氨基酸增值尿素對(duì)水稻生長(zhǎng)和根系分泌物的影響

于雪嬌, 胡冰潔, 袁 宏, 葉文玲, 張國(guó)漪

(安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,安徽 合肥 230001)

水稻是重要的糧食作物,全球一半以上人口以稻米為主食[1]。在水稻的種植過(guò)程中,尿素施用量較大,對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。前人研究發(fā)現(xiàn),以植物源(腐植酸、氨基酸、海藻提取物等)為增效載體,將尿素、復(fù)合肥等普通化學(xué)肥料進(jìn)行改性增效而形成的增值肥料,在提高肥料利用率的同時(shí),還能提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2]。

工業(yè)生產(chǎn)氨基酸純品時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的發(fā)酵尾液[3],氨基酸發(fā)酵尾液中有蛋白質(zhì)、菌體、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),具有較高的回收利用價(jià)值。新型氨基酸增值尿素(Amino acid enhanced urea, AU)是在尿素熔融過(guò)程中加入氨基酸而創(chuàng)制的一種成本低、增效好的尿素產(chǎn)品。有研究結(jié)果表明,氨基酸肥料效果好、肥效快并且能夠一定程度改善作物品質(zhì)和生態(tài)環(huán)境[4]。因此,通過(guò)氨基酸與氮肥復(fù)配研制增效氮肥,是減肥增效、提升氮素利用率的重要技術(shù)途徑。

土壤微生物是土壤中的生命成分,其數(shù)量高低在一定程度上反映了土壤的肥力水平高低[5]。根系分泌物是植物影響根際微生物環(huán)境的重要物質(zhì)[6],通過(guò)影響微生物生長(zhǎng)、繁殖及群落種類,進(jìn)而影響作物生長(zhǎng)[7]。

當(dāng)前氨基酸肥料的應(yīng)用主要有葉面噴施氨基酸肥料、化肥減氮配施氨基酸肥料等,對(duì)氨基酸肥料肥效的研究主要集中在研究植株生長(zhǎng)以及作物的產(chǎn)量和品質(zhì)等方面[8-9],而關(guān)于氨基酸增值尿素對(duì)根系分泌物中有機(jī)酸的影響,以及有機(jī)酸的改變與根際微生物相互作用對(duì)土壤養(yǎng)分影響的研究較少。本研究擬以水稻為試驗(yàn)對(duì)象,通過(guò)盆栽試驗(yàn)探究氨基酸增值尿素對(duì)水稻土壤理化性質(zhì)、根際微生物和根系分泌有機(jī)酸的影響,以及各指標(biāo)間的相關(guān)性,分析施用氨基酸增值尿素帶來(lái)的影響,以期為氨基酸增值尿素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物為水稻兩優(yōu)8106。試驗(yàn)于安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)萃園盆栽基地進(jìn)行,供試土壤為安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)萃園田間土壤耕層土,土壤有機(jī)質(zhì)含量為8.27 g/kg,全氮含量為1.80 g/kg,堿解氮含量為161.50 mg/kg,有效磷含量為8.39 mg/kg,速效鉀含量為180.93 mg/kg,pH值為6.81。氨基酸增值劑由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所提供,其中氨基酸含量約為35%,成分以絲氨酸、谷氨酸、纈氨酸和甘氨酸為主。所有肥料作為基肥一次性施入土壤。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理:不施氮肥(CK)、施用氨基酸增值劑(AA)、施用尿素(U)、施用氨基酸增值尿素(AU)。試驗(yàn)用盆高18.0 cm,直徑12.5 cm的黑色小桶,每桶裝2 kg土壤,施肥情況見(jiàn)表1。每桶移栽10株水稻秧苗,分于5穴,每個(gè)處理重復(fù)5次。

水稻移栽后60 d進(jìn)行整桶破壞性取樣,10株水稻全部取出。收集2份根際土壤,一份于-80 ℃條件下冷凍保存在無(wú)菌離心管中,用于測(cè)序分析微生物群落,另一份曬干研磨后用于測(cè)定常規(guī)理化性質(zhì)。

