生物炭与氮肥联合施用对连作玉米根系衰老及根际微生物群落的综合影响

【作者】 隋阳辉； 高继平； 王延波；

【机构】 辽宁省农业科学院玉米研究所； 沈阳农业大学农学院水稻研究所；

【摘要】 【研究背景】生物炭是改善土壤环境、提高作物产量的农业废弃物再利用的环保型材料。玉米作为我国主要的农作物,其根系具有很强的可塑性。然而,关于生物炭和氮肥联合施用对优化玉米根系和根际微生物群落的影响机制仍不明晰。【材料与方法】本试验于2017—2018年开展田间定位试验,设置3个处理分别为对照（单施氮肥、不施生物炭）;生物炭配施氮肥NC1(225 kgN hm^-2+8.4 t hm^-2 biochar);生物炭配施氮肥NC2(225 kgN hm^-2+21 t hm^-2 biochar),通过原位取根法和应用高通量测序技术,研究生物炭与氮肥联合施用对连作玉米根系径级分布和根际细菌微生物的群落结构的影响;【结果与分析】结果表明,联合施用生物炭-氮肥后,V9期玉米根系径级（0～0.5毫米直径）的总长度显著减少（P<0.05）,而此径级根系在R6阶段总根长又略有增加。生物炭与氮肥联合施用对提高土壤细菌丰富度有显著效果,其中,根际土壤中的微生物物种丰富度高于非根际土壤。然而,生物炭-氮肥联合施用对提高土壤细菌多样性并没有显著影响,无论是根际土还是非根际土。与对照相比,高量生物炭配施氮肥使根际土壤优势菌群变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）和慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）的相对丰度改变了。联合施用生物炭-氮肥不同程度地促进了非根际土壤中优势菌群的生长,如变形菌门（Proteobacteria）,同时也抑制了拟杆菌门（Bacteroidetes）和厚壁菌门（Firmicutes）在根际和非根际土壤的生长。Pearson相关性分析表明,土壤C/N比是影响土壤细菌群落多样性的主要环境因子。根系形态和根际细菌群落结构的变化是增强土壤脲酶活性的主要原因;【结论】生物炭与氮肥联合施用在连作系统中,能有效延缓玉米细根的衰老。生物炭与氮肥联合施用对根际细菌群落的短期影响与玉米根系形态和土壤物理化学性质的变化有关。更多还原