不同施肥水平對甘蔗生長及根際土壤微生物的影響

馮重陽，汪 茜，龍艷艷，張金蓮，廖 楠，譚裕模，黃京華，陳廷速*

（1廣西大學農學院，廣西南寧530001；2廣西農業科學院微生物研究所，廣西南寧530007；3廣西物寶農業科技集團微生物應用聯合實驗室，廣西南寧530007；4廣西農業科學院農業資源與環境研究所，廣西南寧530007）

不同施肥水平對甘蔗生長及根際土壤微生物的影響

馮重陽1，2，3，汪 茜2，3，龍艷艷2，3，張金蓮2，3，廖 楠2，3，譚裕模4，黃京華1*，陳廷速2，3*

（1廣西大學農學院，廣西南寧530001；2廣西農業科學院微生物研究所，廣西南寧530007；3廣西物寶農業科技集團微生物應用聯合實驗室，廣西南寧530007；4廣西農業科學院農業資源與環境研究所，廣西南寧530007）

為了探討不同施肥水平對甘蔗生長和根際土壤微生物的影響，本研究建立了甘蔗原位觀察試驗基地，分析4個不同施肥水平下新植甘蔗根際土壤微生物的變化及甘蔗生長情況。研究結果表明：增大化肥用量并沒有對大田甘蔗有效莖數、株高、莖徑和實際產量造成顯著的影響。但化肥的施用量會影響根際微生物種群，改變根系內生真菌的定殖率。在50％施肥水平上，甘蔗根系的叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi， AMF）定殖率最高，達到54.97％，而在不施肥的處理中，深色有隔真菌（Dark Septate Endophyte， DSE）的定殖率最高，為19.53％。隨著化肥用量的增加，土壤酸化，pH值降低。

甘蔗；不同施肥水平；根際土壤；土壤微生物

0　引言

廣西地處亞熱帶，氣候條件非常適合甘蔗的生長［1］，是我國最大的糖料蔗和食糖生產基地，平均每年甘蔗種植面積達100多萬hm2，占全國甘蔗種植面積的68％，產糖量約占全國70％［2］。由于土地資源有限和栽培條件等各種自然條件的限制，甘蔗種植主要采用單一的連作制，且連作年限長，有80％左右的蔗區連作年限在 20年以上，有的甚至長達50年以上［3］。近十多年來，由于甘蔗種植中過量施用化肥，不僅造成了土壤板結、結構性變差、酸化、保水保肥能力差及土壤肥力下降等嚴重的問題，而且也對環境造成了巨大的壓力［4］。一些研究表明，過量施用化肥并不能提高甘蔗產量［3，5-6］。本研究通過原位觀察試驗，探討不同施肥水平對甘蔗根際土壤微生物和甘蔗生長的影響，以探討利用土壤有益微生物以及合理的施肥水平來代替現有的過度依賴化肥和農藥的低效益的種植模式，為甘蔗產業的可持續發展提供理論依據。

1　材料與方法

1.1試驗材料

供試甘蔗品種：桂柳05-136。

1.2試驗設計

試驗在廣西農業科學院里建基地甘蔗原位觀察試驗基地進行。2015年為第1年。設4個不同的施肥水平：①0％施肥水平：空白對照；②25％施肥水平：復合肥 375 kg/hm2；③50％施肥水平：復合肥750 kg/hm2；④100％施肥水平：復合肥1500 kg/hm2（廣西甘蔗常規的施肥水平）。每個處理3個小區，每個小區長7 m，行距1.3 m，5行。下種量為每行60個雙芽節。所用復合肥為貴州西洋肥業有限公司，西洋3代復合肥，養分配比N:P:K=15:15:15。

