根际微生物响应再生稻衰老的演变特征及其延效机制

探索根际微生物响应再生稻生育后期植株衰老进程的菌群演变规律及其生态对策是防止作物早衰发生,促进耕地土壤肥力和作物生产力协同提升的关键。本研究选用2个具有亲缘关系的常规再生稻品种黄华占(Huanghuazhan,HHZ)和丰华占(Fenghuazhan,FHZ)为供试材料,采用高通量测序等方法研究再生稻生育后期根际菌群随植株衰老进程而发生的多样变化、菌群演变生态策略和物种间生态位关系。结果表明,2个具有紧密亲缘关系的供试品种其生育后期的自然衰老变化趋于一致。但在同等施肥条件下,丰华占生育后期的所有相关生理指标衰败速度均明显高于黄华占,即呈现早衰现象,并显著影响其头季和再生季稻的干物质积累与籽粒灌浆结实,进而减产。进一步分析结果证实,根际微生物多样性与再生稻植株的衰老进程紧密关联,具体表现在随着再生稻生育后期的推进,FHZ根际微生物多样性Chao 1指数和Shannon指数下降幅度更大,根际微生物生态位宽度变小。进一步分析发现,HHZ头季稻成熟期较FHZ头季稻成熟期根际土壤显著提高了地杆菌属(Geobacter)、卤囊菌属(Haliangium)、亚硝酸盐氧化菌属(Candidatus_Nitrotoga)以及硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度(0.61%、0.17%、0.42%和0.045%);而在慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)以及芽单胞菌属(Gemmatimonas)上HHZ较FHZ显著下降了0.29%、0.76%和0.15%;HHZ根际上调的微生物在土壤的营养循环和有效性转化上起到重要功能作用,其根际土壤微生物生态位宽度比FHZ高36.81%,反映了根际微生物对资源利用的差异,是微生物适应土壤胁迫环境的生物印迹。本研究认为植物早衰发生是根际微生物生态对策的结果,再生稻头季植株根际土壤微生物群落结构差异对其再生季具有显著的延效作用。因此,加强再生稻头季后期的根际调控,强化根际土壤微生物菌群的合理构建,促进根际正效应形成,是活化土壤营养环境,防止再生稻早衰发生,进一步提升再生季稻产量的关键。

再生稻头季施用促芽肥对不同节位腋芽生长发育和碳氮含量的影响

为探究再生稻生产中促芽肥施用量对头季稻不同节位腋芽萌发及生长发育的影响,以杂交水稻品种泸优1831和甬优1540为供试材料,设置4个不同促芽肥施用量处理(N0,不施氮;N1,纯N 75.00 kg/hm2;N2,纯N84.40 kg/hm2;N3,纯N 93.75 kg/hm2),测定了不同促芽肥施用量处理下再生稻头季不同节位腋芽存活率、芽长、茎节非结构碳水化合物含量和全氮含量。结果表明,腋芽存活率和芽长与促芽肥施用量成正比,施用促芽肥可以显著提高再生稻的腋芽存活率,N3处理较N0处理腋芽存活率提高27.34%(甬优1540)~36.51%(泸优1831)。不同节位腋芽对于促芽肥响应不同,N3处理下泸优1831第2、第3、第4节位的腋芽存活率较N0处理分别提高74.36%、29.35%和22.33%,甬优1540则分别提高24.25%、22.33%和40.49%;相同促芽肥施用量下高节位腋芽存活率均高于低节位腋芽;腋芽存活率与腋芽可溶性糖含量呈极显著正相关关系,第3、第4节位的腋芽存活率与腋芽中淀粉含量呈负相关关系。综上所述,不同节位腋芽存活率与腋芽中的可溶性糖含量有关,其中维持第4节位腋芽存活所需促芽肥最多,当选择低留桩机械化收割时可以适当减少促芽肥的施用量。