不同肥料处理对连作甜荞根际土壤、根系分泌有机酸及生长的影响

不同肥料处理对连作甜荞根际土壤、根系分泌有机酸及生长的
影响
罗庆华;张余;黄小燕;黄凯丰;陈庆富
【摘要】以甜养品种‘丰甜1号’为试验材料,设置不施肥(对照)、有机肥和无机肥3个处理,研究了肥料处理对连作甜养根际土壤养分、根际土壤微生物、根系分泌有机酸、根系形态、农艺性状及最终产量形成的影响.结果表明:连作甜荞根际土壤养分和根系分泌有机酸以有机肥处理时最高,对照最低,处理间差异达到显著水平;连作甜荞的根系长度、根系表面积、根系体积以有机肥处理时最大,对照最小,根系平均直径则处理间无显著差异;根际土壤的细菌、放线菌以及自生固氮菌、反硝化细菌、硝化细菌、硫化细菌以有机肥处理显著高于其他2个肥料处理,对照处理最低,而真菌则以对照处理最高,有机肥处理最低;连作甜荞的株高等农艺性状及单株粒数、单株粒重、百粒重等产量形成指标均以有机肥处理时最大,对照处理时最小;有机肥和无机肥处理分别能提高连作甜荞产量2.10和1.74倍.表明肥料处理能缓解甜荞的连作伤害,以有机肥处理表现更为明显.
【期刊名称】《河北农业大学学报》
【年(卷),期】2019(042)003
【总页数】5页(P22-26)
【关键词】甜养;连作;根系分泌有机酸;产量
【作者】罗庆华;张余;黄小燕;黄凯丰;陈庆富
【作者单位】贵州师范大学荞麦产业技术研究中心,贵州贵阳550001;贵州师范大
学荞麦产业技术研究中心,贵州贵阳550001;贵州师范大学荞麦产业技术研究中心,
贵州贵阳550001;贵州师范大学荞麦产业技术研究中心,贵州贵阳550001;贵州师
范大学荞麦产业技术研究中心,贵州贵阳550001
【正文语种】中文
【中图分类】S517
荞麦（Buckwheat）又称花荞、乌麦、三角麦［1］，属蓼科（Polygonaceae）
荞麦属（Fagopyrum）［2］，我国主要栽培种有甜荞（F.esculentum）和苦荞（F.tataricum）［3］。

甜荞的生育期较短，是较好的救灾填闲作物和重要的蜜源作物［4］；甜荞籽粒因富含膳食纤维、黄酮类化合物等而具有较高的药用保健价值［5-6］；日本、俄罗斯等许多国家都将甜荞食品视为保健食品，并开发出了一系列的产品［7］，甜荞的经济价值高，具有广阔的发展前景［8］。

连作障碍是影响作物生长发育和产量形成的重要原因之一［9-10］。

近年来随着
耕地面积的持续减少，许多作物在生产上都出现了严重的连作障碍。

荞麦因生长过程中需肥量少，因此对连作更为敏感。

相对于小麦等大宗粮食作物，荞麦属于小杂粮，栽培过程缺乏重视，导致生产上荞麦的连作已成为常态化［11］，如何缓解
荞麦连作障碍，亟待解决。

前期研究发现，化学肥料的施用能明显降低甜荞的连作伤害［12］，但目前国内外缺乏有机肥与无机肥对比试验的研究结果。

因此，本
试验以甜荞品种‘丰甜1号’为试验材料，在前期连作5茬的基础上，设置了有
机肥和无机肥处理，研究不同肥料处理对连作甜荞根际土壤养分、根系分泌有机酸、根际土壤微生物、根系形态、农艺性状及产量形成的影响，旨在探讨不同肥料处理对甜荞连作障碍的缓解效果，为甜荞的高产栽培提供科学依据。

1 材料与方法
1.1 试验材料
供试甜荞品种为‘丰甜1号’，由贵州师范大学荞麦产业技术研究中心提供。

供
试肥料：宜化牌无机肥（三元复合肥N∶P∶K=15∶14∶15，湖北宜化集团有限
责任公司）；贝施特牌有机肥（N+P2O5+K2O=25%，贵州贵源磷化有限公司）。

