氮肥水平对菌根化烟苗对植烟土壤磷含量及烤烟旺长期氮磷吸收的影响

氮肥水平对菌根化烟苗对植烟土壤磷含量及烤烟旺长期氮磷吸收的影响

草质甲状腺素（pm）的细菌活动直接或间接影响着烟草素的根间环境，根间环境影响着根间微生物的种类和繁殖，影响着烟草素的养分吸收。磷是植物生长发育必需的大量元素之一,是生物体许多重要化合物的组分,同时在生物体的代谢过程中起着重要作用。但土壤中往往全磷含量高而有效磷含量低,其原因主要是土壤对可溶性磷酸盐的吸附与固定以及磷肥的利用率低,导致植物的根际常常出现匮磷圈。而AM真菌的侵染可改变根际pH,活化难溶性磷酸盐;活化根系磷酸酶而提高土壤有机磷的利用率;扩大植物根系对土壤营养元素的有效吸收空间或范围;促进磷的运输,其菌丝吸收速率是根毛吸收速率的6～10倍,进而增加植株体内磷的储存与利用效率等,最终达到改善植物磷素营养的目的。在大多数陆地生态系统中,氮和磷被认为是最主要的养分限制因子。陈梅梅等提出,可通过植物生物量中氮磷比的变化来判断植物生长的养分限制情况。目前,国内外对菌根化烟苗的大田应用有少量报道,但对不同施氮水平下菌根化烟苗在长期连作大田中的土壤磷含量及烟株氮磷养分吸收研究尚未见报道。因此,本试验在长期连作种烟的大田条件下,研究菌根烟苗移栽后植烟土壤磷含量及旺长期烟株氮磷养分吸收的变化,旨在为AM真菌在烤烟生产中的应用提供参考。1材料和方法1.1材料表面1.1.1材料与育苗方法基质为贵州黔南金福公司生产的烤烟专用育苗基质,主要组分为草炭、牛粪、珍珠岩等的混合物,有机质≥20%,pH5～8,含水率≤35%。供试菌种均为摩西球囊霉(Glamusmosseae),Gm01(菌剂编号:BGCGZ01A)由中国农业科学院土壤肥料研究所提供;Gm02由贵州省烟草科学研究所分离、鉴定,以三叶草为宿主植物扩繁获得。供试宿主为云烟85,由贵州省烟草科学研究所提供。采用浮盘(160孔/盘、规格520mm×330mm×60mm)育苗,装盘时以每盘50g菌剂与基质混匀,育苗方法参照文献;对照按照常规方法进行育苗。于成苗期选取长势基本一致的烟苗进行移栽。1.1.2硝态氮、氨态氮采用烤烟专用复合肥,基肥比例N∶P2O5∶K2O为10∶10∶25,其中硝态氮40%,氨态氮60%;追肥比例N∶P2O5∶K2O为15∶0∶30,其中硝态氮60%,氨态氮40%。1.2试验地基本情况田间试验于2011年5月至9月在贵州省烟草科学研究所福泉基地东场烟地(北纬26°44′;东径107°30′)进行。为近山顶的坡地,长期连作种烟土壤,pH6.28,有机质33.46g/kg,全氮2.29g/kg,全磷1.30g/kg,全钾18.68g/kg,有效氮108.41mg/kg,有效磷52.38mg/kg,有效钾321.43mg/kg。1.3hm2分次施氮水平保证驳岸设置3个施氮水平分别为N1(45kg/hm2),N2(67.5kg/hm2)和N3(90kg/hm2),每个施氮水平下设2个接种处理,1个对照。每处理3次重复,每重复50株(行距1m,株距0.6m),处理1为Gm01菌根苗,处理2为Gm02菌根苗,处理3为对照(CK)。基肥量为施肥总量的7/10,追肥为施肥总量的3/10,移栽后20d进行追肥。其他栽培措施按当地优质烟叶生产技术规范进行。