根系分泌物的收集:用蒸餾水和無(wú)菌水清洗水稻根部后,用無(wú)菌濾紙吸干水分放入離心管中,加入50.0 ml無(wú)菌水,用錫紙包裹離心管,將離心管放在培養(yǎng)室中連續(xù)收集根系分泌物6 h后,將收集到的根系分泌物過(guò)0.45 μm的濾膜,去除殘根和雜質(zhì),裝入50.0 ml離心管,冷凍干燥后將樣品溶解于流動(dòng)相中,再用0.22 μm的濾膜抽濾到1.5 ml進(jìn)樣小瓶,冷藏等待測(cè)定。將水稻根部沖洗后,測(cè)定植株地上部分鮮質(zhì)量和根系鮮質(zhì)量以及根系形態(tài),以每株數(shù)值為計(jì)量單位。

1.3 測(cè)定方法

土壤全氮含量用凱氏定氮法進(jìn)行測(cè)定,銨態(tài)氮含量用氯化鉀浸提靛酚藍(lán)比色法進(jìn)行測(cè)定,硝態(tài)氮含量用酚二磺酸比色法進(jìn)行測(cè)定[10]。用WinRHIZO根系掃描分析系統(tǒng)掃描測(cè)定根系形態(tài)。

有機(jī)酸含量采用超高效液相色譜(HPLC)VARIAN Prostar和紫外檢測(cè)器測(cè)定。液相色譜測(cè)定條件為:Agilent588905-902 HC-C18色譜柱、柱溫25 ℃、流動(dòng)相為KH2PO4和乙腈(體積比為99∶1)、紫外波長(zhǎng)210 nm、進(jìn)樣量20 μl。根據(jù)前期標(biāo)準(zhǔn)品的測(cè)定結(jié)果,用保留時(shí)間判斷有機(jī)酸的種類、用峰面積計(jì)算有機(jī)酸的質(zhì)量濃度。

土壤微生物DNA提取及測(cè)序委托北京百邁客生物科技有限公司完成。

1.4 數(shù)據(jù)處理和分析

采用Excel 2017、SPSS(24.0)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,利用Canoco 5、origin 2022等軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸增值尿素對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

表2顯示,與CK相比,施用氮肥處理的水稻株高、根長(zhǎng)、地上部鮮質(zhì)量和地下部鮮質(zhì)量均增加。不同氮肥處理對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響存在差異,AA處理的地上部鮮質(zhì)量顯著低于U處理和AU處理;AU處理的水稻株高和根長(zhǎng)均顯著高于U處理和AA處理;AU處理的水稻地下部鮮質(zhì)量顯著高于AA處理。上述研究結(jié)果表明,氨基酸增值尿素對(duì)水稻生長(zhǎng)具有一定促進(jìn)作用。

表2 氨基酸增值尿素對(duì)水稻生長(zhǎng)的影響

2.2 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根系的影響

表3顯示,不同氮肥處理對(duì)水稻根系生長(zhǎng)的影響存在差異。AA處理的水稻根直徑顯著小于AU處理;U處理的水稻根投影面積最大。AU處理和U處理的水稻根表面積、根體積、根尖數(shù)均顯著高于AA處理;AU處理的水稻根體積、根尖數(shù)顯著高于U處理,分別增加25.28%和16.94%。說(shuō)明氨基酸增值尿素對(duì)水稻根系生長(zhǎng)發(fā)育具有促進(jìn)作用。

表3 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根系的影響

2.3 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根際土壤養(yǎng)分的影響

表4顯示,與CK相比,施用氮肥處理的水稻根際土壤pH值均下降,表現(xiàn)為U

表4 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根際土壤養(yǎng)分含量的影響

2.4 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根系分泌有機(jī)酸的影響

圖1顯示,CK中水稻根系分泌的有機(jī)酸主要為草酸、檸檬酸和酒石酸,占比分別為75.58%、18.25%和6.17%,有機(jī)酸總量為72.38 μg/g;AA處理中水稻根系分泌的有機(jī)酸主要為草酸、檸檬酸、乙酸和酒石酸,占比分別為26.47%、57.51%、14.01%和2.01%,有機(jī)酸總量為118.48 μg/g;U處理中水稻根系分泌的有機(jī)酸主要為草酸、酒石酸、乙酸和蘋(píng)果酸,占比分別為5.83%、12.84%、71.22%和10.11%,有機(jī)酸總量為138.38 μg/g;AU處理中水稻根系分泌的有機(jī)酸主要為草酸、酒石酸、乙酸、檸檬酸和丁二酸,占比分別為2.54%、37.29%、40.15%、17.81%和2.21%,有機(jī)酸總量為145.34 μg/g。

