不同施肥水平对甘蔗生长及根际土壤微生物的影响

冯重阳，汪 茜，龙艳艳，张金莲，廖 楠，谭裕模，黄京华，陈廷速*

（1广西大学农学院，广西南宁530001；2广西农业科学院微生物研究所，广西南宁530007；3广西物宝农业科技集团微生物应用联合实验室，广西南宁530007；4广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西南宁530007）

不同施肥水平对甘蔗生长及根际土壤微生物的影响

冯重阳1，2，3，汪 茜2，3，龙艳艳2，3，张金莲2，3，廖 楠2，3，谭裕模4，黄京华1*，陈廷速2，3*

（1广西大学农学院，广西南宁530001；2广西农业科学院微生物研究所，广西南宁530007；3广西物宝农业科技集团微生物应用联合实验室，广西南宁530007；4广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西南宁530007）

为了探讨不同施肥水平对甘蔗生长和根际土壤微生物的影响，本研究建立了甘蔗原位观察试验基地，分析4个不同施肥水平下新植甘蔗根际土壤微生物的变化及甘蔗生长情况。研究结果表明：增大化肥用量并没有对大田甘蔗有效茎数、株高、茎径和实际产量造成显著的影响。但化肥的施用量会影响根际微生物种群，改变根系内生真菌的定殖率。在50％施肥水平上，甘蔗根系的丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi， AMF）定殖率最高，达到54.97％，而在不施肥的处理中，深色有隔真菌（Dark Septate Endophyte， DSE）的定殖率最高，为19.53％。随着化肥用量的增加，土壤酸化，pH值降低。

甘蔗；不同施肥水平；根际土壤；土壤微生物

0　引言

广西地处亚热带，气候条件非常适合甘蔗的生长［1］，是我国最大的糖料蔗和食糖生产基地，平均每年甘蔗种植面积达100多万hm2，占全国甘蔗种植面积的68％，产糖量约占全国70％［2］。由于土地资源有限和栽培条件等各种自然条件的限制，甘蔗种植主要采用单一的连作制，且连作年限长，有80％左右的蔗区连作年限在 20年以上，有的甚至长达50年以上［3］。近十多年来，由于甘蔗种植中过量施用化肥，不仅造成了土壤板结、结构性变差、酸化、保水保肥能力差及土壤肥力下降等严重的问题，而且也对环境造成了巨大的压力［4］。一些研究表明，过量施用化肥并不能提高甘蔗产量［3，5-6］。本研究通过原位观察试验，探讨不同施肥水平对甘蔗根际土壤微生物和甘蔗生长的影响，以探讨利用土壤有益微生物以及合理的施肥水平来代替现有的过度依赖化肥和农药的低效益的种植模式，为甘蔗产业的可持续发展提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验材料

供试甘蔗品种：桂柳05-136。

1.2试验设计

试验在广西农业科学院里建基地甘蔗原位观察试验基地进行。2015年为第1年。设4个不同的施肥水平：①0％施肥水平：空白对照；②25％施肥水平：复合肥 375 kg/hm2；③50％施肥水平：复合肥750 kg/hm2；④100％施肥水平：复合肥1500 kg/hm2（广西甘蔗常规的施肥水平）。每个处理3个小区，每个小区长7 m，行距1.3 m，5行。下种量为每行60个双芽节。所用复合肥为贵州西洋肥业有限公司，西洋3代复合肥，养分配比N:P:K=15:15:15。

1.3甘蔗根际土壤微生物分析

2016年1月取土样。甘蔗根际土壤取样及甘蔗根际土壤细菌、放线菌及真菌分析方法参考陈廷速等（2011）的方法。

1.4甘蔗根系内生真菌侵染检测

2016年1月取甘蔗根系样品。甘蔗根系内生真菌检测参考廖楠等（2016）的方法。

1.5调查项目

2015年2月种植。2016年1月测定株高、茎径、有效茎数和实际产量。试验结果采用 SPSS软件进行统计分析。

2　结果与分析

2.1不同施肥水平对蔗田土壤理化性质的影响

不同施肥水平对土壤全氮、全钾及交换性镁的含量影响并不大；水解性氮的含量表现为③＞④＞②＞①；施肥增多，pH值降低（表1），土壤酸化。

表1　不同施肥水平对土壤理化性质的影响

2.2不同施肥水平对甘蔗根际土壤微生物的影响

随着施肥水平的递增，真菌数量呈递减趋势（图1）。在 0％施肥水平上，真菌数量达到 2.43×103个/g，而在100％施肥水平上真菌数量降为8×102个/g。不施肥的处理土壤根际细菌最多，达到 1.8×106个/g，其他 3个施肥水平的处理土壤根际细菌数量差异不明显（图2）。土壤放线菌菌落数量如图3所示，不施肥的根际土壤的放线菌数量最多，为 1.2×105个/g，其他处理的放线菌数量分别为5.3×104个/g、7.3×104个/g和7.7×104个/g。

2.3不同施肥水平对甘蔗根系内生真菌的影响

不同施肥水平甘蔗根系内的丛枝菌根真菌（AMF）和深色有隔真菌（DSE）侵染有差异。在0％施肥水平上，AMF的菌丝圈（图 4，A-1，图 4，A-2）和DSE的微菌核都很明显（图4，A-3）。在25％施肥水平上，AMF的根内菌丝、根外菌丝和泡囊较多（图4，B-1，图4，B-2），但DSE的微菌核和有隔菌丝都很少（图4，B-3）。在50％施肥水平上，AMF的根内菌丝、根外菌丝、泡囊、菌丝圈含量均丰富（图4，C-1，图4，C-2）；DSE的微菌核含量较多（图4，C-3）。在100％施肥水平上，AMF的根外菌丝、泡囊、菌丝圈较少（图4，D-1，图4，D-2）；DSE的有隔菌丝很丰富（图4，D-3）。

