根际是植物根系与土壤交界的微域,是植物-土壤-微生物及其环境相互作用的一个特殊界面[1]。土壤酶与土壤微生物以及作物3者之间的关系是当前土壤微生态研究的热点问题[2,3]。分析和比较不同作物的根际微生态特性,包括土壤酶活性以及微生物菌群结构,可为从微生态学角度挖掘作物的低肥高效栽培潜力提供理论依据。
甘蔗（Saccharum officinarum）是世界上最重要的糖料和能源作物。我国是产蔗大国,其中广西是中国最大的蔗糖生产区,甘蔗和蔗糖产量占全国的60% 以上[4]。然而,由于我国甘蔗主产区的主要耕作土壤类型为红壤土或赤红壤土,具有pH低、养分含量低、硝化与反硝化活性低等特点,甘蔗生产上一直面临着产量过于依赖化学肥料投入的困境,产业缺乏国际竞争力;同时,大部分老蔗区还面临着甘蔗品种退化、土地肥力下降的现状。近年来,相关科研工作者已就甘蔗生产上的“肥药双减”问题,从不同角度开展了大量研究[5]。李文宝[6]和杨荣仲等[7]对不同氮水平条件下不同甘蔗品种材料的产量、耐低氮胁迫能力等进行了比较,发现不同品种间存在显著差异。但是,由于甘蔗遗传背景比较复杂,目前关于甘蔗氮素高效利用机制的研究进展比较缓慢。近年来,植物根际微生物区系与土壤可持续生产力的关系等相关研究受到越来越多的关注[8,9];对作物根际微域的研究,可以挖掘具有潜力的微生物资源、探究植物病害发生的机制[10]。不同作物、或者同一作物不同品种间的差异也可通过根际土壤酶活性和土壤微生物多样性的差异表现出来,如具有不同抗逆性或抗病性存在差异的品种间的根际土壤微生物群落结构也存在明显的差异[11,12,13,14,15,16]。目前关于甘蔗根际土壤微生态区系的研究,多集中在不同栽培模式下对甘蔗的影响。前人研究表明,间、套种等种植模式可改善宿根蔗的土壤生态环境,而单一的宿根甘蔗连作容易导致其根际土壤总微生物量及酶活性下降,从而导致甘蔗产量下降,而宿根蔗套种大豆对其根际土壤微生物区系具有明显的改善作用,从而使宿根蔗具有明显的产量优势[17,18,19,20]。然而,关于不同甘蔗品种间根系微生态区系的差异,特别是氮效率不同的甘蔗品种间的根际微生物群落结构及土壤酶活性的差异等,目前尚无系统的研究报道。本研究拟通过分析和比较不同甘蔗品种吸氮效率的差异及其对根际土壤酶活性和微生物群落多样性的影响,以期为甘蔗生产上的选种以及蔗地土壤生产力的维持提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试验设计
试验于2018年在广西壮族自治区农业科学院试验地进行,供试土壤为广西甘蔗产区的典型红壤土,为减少土壤的粘性,方便取甘蔗的根际土壤进行分析,向红壤土中混合了一定比例的菌糠作为甘蔗栽培土。将混合后的土壤分装于甘蔗栽培桶内,每桶15 kg。混合栽培土的pH 6.89,速效氮含量为228.2 mg/kg。
供试甘蔗品种为：‘新台糖22号’（ROC22）、‘粤糖93159’（Y93159）、‘桂选B8’（B8）、‘桂选B9’（B9）、‘桂糖42号’（GT42）、‘桂糖44号’（GT44）、‘桂糖46号’（GT46）、‘桂糖48’号（GT48）。甘蔗采用种茎单芽育苗,选取生长基本一致的甘蔗幼苗进行移栽,每桶种3个单株,每品种种植4桶,甘蔗桶栽后摆放于试验地中,自然条件下生长。
甘蔗于2018年4月初移栽,6月初施肥1次,参照大田管理施肥用量,每桶施复合肥54 g,尿素14 g,氯化钾15 g,进行穴施,同时每桶培土5 kg;于9月上旬在甘蔗伸长期末期对甘蔗植株进行整株采收同时采集根际土壤用于实验分析。因此,甘蔗每桶栽培土壤的重量固定为20 kg,栽培土速效氮含量为228.2×20=4546 mg,约4.55 g;根据相关比例测算结果每桶施肥含氮量为19.46 g。
1.2 方法
1.2.1 甘蔗植株及根际土样的收集与处理 去除每桶甘蔗表层5 cm的浮土,然后将整桶土壤拍散并取出完整的甘蔗植株,将根系上的土壤抖落回栽培桶的中,植株解析成根、茎、叶,分别清洗干净并晾干后进行称量、用切割机切碎并混合均匀,根据测定指标需要取一定量烘干后粉碎,用于甘蔗植株氮素含量的测定。根据下式计算各处理甘蔗的氮素吸收效率以及氮素的相对利用率：
植株氮素累积量=植株干物重×氮素含量
氮素吸收效率=[植株氮素累积总量/土壤的速效N(肥料N+土壤N)]×100%
氮肥利用率=(植株N累积总量/肥料N)×100%
由于取样时甘蔗的根系已经遍布整个栽培桶,故此除去表层土的整个栽培桶的土壤均作为根际土壤,每桶土样混合均匀后,过1 mm筛,按拟分析指标的需要分装到无菌封口袋中保存备用。土样分别用于根际细菌种群多样性分析、土壤pH、土壤总N、速效N含量和土壤酶活性测定等。
1.2.2 土壤pH和氮素含量测定 土壤风干后用于pH和土壤氮素含量测定,参考《土壤农业化学分析方法》[21],其中土壤总氮含量测定采用凯氏定氮法,土壤速效氮含量测定采用碱解扩散法,土壤pH测定采用电位测定法,水壤质量比2.5∶1。