1.3甘蔗根際土壤微生物分析

2016年1月取土樣。甘蔗根際土壤取樣及甘蔗根際土壤細菌、放線菌及真菌分析方法參考陳廷速等（2011）的方法。

1.4甘蔗根系內生真菌侵染檢測

2016年1月取甘蔗根系樣品。甘蔗根系內生真菌檢測參考廖楠等（2016）的方法。

1.5調查項目

2015年2月種植。2016年1月測定株高、莖徑、有效莖數和實際產量。試驗結果采用 SPSS軟件進行統計分析。

2　結果與分析

2.1不同施肥水平對蔗田土壤理化性質的影響

不同施肥水平對土壤全氮、全鉀及交換性鎂的含量影響并不大；水解性氮的含量表現為③＞④＞②＞①；施肥增多，pH值降低（表1），土壤酸化。

表1　不同施肥水平對土壤理化性質的影響

2.2不同施肥水平對甘蔗根際土壤微生物的影響

隨著施肥水平的遞增，真菌數量呈遞減趨勢（圖1）。在 0％施肥水平上，真菌數量達到 2.43×103個/g，而在100％施肥水平上真菌數量降為8×102個/g。不施肥的處理土壤根際細菌最多，達到 1.8×106個/g，其他 3個施肥水平的處理土壤根際細菌數量差異不明顯（圖2）。土壤放線菌菌落數量如圖3所示，不施肥的根際土壤的放線菌數量最多，為 1.2×105個/g，其他處理的放線菌數量分別為5.3×104個/g、7.3×104個/g和7.7×104個/g。

2.3不同施肥水平對甘蔗根系內生真菌的影響

不同施肥水平甘蔗根系內的叢枝菌根真菌（AMF）和深色有隔真菌（DSE）侵染有差異。在0％施肥水平上，AMF的菌絲圈（圖 4，A-1，圖 4，A-2）和DSE的微菌核都很明顯（圖4，A-3）。在25％施肥水平上，AMF的根內菌絲、根外菌絲和泡囊較多（圖4，B-1，圖4，B-2），但DSE的微菌核和有隔菌絲都很少（圖4，B-3）。在50％施肥水平上，AMF的根內菌絲、根外菌絲、泡囊、菌絲圈含量均豐富（圖4，C-1，圖4，C-2）；DSE的微菌核含量較多（圖4，C-3）。在100％施肥水平上，AMF的根外菌絲、泡囊、菌絲圈較少（圖4，D-1，圖4，D-2）；DSE的有隔菌絲很豐富（圖4，D-3）。

圖1　不同施肥水平對土壤真菌數量的影響

圖2　不同施肥水平對土壤細菌數量的影響

2.4不同施肥水平對甘蔗根系內生真菌定殖率的影響

不同施肥水平的甘蔗根系內生真菌的定殖情況如表2。甘蔗根系同時存在AMF和DSE。在不同處理中，其對根系的定殖存在顯著差異。AMF在25％施肥水平條件下，根內菌絲和泡囊數量多于0％施肥水平；50％施肥水平的定殖率也高于0％施肥水平。25％和 50％施肥水平的定殖率均顯著高于 100％施肥水平。DSE在根系內的定殖率受到施肥的影響。總之，大田施用化肥，影響甘蔗根系內生真菌的結構。

圖3　不同施肥水平對土壤放線菌數量的影響

2.5不同施肥水平對甘蔗株高和有效莖數的影響

不同施肥水平對甘蔗的莖徑幾乎沒有影響，對植株高度有影響（圖5），但均未達到顯著水平。4個施肥水平的有效莖數分別為 97143、97876、98535 和98901條/hm2；與0％施肥水平相比，25％、50％ 和 100％的有效莖數分別增加 0.76％、1.43％和1.81％，它們之間均沒有達到顯著差異（圖 6）。說明本試驗地塊，增加化肥用量對甘蔗有效莖數無明顯作用。

2.6不同施肥水平對甘蔗產量的影響

表2　不同處理的菌根定殖率

在實產測定中，0％、25％、50％和100％施肥水平的產量分別為 167.20、167.00、170.74和 175.37 t/hm2。100％施肥水平的產量相比于0％施肥水平僅增加 4.9％，未達到顯著水平（圖 7）。說明僅通過增施化肥并不能達到明顯的增產效果。

3　討論

植物根系內生真菌在自然界廣泛存在。甘蔗根系內存在豐富的叢枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）和深色有隔內生真菌（Dark Septate Endophytes，DSE），它們能促進水分和養分的吸收和利用，提高植物的抗逆性，在自然生態系統修復中具有重要作用。施復合肥處理的甘蔗根系能被DSE高度侵染，并能形成有隔菌絲、微菌核。特別在化肥用量最大的處理中，DSE的微菌核結構出現頻率較高，這也許與土壤 pH過低有關。這些研究結果跟我們在其他試驗的研究結果一致［3，6-7］。