1.4土壤中各养分含量测定在移栽前以及栽后30,60,90和120d分小区采用五点法取根际土样,测定土壤全磷、有效磷、有效氮含量。于旺长期(栽后60d)每小区取3株具有代表性的烟样,测定烟株的根、茎、叶中氮、磷含量。分别用NaOH熔融-钼锑抗比色法、NaHCO3法、碱解扩散法测定土壤中全磷、有效磷、有效氮;用凯氏定氮法、钒钼黄比色法测定烟株的全氮、磷含量。1.5处理数据采用Excel2003和DPSv7.05软件进行数据处理和统计分析。2结果与分析2.1土壤全磷含量由表1可以看出,烤烟菌根处理对不同施氮水平下植烟土壤中全磷含量影响程度不同。N1,N2水平下烤烟接种AM真菌对植烟土壤全磷含量影响不大,其植烟土壤全磷含量移栽120d后为最低值。N3水平下移栽菌根烟苗后其植烟土壤全磷含量高于对照,但仅移栽后30d的Gm01处理及移栽后120d的Gm02处理与对照间差异达到显著水平,在烤烟旺长期间差异不显著,说明烤烟接种AM真菌对植烟土壤全磷含量的影响程度有限。另外,不同处理移栽90d后植烟土壤全磷含量均最低,移栽120d后土壤全磷含量有所提高。这与N1,N2水平下不同时期植烟土壤全磷含量变化趋势不一致。2.2植烟土壤有效磷含量由表2可知,不同施氮水平下烤烟接种AM真菌对植烟土壤有效磷含量有一定影响。N1水平下各处理间差异不显著,但Gm01处理移栽后植烟土壤有效磷含量有所增加,移栽前与移栽后90d土壤有效磷含量差异达到显著水平,原因可能是AM真菌在低磷条件下菌根较发达,能够有效发挥菌根效应,使根际土壤中有效磷含量得到有效提高。N2水平下不同时期不同处理间植烟土壤有效磷含量差异不显著。N3水平下移栽菌根烟苗后植烟土壤有效磷含量均高于对照,移栽后60d差异达显著水平。其中,Gm01处理移栽后60d不仅显著高于对照,而且显著高于Gm02处理,Gm02处理显著高于对照;移栽后90d处理间植烟土壤有效磷含量差异不显著;移栽后120d植烟土壤有效磷含量为Gm02>Gm01>CK,Gm02与对照间差异达到显著水平,说明Gm02处理的后效作用较大。可见,N3水平下烤烟接种AM真菌在移栽后60d效果最明显,这时期正值烤烟旺长期,也是菌根大量繁殖的阶段,可能是AM真菌的侵染改变根际pH,活化土壤难溶性磷酸盐或根系磷酸酶,使土壤中有效磷含量显著提高。2.3在不同的氮使用水平下，抗旱性对土壤有效氮磷比例的影响2.4不同处理对烟苗中磷含量的影响AM真菌对N1与N2水平下根、茎、叶磷含量的影响不明显,但对N3水平下根、茎、叶磷含量的影响较大,见表3。由表3可见,在N3水平下,接种Gm01的烤烟根、茎、叶磷含量均大于Gm02处理与对照。其中,Gm01处理的烤烟茎、叶磷含量与Gm02处理及对照达显著水平;Gm02处理的烤烟根、茎、叶磷含量与对照差异不显著,但茎、叶中磷含量稍大于对照。这种现象与AM真菌能提高植烟土壤中有效磷含量的结果相符,Gm01处理在烤烟旺长期菌根效应较佳。2.5mttf对烟液中氮含量的影响不同施氮水平下接种AM真菌对烤烟根、茎、叶氮含量的影响见表4。由表4可见,在N1水平下,接种Gm01的烤烟根、茎、叶氮含量低于对照。其中,茎中氮含量与对照间差异达显著水平;Gm02处理烤烟根、茎、叶氮含量与对照间差异不显著。