1.2.4 根际细菌群落多样性测定 收集后的新鲜根际土壤保存于-80℃冰箱,提取土壤微生物DNA,经检测合格后用于构建文库,以各土壤样品微生物总DNA为模板,以细菌V3+V4区特异引物（338F/806R）进行PCR扩增,采用Illumina MiSeq测序平台对PCR产物进行双端测序分析,委托上海美吉生物医药科技有限公司完成测序。细菌种群多样性则通过在美吉生物i-sanger云平台上提供的测序结果进行个性化分析。
1.3 数据处理
用Excel软件进行基本计算,以DPS 7.05软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同甘蔗品种的氮素利用率
根据甘蔗植株根、茎、叶的氮素含量测定结果以及植株干重,计算各品种处理平均每桶甘蔗植株氮素累积总量,根据相关公式计算各处理的氮素吸收效率,同时计算了不同甘蔗品种种植体系中的氮肥利用率（表1）。结果表明,不同甘蔗品种植株的氮素吸收效率表现最低的是B9,GT44的表现最高,但GT44的氮素吸收效率与其他6个品种的均表现为差异不显著;种植不同品种处理体系中氮肥利用率最高的是GT44,达34.02%,氮肥利用率最低的是B9,为22.15%。
表1 不同甘蔗品种的氮素利用率测定结果Tab. 1 Determination of nitrogen use efficiency among different sugarcane varieties |
| 品种 Varieties | 平均每桶甘蔗植株N素累积量 Average N accumulation per barrel of sugarcane plants/g | 甘蔗氮吸收效率 Nitrogen absorption efficiency of sugarcane/% | 氮肥利用率 Nitrogen fertilizer use efficiency/% | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 根Root | 茎Stem | 叶Leaf | 合计Total | |||
| ROC22 | 0.24 | 2.40 | 3.03 | 5.67 | 23.61±0.02ab | 29.14±0.02ab |
| Y93159 | 0.16 | 1.47 | 3.44 | 5.07 | 21.12±0.03ab | 26.05±0.03ab |
| B8 | 0.32 | 1.60 | 3.22 | 5.14 | 21.37±0.03ab | 26.41±0.04ab |
| B9 | 0.24 | 1.12 | 2.95 | 4.31 | 17.95±0.02b | 22.15±0.03b |
| GT42 | 0.27 | 1.74 | 4.07 | 6.08 | 25.32±0.08ab | 31.24±0.10ab |
| GT44 | 0.27 | 2.09 | 4.26 | 6.62 | 27.57±0.02a | 34.02±0.02a |
| GT46 | 0.14 | 1.36 | 3.21 | 4.71 | 19.62±0.06ab | 24.2±0.07ab |
| GT48 | 0.12 | 1.35 | 3.32 | 4.79 | 19.93±0.01ab | 24.61±0.01ab |
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference among varieties (P<0.05). | |
注：同列不同小写字母表示品种间差异显著（P<0.05）。 |
2.2 甘蔗收获后根际土壤pH及土壤氮素含量
对甘蔗收获以后各处理根际土壤的pH进行测定,结果见表2。所有处理的土壤pH均较种植前有一定的提高,平均提高了0.72个单位;不同甘蔗品种间表现出一定的差异,其中B8和GT42的根际土壤pH表现较高,并与ROC22、Y93159及GT44差异显著。甘蔗收获以后各处理土壤总氮含量及碱解氮的测定结果见表2,土壤总氮含量除B8的略高（2.8 g/kg）以外,其他7个品种差异不显著;碱解氮含量在不同处理之间却有较大差异,所有处理的土壤碱解氮含量均较种植前有所降低,其中土壤碱解氮含量较高的处理有B8（195.40 mg/kg）、GT42（195.10 mg/kg）和GT46（189. 87 mg/kg）,含量最低的是GT44和ROC22,分别为153.22、153.92 mg/kg。
表2 甘蔗收获后根际土壤pH以及土壤氮素含量测定结果Tab. 2 Determination of pH value and residual nitrogen content of the soil after sugarcane harvesting |