1.2 试验设计
本试验于贵州师范大学荞麦产业技术研究中心大方实验基地进行。

池栽，长5 m，宽2 m，深0.3 m。

在前期连作5茬‘丰甜1号’的池子中再次种植‘丰甜1号’，前期5茬种植过程中不施肥。

本试验设不施肥处理（以CK表示）、有机肥处理（以OF表示，1 500 kg/hm2）和无机肥处理（以IF表示，690 kg/hm2）［13］3个处理，所有肥料作为基肥一次施入，每个肥料处理种植一个池子，3次重复。

采用条播的播种方式，行距33 cm，每池播种量为42.5 g，每池留苗约1 200株，于2017年8月10日播种，2017年11月9日采收，常规种植管理。

于‘丰甜1号’的成熟期在各处理池子中选取长势一致的20株植株，收集根系所带土壤，一部分土壤装于自封袋，保存于4 ℃冰箱中，用于土壤微生物量测定；
另一部分土壤置于阴凉、干燥处自然风干，研磨过100目的筛，用于土壤养分的
测定。

将所取20株甜荞的根部小心洗净后，随机选取根系完整的5株，剪下根部用于测定根系形态，地上部用于农艺性状的测定［12］。

于‘丰甜1号’的成熟期在各处理池子中选取长势一致的20株植株，从土壤中完整取出，清水缓缓冲洗根系，除去附着在根系表面的泥土，随后用蒸馏水再洗3次，再用去离子水浸洗1次，放入标记好加入50 mL蒸馏水的培养杯中，通气培
养7 d，取出甜荞植株，过滤收集其根系分泌物，用旋转蒸发仪收集最终液体，倒进容器中，放入4℃冰箱保存，用于测定根系分泌有机酸［14］。

1.3 测定内容与方法
根际土壤养分、根系形态、地上部农艺性状及产量形成指标的测定参考王炎等［15］的方法；参考王雨等［12］的方法测定根际土壤细菌、真菌和放线菌；参考袁亚光等［16］的方法对根际土壤自生固氮菌、反硝化细菌、硝化细菌以及硫化细菌等进行计数；利用气相色谱和质谱联用测定‘丰甜1号’的根系分泌有机酸。

1.4 数据统计与分析
采用Excel 2003软件进行数据处理，利用SPSS 20.0对数据做方差分析、相关性分析。

2 结果与分析
2.1 不同肥料处理对连作甜荞根际土壤养分的影响
由表1可以看出，不同肥料处理间根际土壤的速效氮含量平均为64.18 mg/kg，有机肥处理时最高为78.64 mg/kg，对照处理时最低为52.73 mg/kg，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理间根际土壤的速效磷含量平均为66.73 mg/kg，有机肥处理时最高为79.92 mg/kg，对照处理时最低为52.17 mg/kg，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理间根际土壤的速效钾含量平均为161.89 mg/kg，有机肥处理时最高为190.21 mg/kg，对照处理时最低为130.56 mg/kg，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理间根际土壤的有机质含量平均为21.68 %，有机肥处理时最高为32.43 %，对照处理时最低为
11.70 %，各肥料处理间的差异达到显著水平。

表1 肥料处理对根际土壤养分的影响Table 1 Effect of different fertilizer treatments on rhizosphere soil nutrients注：同列数字后不同字母表示显著差异(P≤0.05)，下同。

处理Treatment速效氮/(mg.kg-1)Available N速效磷
/(mg.kg-1)Available P速效钾/(mg.kg-1)Available K有机质/%Organic matter 对照 52.73c 52.17c 130.56c 11.70c有机肥 78.64a 79.92a 190.21a 32.43a无机
肥 61.16b 68.11b 164.90b 20.91b
2.2 不同肥料处理对连作甜荞根系形态的影响
由表2可以看出，不同肥料处理时‘丰甜1号’的根系长度平均为116.02 cm，
有机肥处理时最长，对照处理时最短，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的根系表面积平均为12.54 cm2，有机肥处理时最大，对
照处理时最小，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的根系体积平均为0.81 cm3，有机肥处理时最大，对照处理时最小，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的根系平均直径平均为
0.523 3 mm，各肥料处理间的差异不显著。