本研究表明，隨著施肥量的增加，肥料在增加甘蔗的有效莖數和提高甘蔗的產量方面非常有限，而且增加的量非常少，也沒有達到顯著水平。100％的施肥水平（1500 kg/hm2）的有效莖數比空白對照（0％）增加1.81％，實際產量也僅僅增加4.9％。即使在50％施肥水平（750 kg/hm2）時，甘蔗的產量也沒有受到很大的影響。這和我們近年來的研究結果相符合［3，5-6］。長期以來，我國的甘蔗生產中，普遍存在化肥過量施用問題，不僅造成生產成本提高，也引起土壤嚴重退化及地下水資源污染。通過利用根際土壤及根系各種有益微生物，促進甘蔗根系對養分的吸收，降低化肥的施用量，是生態農業發展的最佳選擇。

圖4　不同施肥水平甘蔗根系內生真菌（AMF及DSE）

圖5　不同處理的甘蔗莖徑

圖6　不同處理的甘蔗植株高度

圖7　不同處理的甘蔗有效莖數

圖8　不同處理的甘蔗實際產量

［1］陳桂芬，劉忠，黃雁飛，等.不同施肥處理對連作蔗田土壤微生物量、土壤酶活性及相關養分的影響［J］.南方農業學報，2015，12：2123-2128.

［2］王倫旺，李廷化，黃海榮，等.甘蔗新品種桂糖32號在廣西金光農場的表現［J］.廣東農業科學，2012，13：28-29.

［3］伍榮冬，譚彩麗，李廷化，等.大田接種叢枝菌根真菌對甘蔗品種“福農41號”生長的影響［J］.甘蔗糖業，2015（4）：20-23.

［4］陳廷速，甘立，李松，等.廣西主要蔗區宿根蔗根際土壤微生物群落結構分析［J］.亞熱帶農業研究，2011，7（2）：129-131.

［5］陳廷速，李松，王維贊，等.甘蔗大田接種AM菌劑效應研究［J］.甘蔗糖業，2013（3）：6-10.

［6］張金蓮，黃振瑞，車江旅，等.AM菌劑對大田甘蔗根際土壤 AM 真菌種群影響研究［J］.西南農業學報，2015，28（1）：269-273.

［7］廖楠，張金蓮，汪茜，等.甘蔗根系內生真菌［J］.中國糖料，2016（3）：6-9.

（本篇責任編校：李金玉）

Influence of Different Fertilization Levels on Sugarcane Growth and Rhizosphere Soil Microbial

FENG Chong-yang1，2，3， WANG Qian2，3， LONG Yan-yan2，3， ZHANG Jin-lian2，3， LIAO Nan2，3， TAN Yu-mo4，HUANG Jing-hua1， CHEN Ting-su2，3
（1Agronomy Institute， Guangxi University， Nanning， Guangxi 530001；2Microbiology Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning， Guangxi 530007；3Microbial Lab of Guangxi Wubao Agricultural Technology， Nanning，Guangxi 530007；4Agricultural Resource and Environment Institute， Guangxi Academy of Agricultural Sciences， Nanning，Guangxi 530007）

To reveal the influence of different fertilization levels on sugarcane growth and rhizosphere soil microbial， we established an in-site observation base for investigating plant growth and rhizosphere soil microbial under 4 levels of fertilization in plant crop of sugarcane.The results showed that the millable stalks，plant height， stalk diameter and cane yield had no difference for different fertilization levels.The chemical fertilization levels affected the microbial populations in rhizosphere soil and fungi colonization in sugarcane roots.The highest （54.97％） colonization of Arbuscular Mycorrhizal Fungi （AMF） in sugarcane root was found in 50％ chemical fertilization treatment while the highest （19.53％） Dark Septate Endophyte （DSE） in sugarcane root was observed in the treatments without chemical fertilization.The soil became more acidic with lower pH when increasing chemical fertilizer input.

Sugarcane； Fertilization； Rhizosphere soil； Soil microbial

S566.1

A

1005-9695（2016）03-0005-05

2016-05-15；

2016-06-13

國家自然科學基金項目（31360356）；國家甘蔗產業技術體系（CARS-20-3-5）；廣西農業科學院基金項目（2015JZ02、2014YP06、2015YT81、2015YZ10）

馮重陽（1993-），男，碩士研究生，從事土壤微生物研究；E-mail：957759962@qq.com

黃京華，E-mail：hjhscau@163.com；陳廷速，E-mail：chen20409@hotmail.com

馮重陽，汪茜，龍艷艷，等.不同施肥水平對甘蔗生長及根際土壤微生物的影響［J］.甘蔗糖業，2016（3）：5-9.