| 品种 Varieties | 甘蔗收获后平均每桶土壤N含量 Average soil N content per barrel after harvesting of sugarcane | pH | |
|---|---|---|---|
| 土壤总N含量 Total N content of soil/(g·kg-1) | 碱解N含量 The contents of available N/ (mg·kg-1) | ||
| CK (种植前土壤) | - | 228.20±0.00a | 6.89±0.05c |
| ROC22 | 2.30±0.12b | 153.92±5.73c | 7.54±0.03b |
| Y93159 | 2.45±0.26ab | 167.62±18.67bc | 7.53±0.05b |
| B8 | 2.87±0.43a | 195.40±9.62ab | 7.69±0.05a |
| B9 | 2.52±0.19ab | 181.27±13.93abc | 7.65±0.05ab |
| GT42 | 2.30±0.04b | 195.10±17.11ab | 7.71±0.03a |
| GT44 | 2.26±0.07b | 153.22±26.59c | 7.53±0.07b |
| GT46 | 2.27±0.01b | 189.87±20.01abc | 7.62±0.02ab |
| GT48 | 2.23±0.02b | 179.06±13.79bc | 7.59±0.05ab |
Note: - Indicates that no testing has been done. Different lowercase letters in the same column indicate significant difference among varieties (P<0.05). | |
注：-表示未检测;同列不同小写字母表示品种间差异显著（P<0.05）。 |
2.3 不同甘蔗品种根际土壤酶活性
对不同甘蔗品种根际土壤蔗糖酶及脲酶的活性进行测定,结果见表3。不同处理的根际土壤蔗糖酶活性在3.51~5.80 mg/(g·d)之间,其中Y93159、GT46和GT42的酶活表现最低,5个品种间无显著差异;而其他5个品种酶活相对较高,处理间亦无显著差异。8个不同处理的平均脲酶活性在1.12~1.42 mg/(g·d)之间,其中品种ROC22的脲酶活性表现最高,GT42的最低;根际土壤蔗糖酶酶活表现最低的Y93159和GT42,其脲酶活性也表现较低,GT444的脲酶活性与Y93159和GT42的差异不显著,其他5个脲酶活性表现相对较高的品种间亦无显著差异。
表3 不同甘蔗品种根际土壤酶活性Tab. 3 Enzyme activity in rhizosphere soil of different sugarcane varieties |
| 品种 Varieties | 蔗糖酶活性 Invertase activity/ (mg·g-1·d-1) | 脲酶活性 Urease activity/ (mg·g-1·d-1) |
|---|---|---|
| ROC22 | 5.80±0.70a | 1.42±0.14a |
| Y93159 | 3.51±0.18d | 1.19±0.03bc |
| B8 | 5.55±0.16ab | 1.25±0.03abc |
| B9 | 5.48±0.12ab | 1.29±0.02abc |
| GT42 | 4.43±0.49bcd | 1.12±0.06c |
| GT44 | 4.89±0.37abc | 1.23±0.04bc |
| GT46 | 3.73±0.39cd | 1.25±0.02abc |
| GT48 | 6.06±0.71a | 1.32±0.04ab |
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant difference among varieties (P<0.05). | |
注：同列不同小写字母表示品种间差异显著（P<0.05）。 |
2.4 不同甘蔗品种根际土壤细菌种群的多样性分析
2.4.1 根际土壤细菌文库测序结果评价 对8个不同甘蔗品种根际土壤样品进行了Illumina Miseq高通量测序,数据经过滤优化,共得到优化数据量403 650条有效序列,其中ROC22的根际土壤样品序列数最高,为64 267条,最少的为B8样品,为43 070条（表4）。样品的优质序列长度主要分布在421~460 bp之间。细菌16S rRNA V3~V4区的长度为400 bp左右,从序列长度的分布来看,与16S rRNA V3~V4区序列长度大致吻合。分析结果表明,8个样品的文库覆盖率均达到99%,表明大部分的细菌种群都能被检测出,可以代表样本的真实情况,说明本次测序结果能够较真实地反应样品中的微生物群落（表4）。