表2 肥料处理对根系形态的影响Table 2 Effect of different fertilizer treatments on root morphology处理Treatment长度/cm Length表面积
/cm2 Surface area体积/cm3 Bulk平均直径/mm Average diameter对照
88.03c 9.01c 0.52c 0.516 9a有机肥 143.23a 16.84a 1.13a 0.528 3a无机肥116.80b 11.78b 0.77b 0.520 9a
2.3 不同肥料处理对连作甜荞根系分泌有机酸的影响
由表3可以看出，不同肥料处理间连作甜荞根系分泌苹果酸、酒石酸、草酸和柠
檬酸含量均以有机肥处理时最高，对照处理时最低，各肥料处理间的差异均达显著水平。

表3 肥料处理对根系分泌有机酸的影响Table 3 Effect of different fertilizer treatments on root exudates organic acids?
2.4 不同肥料处理对连作甜荞根际土壤微生物的影响
2.4.1 对连作甜荞根际土壤微生物的影响由表4可以看出，‘丰甜1号’根际土
壤中细菌和放线菌含量以有机肥处理时最高，对照处理时最低，各肥料处理间差异达到显著水平。

‘丰甜1号’根际土壤中的真菌含量以对照处理时最高，有机肥
处理时最低，各肥料处理间差异达到显著水平。

表4 肥料处理对连作甜荞根际土壤微生物的影响Table 4 Effect of different fertilizer treatments on rhizosphere soil microorganism处理Treatment细
菌/（103个·g-1）Bacteria真菌/（103个·g-1）Fungus放线菌/（103个·g-1）Actinomycetes对照 798.07c 103.85a 10.55c有机肥 1 192.31a 62.77c 29.16a 无机肥 928.62b 90.07b 18.32b
2.4.2 对连作甜荞根际土壤微生物生理类群的影响由表5可以看出，‘丰甜1号’根际土壤中的自生固氮菌、反硝化细菌、硝化细菌和硫化细菌均以有机肥处理时最高，对照处理时最低，各肥料处理间差异达到显著水平。

表5 肥料处理对连作甜荞根际土壤微生物生理类群的影响Table 5 Effect of different fertilizer treatment on microbial physiological groups in rhizosphere soil处理Treatment自生固氮菌/(103个·g-1)Azotobacter反硝化
细菌/(103个·g-1)Denitrifying bacteria硝化细菌/(103个·g-1)Nitrobacteria硫化细菌/（103个·g-1）Thiobacillus对照 176.72c 218.82c 177.83c 30.47c有机肥 259.67a 418.37a 287.41a 56.30a无机肥 214.33b 365.67b 202.49b 41.62b 2.5 不同肥料处理对连作甜荞农艺性状及产量的影响
2.5.1 对农艺性状的影响由表6可以看出，不同肥料处理时‘丰甜1号’的株高
平均为74.86 cm，有机肥处理时最大，对照处理时最小，各肥料处理间的差异达到显著水平。

不同肥料处理时丰甜1号的主茎节数平均为13.96，不同肥料间以有机肥处理和无机肥处理时的主茎节数显著高于对照处理。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的主茎分枝数平均为6.17，不同肥料间以有机肥处理和无机肥处理时的主茎
分枝数显著高于对照处理。

不同肥料处理时丰甜1号的主茎粗度平均为5.81 mm，有机肥处理时最大，对照处理时最小，各肥料处理间的差异达到显著水平。

表6 肥料处理对连作甜荞农艺性状的影响Table 6 Effect of different fertilizer
treatment on agronomic traits处理Treatment株高/cm Plant height主茎节
数Main stem node number主茎分枝数Main stem branch number主茎粗度/mm Main stem roughness对照 64.53c 8.97b 5.16b 4.72c有机肥 87.81a 16.68a 6.83a 6.98a无机肥 72.23b 16.24a 6.51a 5.82b
2.5.2 对产量形成的影响由表7可以看出，不同肥料处理时‘丰甜1号’的单株
粒数平均为259.38粒，有机肥处理时最多，对照处理时最少，处理间差异达到显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的单株粒重平均为5.78 g，有机肥处理时
最高，对照处理时最低，处理间差异达到显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的百粒重平均为2.45 g，有机肥处理时最高，对照处理时最低，处理间差异达到
显著水平。

