg/hm~2)促进了移栽后45 d番茄根系比根长的增加,提高了移栽后45 d番茄根际有机酸的分泌,同时刺激了移栽后30和45 d土壤编码pho C和pqq C基因解磷微生物的增生。解磷微生物pho C和pqq C基因丰度与番茄根系比根长和根际有机酸的分泌呈显著正相关。减施磷肥20%(施磷160 kg/hm~2)与常规施肥相比,对番茄根系根长密度、比根长以及根际有机酸的分泌无显著影响,但显著促进了成熟期番茄地上部磷吸收。集约化蔬菜种植体系具有较大的减施磷肥的空间,最大化发挥植物根系形态、生理可塑性以及协同解磷微生物活化磷的能力是实现减磷增效的关键。