表4 甘蔗根际土壤样品测序基本信息统计Tab. 4 Statistical for sequencing basic information of sugarcane rhizosphere soil samples |
| 品种 Varieties | 序列数 Seq_num | 碱基数 Base_num | 平均长度Mean_length | 最短序列长度Min_length | 最长序列长度Max_length | 文库覆盖率 Coverage/% |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ROC22 | 64 267 | 27975 572 | 435 | 306 | 488 | 99.43 |
| Y93159 | 58 049 | 25295 519 | 436 | 275 | 486 | 99.37 |
| GT42 | 46 211 | 20092 974 | 435 | 276 | 498 | 98.99 |
| GT44 | 53 680 | 23450 649 | 437 | 268 | 554 | 99.16 |
| GT46 | 46 162 | 20051 873 | 434 | 237 | 470 | 99.06 |
| GT48 | 46 439 | 20201 787 | 435 | 277 | 473 | 99.26 |
| B8 | 43 070 | 18779 749 | 436 | 275 | 473 | 99.29 |
| B9 | 45 772 | 19892 101 | 435 | 315 | 474 | 99.19 |
2.4.2 不同甘蔗品种对根际土壤细菌群落丰富度和多样性的影响 在97% 的相似水平上对有效序列进行多样性分析,样品中细菌在门、纲、目、科和属各水平上的分类数量进行统计,然后利用Chao指数和Shannon指数对其物种丰度和多样性进行分析,结果见表5。表中Chao指数代表群落丰富度,数值越大表明其物种丰度越高;Shannon指数代表群落多样性,数值越大表明其群落多样性越高。由分析结果可见,8个甘蔗品种的根际细菌群落结构存在显著差异,其中ROC22的根际土壤细菌群落丰富度及多样性均为最高,含35个菌门,421个菌属;而GT44的根际土壤细菌群落丰富度及多样性均为最低,其Chao指数和Shannon指数分别为1350.31和5.70。
表5 不同甘蔗品种根际土壤样品测序结果各分类单元数量及Alpha多样性分析Tab. 5 Analysis of the number of taxa and alpha diversity in rhizosphere soil samples of different sugarcane varieties |
| 品种Varieties | OTU | Phylum | Class | Order | Family | Genus | Chao | Shannon |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ROC22 | 1362 | 35 | 72 | 142 | 257 | 421 | 1454.49a | 6.14a |
| Y93159 | 1316 | 33 | 65 | 134 | 250 | 417 | 1406.59ab | 6.00ab |
| B8 | 1237 | 31 | 64 | 132 | 244 | 396 | 1377.67b | 5.86bc |
| B9 | 1287 | 33 | 67 | 135 | 245 | 401 | 1409.97ab | 6.04ab |
| GT42 | 1273 | 34 | 69 | 137 | 243 | 393 | 1400.10ab | 6.04ab |
| GT44 | 1241 | 31 | 63 | 128 | 241 | 398 | 1350.31b | 5.70c |
| GT46 | 1299 | 33 | 68 | 133 | 243 | 402 | 1365.39b | 6.12a |
| GT48 | 1298 | 34 | 71 | 137 | 248 | 408 | 1402.57ab | 6.11a |
