钾肥施用量对烟株钾素积累及土壤微生物群落的影响

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20240061

摘要/Abstract

摘要：

为探究钾肥施用量对烟株钾素积累及土壤微生物群落的影响,在云南省曲靖市开展试验,研究不同钾肥施用量处理下,烟株钾素积累量、土壤养分及酶活性的响应变化特征,并对其与土壤微生物群落结构的互作关系进行探讨。结果表明,钾肥施用量会影响土壤养分含量与烟株钾素积累量,引起土壤微生物群落发生改变。N2处理(施用纯钾总量421.5 kg·hm^-2)的烟叶中钾素积累量最高,显著(p<0.05)高于N3处理(施用纯钾总量538.5 kg·hm^-2)。N2处理富集了芽单胞菌属(Gemmatimonas)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、硝化螺旋菌属(Nitrospira)、假单胞菌属(Pseudomonas)等解钾菌属,使土壤中的可溶性钾含量升高,进而提高烟叶的钾素积累量。研究结果为云南烟区土壤养分的科学管理和有效提升烟叶钾含量提供了理论依据。

关键词: 钾肥, 钾素积累, 土壤微生物, 烟草

Abstract:

To investigate the effects of potassium fertilizer application rate on potassium accumulation in tobacco plants and soil microbial communities, a field experiment was conducted in Qujing City, Yunnan Province. The study examined the response characteristics of potassium accumulation in tobacco plants, soil nutrients, and enzyme activities under different potassium fertilizer application rates, and explored their interactions with the structure of the soil microbial community. The results showed that the potassium fertilizer application rate affected soil nutrient content and potassium accumulation in tobacco plants, leading to changes in the soil microbial community. N2 treatment(total pure potassium application of 421.5 kg·hm^-2) resulted in the highest potassium accumulation in tobacco leaves, which was significantly (p<0.05) higher than that of the N3 treatment (total pure potassium application of 538.5 kg·hm^-2). N2 treatment enriched potassium-releasing bacterial genera such as Gemmatimonas, Acinetobacter, Bacillus, Nitrospira, and Pseudomonas, which increased the soluble potassium content in the soil and thereby enhanced potassium accumulation in tobacco leaves. This study provides a theoretical basis for the scientific management of soil nutrients and the effective improvement of potassium content in tobacco leaves in Yunnan tobacco-growing areas.

Key words: potassium fertilizer, potassium accumulation, soil microorganisms, tobacco

中图分类号:

S572

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图/表 9

表1 试验设计

Table 1 Experimental design

处理	烟草专用复合肥/ (kg·hm^-2)	硫酸钾/ (kg·hm^-2)	钾肥总量/ (kg·hm^-2)	纯氮总量/ (kg·hm^-2)	纯磷总量/ (kg·hm^-2)
N1	750	225	304.5	112.5	60.0
N2	750	450	421.5	112.5	60.0
N3	750	675	538.5	112.5	60.0

表2 不同钾肥施用量的烟株钾素积累量

Table 2 Potassium accumulation in tobacco plants under different potassium fertilizer application rates 单位:g·株-1

处理	根	茎	叶
N1	1.26±0.04 a	2.45±0.08 a	5.28±0.24 a
N2	1.35±0.09 a	2.29±0.15 a	5.39±0.16 a
N3	1.23±0.06 a	1.81±0.08 b	4.60±0.31 b

表3 不同钾肥施用量的土壤理化性质

Table 3 Physicochemical properties of soil under different potassium fertilizer application rates

处理	pH值	有机质含量/ (g·kg^-1)	有效磷含量/ (mg·kg^-1)	碱解氮含量/ (mg·kg^-1)	速效钾含量/ (mg·kg^-1)	微生物生物量碳含量/(mg·kg^-1)	微生物生物量氮含量/(mg·kg^-1)
N1	6.33±0.43 a	40.51±3.36 a	137.25±8.84 a	156.21±17.76 a	470.72±53.16 b	151.90±16.20 a	67.85±11.75 a
N2	6.11±0.15 a	37.50±6.75 a	148.59±47.49 a	90.70±32.07 b	623.56±117.28 ab	164.34±13.57 a	49.38±0.34 b
N3	5.85±0.30 a	32.42±10.52 a	146.97±58.73 a	121.29±17.64 ab	720.03±50.82 a	162.68±23.90 a	49.64±0.12 b

表4 不同钾肥施用量的土壤酶活性

Table 4 Soil enzyme activity under different potassium fertilizer application rates

处理	酸性磷酸酶活性/ (nmol·h^-1·g^-1)	蔗糖酶活性/ (μmol·h^-1·g^-1)	脲酶活性/ (μg·d^-1·g^-1)	过氧化氢酶活性/ (μmol·h^-1·g^-1)
N1	524.60±41.66 a	838.08±92.88 a	648.52±37.77 b	388.94±35.73 c
N2	455.98±49.79 a	888.86±57.02 a	804.09±61.87 a	558.15±43.50 b
N3	509.08±147.02 a	893.34±92.59 a	604.50±26.62 b	708.51±27.93 a

表5 不同钾肥施用量的土壤细菌群落α多样性

Table 5 α-diversities of soil bacterial community under different potassium fertilizer application rates

处理	Shannon指数	ACE指数
N1	9.38±0.21 a	3 985.27±409.12 a
N2	9.21±0.03 ab	3 423.24±194.30 a
N3	8.79±0.43 b	3 356.58±415.41 a

图1 不同钾肥施用量的土壤细菌群落β多样性

Fig.1 β-diversities of soil bacterial community under different potassium fertilizer application rates

图2 不同钾肥施用量的土壤微生物组成

Fig.2 Soil microbial compositions under different potassium fertilizer application rates

图3 不同钾肥施用量的土壤细菌群落差异物种

Fig.3 Different species of soil bacterial communities under different potassium fertilizer application rates

图4 基于环境因子与主要细菌属相对丰度结构间的RDA分析 SOM、HN、AP、AK、S_ACP、S_UE、S_SC分别表示有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、土壤酸性磷酸酶、土壤脲酶、土壤蔗糖酶。

Fig.4 RDA analysis based on the relationship between environmental factors and the relative abundance structure of major bacterial genera

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