图1　不同施肥水平对土壤真菌数量的影响

图2　不同施肥水平对土壤细菌数量的影响

2.4不同施肥水平对甘蔗根系内生真菌定殖率的影响

不同施肥水平的甘蔗根系内生真菌的定殖情况如表2。甘蔗根系同时存在AMF和DSE。在不同处理中，其对根系的定殖存在显著差异。AMF在25％施肥水平条件下，根内菌丝和泡囊数量多于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显著高于 100％施肥水平。DSE在根系内的定殖率受到施肥的影响。总之，大田施用化肥，影响甘蔗根系内生真菌的结构。

图3　不同施肥水平对土壤放线菌数量的影响

2.5不同施肥水平对甘蔗株高和有效茎数的影响

不同施肥水平对甘蔗的茎径几乎没有影响，对植株高度有影响（图5），但均未达到显著水平。4个施肥水平的有效茎数分别为 97143、97876、98535 和98901条/hm2；与0％施肥水平相比，25％、50％ 和 100％的有效茎数分别增加 0.76％、1.43％和1.81％，它们之间均没有达到显著差异（图 6）。说明本试验地块，增加化肥用量对甘蔗有效茎数无明显作用。

2.6不同施肥水平对甘蔗产量的影响

表2　不同处理的菌根定殖率

在实产测定中，0％、25％、50％和100％施肥水平的产量分别为 167.20、167.00、170.74和 175.37 t/hm2。100％施肥水平的产量相比于0％施肥水平仅增加 4.9％，未达到显著水平（图 7）。说明仅通过增施化肥并不能达到明显的增产效果。

3　讨论

植物根系内生真菌在自然界广泛存在。甘蔗根系内存在丰富的丛枝菌根真菌（Arbuscular Mycorrhizal Fungi，AMF）和深色有隔内生真菌（Dark Septate Endophytes，DSE），它们能促进水分和养分的吸收和利用，提高植物的抗逆性，在自然生态系统修复中具有重要作用。施复合肥处理的甘蔗根系能被DSE高度侵染，并能形成有隔菌丝、微菌核。特别在化肥用量最大的处理中，DSE的微菌核结构出现频率较高，这也许与土壤 pH过低有关。这些研究结果跟我们在其他试验的研究结果一致［3，6-7］。

本研究表明，随着施肥量的增加，肥料在增加甘蔗的有效茎数和提高甘蔗的产量方面非常有限，而且增加的量非常少，也没有达到显著水平。100％的施肥水平（1500 kg/hm2）的有效茎数比空白对照（0％）增加1.81％，实际产量也仅仅增加4.9％。即使在50％施肥水平（750 kg/hm2）时，甘蔗的产量也没有受到很大的影响。这和我们近年来的研究结果相符合［3，5-6］。长期以来，我国的甘蔗生产中，普遍存在化肥过量施用问题，不仅造成生产成本提高，也引起土壤严重退化及地下水资源污染。通过利用根际土壤及根系各种有益微生物，促进甘蔗根系对养分的吸收，降低化肥的施用量，是生态农业发展的最佳选择。

图4　不同施肥水平甘蔗根系内生真菌（AMF及DSE）

图5　不同处理的甘蔗茎径

图6　不同处理的甘蔗植株高度

图7　不同处理的甘蔗有效茎数

图8　不同处理的甘蔗实际产量

［1］陈桂芬，刘忠，黄雁飞，等.不同施肥处理对连作蔗田土壤微生物量、土壤酶活性及相关养分的影响［J］.南方农业学报，2015，12：2123-2128.

［2］王伦旺，李廷化，黄海荣，等.甘蔗新品种桂糖32号在广西金光农场的表现［J］.广东农业科学，2012，13：28-29.

［3］伍荣冬，谭彩丽，李廷化，等.大田接种丛枝菌根真菌对甘蔗品种“福农41号”生长的影响［J］.甘蔗糖业，2015（4）：20-23.

［4］陈廷速，甘立，李松，等.广西主要蔗区宿根蔗根际土壤微生物群落结构分析［J］.亚热带农业研究，2011，7（2）：129-131.

［5］陈廷速，李松，王维赞，等.甘蔗大田接种AM菌剂效应研究［J］.甘蔗糖业，2013（3）：6-10.

［6］张金莲，黄振瑞，车江旅，等.AM菌剂对大田甘蔗根际土壤 AM 真菌种群影响研究［J］.西南农业学报，2015，28（1）：269-273.

［7］廖楠，张金莲，汪茜，等.甘蔗根系内生真菌［J］.中国糖料，2016（3）：6-9.

（本篇责任编校：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

国家自然科学基金项目（31360356）；国家甘蔗产业技术体系（CARS-20-3-5）；广西农业科学院基金项目（2015JZ02、2014YP06、2015YT81、2015YZ10）

冯重阳（1993-），男，硕士研究生，从事土壤微生物研究；E-mail：957759962@qq.com

黄京华，E-mail：hjhscau@163.com；陈廷速，E-mail：chen20409@hotmail.com

冯重阳，汪茜，龙艳艳，等.不同施肥水平对甘蔗生长及根际土壤微生物的影响［J］.甘蔗糖业，2016（3）：5-9.