甘蔗套种马铃薯机械化栽培对土壤微生物多样性及甘蔗养分吸收的影响

作者：刘晓燕; 梁强; 庞天; 李毅杰; 徐林; 吴凯朝; 邓智年; 宋修鹏; 李杨瑞^*; 王维赞^*

来源：南方农业学报, 2021, 52(02): 297-306.

• 甘蔗
• 马铃薯
• 套种
• 机械化
• 微生物多样性

【目的】研究甘蔗套种马铃薯机械化栽培对土壤微生物多样性和甘蔗养分吸收的影响,为该套种模式的推广应用提供理论依据。【方法】采用大田随机区组试验,设甘蔗单作(对照)和甘蔗套种马铃薯2种栽培模式,每种种植模式分为根际区和非根际区进行土壤采集,即甘蔗单作区的根际土、非根际土及甘蔗套种区的根际土、非根际土。利用传统测定方法和Illumina高通量测序技术分析2种栽培模式下的土壤理化性质、甘蔗养分吸收和微生物多样性的差异。【结果】与甘蔗单作相比,套种区甘蔗根际土的有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高4.93%、12.32%、6.40%和8.92%(P<0.05,下同);非根际土的有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高10.50%、56.01%、48.31%和51.52%;套种区显著降低了土壤容重,提高了土壤含水量。套种区土壤的真菌Shannon、ACE和Chao1指数显著高于单作区,Simpson指数显著低于单作区;土壤细菌Shannon、Simpson、ACE和Chao1指数则与单作区无显著差异(P>0.05,下同)。套种提高了土壤细菌酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和浮霉菌门(Planctomycetes)及真菌担子菌门(Basidiomycota)、毛霉菌门(Mucoromycota)和其他未知真菌类群的比例,降低了细菌变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和杆菌属门(Patescibacteria)及真菌子囊菌门(Ascomycota)的比例。相关分析结果显示,土壤pH、速效钾、土壤容重和土壤含水量对土壤细菌及真菌群落的影响较大,其中土壤细菌群落中的拟杆菌门和厚壁菌门分别与土壤容重和土壤有效磷呈显著正相关,绿弯菌门和芽单胞菌门分别与土壤容重和土壤速效钾呈显著负相关;土壤真菌群落中的子囊菌门与土壤容重呈显著正相关,担子菌门与土壤容重呈显著负相关。套种显著降低了苗期甘蔗对磷和钾的吸收量,对生长后期甘蔗的养分吸收无显著影响。【结论】甘蔗套种马铃薯机械化栽培可有效改善土壤理化性质,改变土壤微生物群落结构,提高甘蔗产量和含糖量,增加经济效益,实现土地的用养结合,是较合理的套种模式。

• 单位
  广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所; 中国农业科学院