2.4.3 基于不同分类水平的根际土壤优势菌群的多样性分析 在基于门分类水平上,8个样本的优势细菌门类似,见图2。主要包括变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）和Saccharibacteria菌门。不同甘蔗品种间的差异主要表现在菌群的丰富度上,其中品种GT44与GT46根际土壤细菌群落结构差异较大,如GT44的根际土壤中厚壁菌门占比较大,达30.15%,而GT46的仅为9.35%;而GT46样品中的绿弯菌门、酸杆菌门占比分别为27.44%、10.23%,显著高于GT44的10.02%、2.03%。
在属分类水平上,8个样本微生物群落结构及相对丰度如图3所示：不同甘蔗品种根际土壤菌群结构是相似的,主要差异表现在主要优势菌属丰度上。其中甘蔗品种GT46和GT48的根际土壤微生物菌群结构相似性最高,两者聚在遗传距离最近的同1分支上,它们与分别自成1分支的GT42和B9聚为1群,并且同时与聚在另1分支上的ROC22和Y93159聚为1大类群;而B8和GT44单独聚为1个类群,与其他6个品种均存在相对较大的差异。
分析不同甘蔗根际土壤微生物的主要类群,其优势菌属中均含有以下8种已明确分类的菌属：Bacillus、Chryseolinea、Paenibacillus、Lysinibacillus、Truepera、Variibacter、Mesorhizobium和Brevibacillus等。根据以上菌属在不同样品中的OTU数量建立柱状图（图4）,结果显示,GT44和Y93159均以Bacillus为最主要的优势菌属,而3类芽孢菌Paenibacillus、Lysinibacillus、Brevibacillus也是这2个品种根际细菌中的最主要菌属之一;而其他6个品种的最优势菌属均为Chryseolinea。
2.5 甘蔗根际土壤细菌群落的主要影响因子分析
为明确甘蔗的氮吸收率和土壤理化性质（土壤氮素和碱解氮含量、土壤pH以及土壤脲酶和蔗糖酶活性对土壤细菌群落的影响,在细菌门分类水平上对土壤微生物群落进行冗余分析（RDA）,结果见图5。RDA分析的前2个轴总共解释了87.79% 的群落变化,第1个轴解释了71.81%,第2个轴解释了15.98%。甘蔗氮吸收率对土壤微生物群落的影响最显著,其次是土壤碱解氮含量;6个不同影响因子总共解释了92.41% 的群落变化,影响的顺序为甘蔗氮吸收率>土壤碱解氮含量>土壤pH值>土壤脲酶活性>土壤氮素含量>土壤蔗糖酶活性。
图5 不同品种甘蔗氮吸收率和根际土壤理化性质与微生物群落（门水平）的冗余分析图中不同蓝色圆点为样本组（8个不同甘蔗品种）;绿色箭头代表物种;红色箭头表示环境影响因子,箭头的长短可以代表环境因子对于物种数据的影响程度。 Fig. 5 Redundancy analysis to explore relationship between microorganism community (phylum) and physiochemical characteristics of sugarcane rhizosphere soils together with the nitrogen absorption efficiency of sugarcane In the figure, the blue dots are the sample groups (8 different sugarcane varieties), and the green arrow represents the species, while the red arrow represents the environmental impact factors; and the length of the arrow can represent the impact of environmental factors on the species data. |
进一步分析了6个不同环境因子与土壤微生物群落的关系,对土壤细菌群落中的优势菌群（门水平）和环境因子进行相关分析,相关性Heatmap见图6。结果表明,仅甘蔗氮吸收率、土壤碱解氮含量和pH与部分优势菌群[绿弯菌门（Chloroflexi）、厚壁菌门（Firmicutes）、放线菌门（Actinobacteria）酸杆菌门（Acidobacteria）]存在显著或极显著相关性,其他4个优势菌群（Proteobacteria、Bacteroidetes、Gemmatimonadetes和Deinococcus-Thermus）与相关环境影响因子的相关性均未达显著水平。