在N2与N3水平下,接种Gm01与Gm02的烤烟根、茎、叶氮含量均低于对照。其中,接种Gm01的烤烟根、叶氮含量显著低于对照,茎中氮含量与对照间差异不显著。接种Gm02的烤烟在N2水平下,其根、茎、叶氮含量与对照差异不显著;在N3水平下,叶片氮含量显著低于对照。可见,接种AM真菌有效降低了烟株氮含量,但在低氮水平下Gm01处理的菌根效应较好。2.6氮磷比与nb水平的比较从图2可以看出,在不同施氮水平下,接种AM真菌有效降低了烤烟根、茎、叶的氮磷比。尤其N3水平下,接种Gm01的烤烟根、茎、叶氮磷比远低于对照,其叶片中氮磷比与对照间差异最大达9.40(图2c)。可见,连作植烟土壤中烤烟接种AM真菌在不同施氮水平下均能侵染并发挥菌根效应,但不同来源的菌剂作用效果不同。3施氮水平对植烟土壤有效氮磷含量的影响(1)在45和67.5kg/hm2的施氮水平下移栽菌根苗后植烟土壤全磷、有效磷、土壤有效氮磷比及烤烟根、茎、叶磷含量变化不大,但有效降低了烤烟根、茎、叶氮含量及其氮磷比。Gusewell在植被水平上进行短期施肥实验表明,氮磷比<10时,植物生物量受土壤N含量限制;氮磷比>20时,植物生物量受土壤磷含量限制。本试验结果,烤烟旺长期根、茎、叶氮磷比均小于20,说明连作植烟土壤中烤烟生长不受土壤磷含量限制。但接种AM真菌的烤烟存在氮磷比小于10的情况,说明连作植烟土壤中接种AM真菌烤烟生长受土壤氮含量限制。因此,在低施氮水平下,土壤中氮含量供应不足,烤烟生长受限,导致AM真菌的生长发育受阻,菌根效应表现较差。但接种AM真菌降低了旺长期烤烟根、茎、叶的氮含量,可能是烤烟旺长期时正值菌根真菌侵染高峰,菌根与烤烟争夺养分,导致烤烟根、茎、叶中氮含量降低,进而减小了烟株的氮磷比。(2)在90kg/hm2的施氮水平下烤烟接种AM真菌效果表现最佳,原因可能是长期连作致使植烟土壤中有效氮含量降低,随着施氮量的增加,一方面满足了烤烟生长所需氮素营养,进而为AM真菌的生长发育提供较充足的碳水化合物及其他营养物质,有利于菌根结构的形成;另一方面土壤高氮浓度可促进植物对磷的吸收,从而提高了烤烟根、茎、叶的磷含量。Mader等报道,土壤氮含量以及植物生长对氮的需求量显著影响AM真菌菌丝吸收和转运氮素的量。陈宁等研究表明,在一定磷水平下增加施氮的水平,有利于AM真菌的生长发育。说明长期连作植烟土壤中其土壤有效氮磷比相对较低,当施氮量增加后,由于烤烟专用追肥中不含磷,土壤氮磷比有所提高,促进了AM真菌结构的形成。但菌根的形成间接影响到烟株对氮素及其他矿质元素的吸收与同化,导致接种处理的土壤氮磷比降低。因此,菌根的形成不仅有效提高了植烟土壤中有效磷含量,而且降低了土壤中有效氮含量,从而促进烟株对磷含量的吸收,使烟株根、茎、叶磷含量得到显著提高,同时降低了烟株氮含量,最终降低了烟株氮磷比。但在更高施氮水平下效果如何,有待进一步试验验证。可见,烤烟接种AM真菌使连作植烟土壤中因烟叶氮含量过高造成烟叶可用性降低的情况有所改变。而且长期连作植烟土壤中烤烟接种AM真菌在一定条件下增加施氮量后,可促进AM真菌结构的形成,进而改善植烟土壤养分状况,同时也在一定程度上缓解了烤烟的连作障碍。从图1可以看出,不同施氮水平下AM真菌对土壤有效氮磷比的影响差异较大。N1与N2水平下,接种AM真