不同肥料处理时‘丰甜1号’的产量平均为1 090.7 kg/hm2，有机肥处理时最高，对照处理时最低，处理间差异达到显著水平，其中有机肥和无机肥处理时的产量分别是对照的2.10和1.74倍。

表7 肥料处理对连作甜荞产量形成的影响Table 7 Effect of different fertilizer treatment on yield formation处理Treatment单株粒数Grain number per plant单株粒重/g Grain weight per plant百粒重/g Hundredgrain weight产量/(kg·hm-2)Yield对照 198.71c 4.20c 1.87c 675.7c有机肥 313.18a 7.62a 3.19a 1420.4a无机肥 266.24b 5.53b 2.29b 1176.1b
3 讨论
3.1 肥料处理对连作甜荞根际土壤的影响
根际土壤速效养分含量的多少是土壤养分供给能力大小的表现［17-18］。

计钟程等［19］的研究发现连作明显降低大豆根际土壤的养分；高扬［11］的研究发现
连作能显著降低苦荞根际土壤的速效养分含量。

本试验的研究结果表明，肥料处理对连作甜荞根际土壤的速效养分有明显影响，有机肥处理时‘丰甜1号’根际土
壤的速效养分最高，无机肥处理次之，均高于不施肥处理，说明施肥处理能提高连
作甜荞根际土壤的速效养分含量，对连作土壤进行了一定程度的改良，与前期研究结果一致［12］。

土壤中的微生物能在一定程度上反应根际土壤的质量［20］。

施肥处理能增加连作甘蔗田土壤中的微生物量［21］。

张洋［22］的研究结果也
发现施肥能提高连作黄瓜根际土壤中放线菌等的数量。

本试验的研究结果表明，肥料处理显著影响着根际土壤中微生物的量，有机肥处理时‘丰甜1号’根际土壤
中细菌数量最多、真菌含量最少；不施肥处理时‘丰甜1号’根际土壤中细菌含
量最少，真菌含量最多，说明施肥处理尤其是有机肥处理，能促进连作甜荞根际土壤从“低肥”向“高肥”转化，改善了连作甜荞的根际土壤，与上述根际土壤速效养分的研究结果一致，也与前期研究结果一致［12］。

因此认为施肥处理尤其是
有机肥处理可以显著增加根际土壤的肥力，促进有益微生物数量的增加，改善了连作甜荞根际土壤的性质，缓解了甜荞的连作伤害。

3.2 肥料处理对连作甜荞根系形态的影响
根系是作物重要的代谢器官，根系生长的好坏直接影响作物生长发育乃至最终产量的形成［23-24］。

本试验的研究结果表明，施肥处理能显著增加连作甜荞的根系长度、表面积和体积，其中有机肥处理最大，无机肥处理次之，不施肥处理最小，说明施肥处理能促进连作甜荞根系的生长。

3.3 肥料处理对连作甜荞农艺性状及产量的影响
王雨等［12］的研究发现，化学肥料的施用能显著提高甜荞地上部的株高和主茎
分枝数，促进连作甜荞的生长，提高连作甜荞的产量，本试验得出相似的研究结果，施肥处理能显著增加连作甜荞的株高、主茎节数、主茎分枝数和主茎粗度，其中以有机肥处理最大，无机肥处理次之，不施肥处理最小；从产量形成指标的研究结果可以看出，施肥处理能明显增加连作甜荞的单株粒数、单株粒重、百粒重和产量，其中有机肥和无机肥处理时的产量分别是不施肥处理的2.10和1.74倍，说明施肥能明显促进连作甜荞的生长。

结合肥料对根际土壤性质、根系形态影响的研究结果，认为施肥处理尤其是有机肥处理能增加连作甜荞根际土壤速效养分的含量，改善根际土壤性质，促进连作甜荞根系及地上部的生长，缓解甜荞的连作伤害，增加产量。

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