图6 甘蔗氮吸收率和土壤理化性质与土壤微生物群落的相关性分析Heatmap图*表示在0.05水平上显著相关,**表示在0.01水平上显著相关。 Fig.6 The Heatmap of correlation between dominant microorganisms (phylum) and physiochemical characteristics of sugarcane rhizosphere soils together with the nitrogen absorption efficiency of sugarcane * indicates a significant correlation at the 0.05 level, and ** indicates a significant correlation at the 0.01 level. |
3 讨论
3.1 不同甘蔗品种的氮效率以及根际土壤部分理化性质的差异
本研究分析了8个甘蔗品种在大生长期末期的氮肥利用率以及根际土壤部分理化性质的差异,结果表明,不同甘蔗品种的氮肥利用率存在一定差异,其中有2个甘蔗品种GT42和GT44的氮肥利用率大于30%,氮肥利用率最低的是B9,为22.15%;所有甘蔗品种根际土壤的pH均较种植前提高,品种间存在一定的差异;甘蔗采收以后不同处理间的土壤氮素、碱解氮含量以及土壤酶活性亦表现出一定的差异。分析结果显示,甘蔗的氮肥利用率与反映土壤理化性质的多个土壤环境因子之间未表现出显著的相关性,却一定程度上证明了不同甘蔗品种对根际土壤微生态的影响是有差异的。由于甘蔗的生长周期较长,本研究仅分析了甘蔗伸长期末期这一个时间点的相关信息。由于不同品种的生长特性可能存在一定差异,因此,本研究结果未能全面反映品种间真实的差异。但是,由于伸长期毕竟是甘蔗生长一个最重要的时期,也是氮肥需求量最高的一个时期。因此,本研究结果是具有一定的代表性和参考意义的。
3.2 甘蔗根际土壤微生物群落结构的特征
基于高通量测序的分析结果表明,不同甘蔗品种根系微生物的丰富度指数和多样性指数均存在一定的差异,但不同处理间主要菌群种类基本相似,其主要差异表现在菌群的丰度上。在门分类水平以及菌属水平上,不同处理间优势菌属的OUT数量都存在显著差异。如不同甘蔗品种的根系微生物中都含以下8种已明确分类的菌属：Bacillus、Chryseolinea、Paenibacillus、Lysinibacillus、Truepera、Variibacter、Mesorhizobium和Brevibacillus,但以上优势菌属在不同甘蔗根系土壤样本中的OTU数量差别较大。甘蔗品种GT44和Y93159均以Bacillus为最主要的优势菌属,另外3种芽孢杆菌Paenibacillus、Lysinibacillus以及Brevibacillus也是这2个品种根际细菌中的最主要菌属之一,而其他6个品种的最优势菌属均为Chryseolinea。上述多种芽孢杆菌属细菌的相关种群已被研究证明为许多动植物的益生菌,并已在生产上大量应用[24,25,26];而Chryseolinea菌属为一类近年发现的菌群,据目前相关研究报道该菌属细菌可能主要与生物降解相关[27,28]。因为不同菌群生物学和生态学功能上的差异,甘蔗根系微生物优势菌群丰度的差异可能会最终影响根系土壤微域的生态学功能,从而影响不同品种的吸氮特性并导致品种间氮肥利用率的差异。
3.3 甘蔗根际土壤微生物群落结构与环境因子的关系。
甘蔗根际土壤微生物群落与甘蔗氮素吸收率和部分土壤理化因子的冗余分析表明,不同品种甘蔗的氮吸收率对微生物群落的影响最显著,其次是土壤碱解氮含量和pH,其他理化因子如土壤酶活性等对土壤微生物群落结构均有重要的影响,说明土壤微生物群落结构与土壤环境关系密切。前人研究表明,植物种类对土壤微生物群落结构有重要影响,相关研究表明,植株根系分泌物对根际微生物群落结构组成具有选择塑造作用,不同植物的根际微生物群落结构具有独特性和代表性[7,8,9]。由于本研究中所有供试甘蔗品种在栽培管理上保持一致,尽可能地减少了处理间土壤环境因子的差异。因此,引起甘蔗品种根际微生物区系差异的主要因子是由品种间的差异,而品种间的差异也导致了根际土壤理化性质的差异。
4 结论
8个不同甘蔗品种大生长期的吸氮效率及其氮肥利用率存在一定差异,品种间的差异也表现在根系土壤酶活以及根系微生物区系上,不同品种间根系微生物主要菌群丰度存在显著差异。甘蔗氮效率与根际微生物群落结构存在一定的相关性;同时,由于不同菌群生物学和生态学功能上的差异,根系微生物优势菌群丰度的差异可能在一定程度上影响了甘蔗的吸氮效率。从本研究结果来看,甘蔗品种GT44的根系微生物菌群组成或许更适合植株的生长和土壤肥力的维持,其氮肥利用率也是8个供试甘蔗品种中最高的,为34.02%。在今后研究工作中,将持续跟踪不同甘蔗品种在各生育时期的生长特性及其根系微域的变化,同时对甘蔗根际微生物研究将重点放在分析参与氮循环相关微生物菌群的丰度上,并将进一步分析甘蔗品种的宿根性表现,拟为建立一套从根际微域环境的差异筛选适合蔗地土壤生产力维护的氮高效甘蔗品种的技术方法提供理论依据。