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减磷改变了土壤微生物群落结构和功能,促进棉花根系生长

文献类型： 中文期刊

作者： 王燕;张谦;董明;王树林;冯国艺;梁青龙;王香茹;祁虹

作者机构：

关键词： 棉花;磷;根系形态;根际微生物群落;磷循环;功能基因

期刊名称：中国生态农业学报(中英文)

ISSN： 2096-6237

年卷期： 2025 年 中英文 期

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版） ; ; 农林核心（2024版）

摘要： 土壤微生物直接参与磷素循环,影响作物生长发育,研究不同磷素水平下棉花根际微生物群落多样性的变化,对活化土壤磷素和合理施肥具有重要意义。本文以连续9年磷肥定位试验为基础,设置低磷(LP, 3.06 mg·kg-1有效磷)、中磷(MP, 19.44 mg·kg-1有效磷)、高磷(HP, 63.35 mg·kg-1有效磷) 3个磷水平处理,研究不同磷素水平下土壤理化性质、根系形态、根际磷循环微生物多样性和关键功能基因的变化。结果表明:土壤无机磷、有机磷和总磷含量随磷素水平增加而显著增加。与HP处理相比, LP处理的土壤有机质和全氮含量分别显著增加22.76%和35.48%, MP处理的碱解氮含量显著增加17.61%。与HP处理相比, LP处理棉花叶片、秸秆、籽棉的磷含量和P2O5携出量均显著减少, MP处理磷肥利用率显著增加。棉花0～20 cm和0～60 cm土层根长及0～20 cm土层根表面积、根冠比和比根长均随磷素水平增加而减少,而0～20 cm土层根体积随磷素水平增加而显著增加。与HP处理相比, MP处理籽棉产量无显著差异,而LP处理的籽棉产量显著减少7.54%。棉花根际微生物在各分类单元数量随磷素水平增加呈降低趋势;与HP处理相比, MP处理微生物基因的Simpson指数无显著变化, LP处理微生物基因的Simpson指数显著增加;在属水平上,与HP处理相比,除溶杆菌属（Lysobacter）、贪噬菌属（Variovorax）外, MP处理相对丰度排名前10的微生物种群排序一致;而LP处理天山中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）、鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）、根瘤菌（Rhizobium）相对丰度增加,黄色类固醇杆菌属（Steroidobacter）、慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、溶杆菌属、贪噬菌属、链霉菌属（Streptomyces）、苯基杆菌属（Phenylobacterium）相对丰度减少,其中与根系生长发育密切相关的贪噬菌属相对丰度下降52.31%。与HP处理相比, LP处理的解磷微生物芽孢杆菌属（Bacillus）、节杆菌属（Arthrobacter）相对丰度均上调,黄杆菌属（Flavobacterium）、沙门氏菌属（Salmonella）、产碱杆菌属（Alcaligenes）和根霉菌属（Rhizopus）相对丰度均下调; MP处理的黄杆菌属相对丰度上调,产碱杆菌属相对丰度下调。与HP处理相比, LP处理的磷养分活化过程基因丰度升高, MP处理的磷养分吸收过程基因丰度升高。因此减少施磷会增加根际土壤微生物基因多样性,增强磷养分的活化和吸收过程,促进根系生长,棉花生产中可适量减少磷肥施用量,冀中南一般棉田磷肥推荐用量（P2O5）为90 kg·hm-2。

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