秸秆还田对稻田土壤磷素形态及磷循环微生物功能基因的影响

【目的】以南方酸性土壤连续8年秸秆还田定位试验田为研究对象,探究秸秆还田对水稻分蘖期与成熟期土壤磷循环微生物功能基因的影响。【方法】定位试验共设置5个处理:化肥+无秸秆还田(CK)、化肥+当季秸秆全量还田(CKS)、化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代10%钾肥(S10)、化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代20%钾肥(S20)和化肥+当季秸秆全量还田+秸秆替代30%钾肥(S30)。利用Guppy土壤磷素连续浸提法和宏基因组测序技术,分别测定土壤磷素组分和磷循环微生物功能基因数据。【结果】秸秆还田处理显著提高了Guppy土壤磷分级中可利用磷组分NaHCO_(3)-Pi的含量(P<0.05),其中S10、S20处理较CK处理提升了5.88%~8.73%;中等可利用磷组分中NaOH-Pi为南方酸性稻田土壤最主要的磷素形态,含量为154.03~202.11 mg·kg^(-1)。同时,秸秆还田还显著影响了土壤磷循环微生物功能基因的丰度,其中无机磷溶解基因pqqC对秸秆全量还田处理的响应更为明显。秸秆还田条件下磷循环功能基因(如phnW、phnO、pqqB、pqqC)促进了盐酸磷和残余磷向可利用磷库的活化,appA、phnX、ppx基因参与了稳定态磷的活化过程,NaOH-Pi为关键的过渡态磷素,参与长期的磷素转化过程。此外,土壤有机碳和pH是决定功能基因丰度的主要影响因子。【结论】秸秆还田通过影响土壤理化性质,改变了稻田土壤磷循环功能基因丰度,促进了南方酸性稻田土壤磷素转化过程。

溶磷菌混施对土壤微生物群落及毛竹生长的影响

【目的】低磷低利用限制了酸性红壤的初级生产力。溶磷微生物作为磷素活化的主要执行者,能活化土壤磷素,加速土壤磷组分的循环,但其复合菌液对土壤磷素的转化机制尚不明晰。因此,试验通过向毛竹根际接种溶磷菌复合菌液,探究毛竹根际土壤磷素循环的机制及其对毛竹生长的影响。【方法】试验以盆栽毛竹为供试植物,以浇灌的方式向盆栽毛竹根际接种4种不同的溶磷菌复合液:劳尔菌(Ralstonia sp.)+雷伯氏菌(Klebsiella sp.)+肠杆菌(Enterobacter sp.)、劳尔菌+雷伯氏菌、劳尔菌+肠杆菌和雷伯氏菌+肠杆菌,空白对照接种等体积的去离子水,在大棚培育90 d后,测定毛竹根际土壤养分、微生物群落及毛竹生长指标,探究溶磷菌混施对毛竹生长、土壤化学性质、磷循环功能基因的丰度及微生物群落的影响。【结果】溶磷菌混施后,土壤无机磷溶解和有机磷矿化基因相对丰度分别比磷饥饿相关基因及磷吸收和转运相关基因相对丰度增加438.66%和383.15%,从而编码土壤磷酸酶矿化土壤有机磷,显著提高了土壤有效磷含量。溶磷菌混施提高了毛竹土壤速效钾、铵态氮、硝态氮的含量,改变了土壤pH,导致土壤微生物群落结构发生变化,且Verrucomicrobia(疣微菌门)和Nitrospirae(硝化螺旋菌门)在3株溶磷菌混合处理下显著富集。土壤速效养分的增加有利于毛竹的吸收利用,导致毛竹根系活力及叶绿素含量增加,从而增强毛竹根系从土壤中汲取养分的能力和增强叶片光合作用,加速毛竹生物量的积累。溶磷菌接种显著增加了毛竹的苗高、地径及生物量,且在3株溶磷菌混施下毛竹苗高、地径和生物量均最大,分别为61.57 cm、4.54 cm和17.00 g。【结论】溶磷菌混施种促进了盆栽毛竹土壤酶活性、磷循环功能基因及微生物群落结构转化土壤养分,加速毛竹吸收土壤速效养分,增加毛竹生物量,且3株溶磷菌混合接种后的效果最佳。研究结果可为土壤磷素肥力挖掘和亚热带植物科学施肥提供一定的理论依据。