施肥可以提高根系分泌的有機(jī)酸總量,且AU處理的有機(jī)酸總量最高。CK和AA處理中草酸占比較高,U處理和AU處理中草酸占比較低,乙酸占比較高。與U處理相比,AU處理的草酸和乙酸占比減少,酒石酸占比增加,分泌的有機(jī)酸種類增加。

CK、AA、U、AU見(jiàn)表1。圖中不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。圖1 不同施肥處理對(duì)水稻根系分泌有機(jī)酸的影響Fig.1 Effects of different fertilization treatments on organic acid secretion of rice root

2.5 水稻根系分泌的有機(jī)酸和根際土壤環(huán)境因子的冗余分析

對(duì)有機(jī)酸和土壤環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析(RDA),結(jié)果(圖2)表明,排序軸1(41.67%)和排序軸2(25.02%)累計(jì)解釋有機(jī)酸組分變異的66.69%。銨態(tài)氮含量和pH值對(duì)有機(jī)酸組分影響最大,P值分別為0.002和0.006;草酸含量與土壤pH值呈正相關(guān),但草酸含量和土壤全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量呈負(fù)相關(guān);酒石酸含量、丁二酸含量與銨態(tài)氮含量、全氮含量、硝態(tài)氮含量呈正相關(guān),與pH值呈負(fù)相關(guān);乙酸含量、蘋(píng)果酸含量與pH值亦呈負(fù)相關(guān)。

圖2 水稻根系分泌的有機(jī)酸組分和土壤環(huán)境因子的冗余分析Fig.2 Redundancy analysis of organic acid components secreted by rice roots and soil environmental factors

2.6 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根際土壤菌群多樣性的影響

對(duì)不同處理下的水稻根際土壤菌群多樣性進(jìn)行研究,使用QIIME軟件對(duì)物種多樣性進(jìn)行分析,包括Chao1指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)。結(jié)果(表5)表明,土壤菌群的操作分類單元(Operational taxonomic unit,OTU)數(shù)量為1 432～1 524,AU處理和U處理的OTU數(shù)量顯著高于AA處理。AU處理的Chao1指數(shù)顯著高于U處理和AA處理,表明AU處理的群落組成比U處理和AA處理豐富,AU處理的群落多樣性有一定提高。

表5 土壤菌群的α多樣性分析

2.7 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根際土壤菌群組成的影響

通過(guò)高通量Illumina Miseq技術(shù)對(duì)水稻根際土壤樣品的測(cè)序結(jié)果進(jìn)行分析,圖3A顯示,在門(mén)水平上,水稻根際土壤樣品中相對(duì)豐度大于1%的前10個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群有Nitrospirae、Gemmatimonadetes、Latescibacteria、Verrucomicrobia、Firmicutes、Chloroflexi、Actinobacteria、Acidobacteria、Bacteroidetes、Proteobacteria,其中相對(duì)豐度最高的是Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria。在門(mén)水平上,各處理優(yōu)勢(shì)菌群種類無(wú)明顯變化,但菌群的相對(duì)豐度存在差異。另外,不同施肥處理沒(méi)有改變水稻根際土壤中的前3個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群。與U、AA處理相比,AU處理下Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes的相對(duì)豐度增加,Acidobacteria的相對(duì)豐度下降。

圖3B顯示,在屬水平上,水稻根際土壤樣品中相對(duì)豐度較高的前10個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群為MND1、Lysobacter、Ramlibacter、RB41、Ellin6067、uncultural_bacteria_f_Chitinophagaceae、Sphingomonas、Aeromonas、Flavobacterium、uncultural_bacterium_c_Subgroup_6。施肥處理中,相對(duì)豐度最高的前兩個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群為Aeromonas和Flavobacterium。不同施肥處理間優(yōu)勢(shì)菌群種類無(wú)明顯變化,但相對(duì)豐度存在差異。與CK相比,施肥處理下Aeromonas的相對(duì)豐度明顯增加,uncultural_bacterium_c_Subgroup_6和Sphingomonas的相對(duì)豐度明顯下降。與U、AA處理相比,AU處理的Aeromonas的相對(duì)豐度增加。與U處理相比,AU處理的Sphingomonas和Flavobacterium的相對(duì)豐度增加。

CK、AA、U、AU見(jiàn)表1。圖3 不同施肥處理下水稻根際土壤中細(xì)菌門(mén)和屬分類水平群落組成Fig.3 The community composition of soil bacteria at phylum and genus levels under different fertilization treatments

2.8 水稻根系分泌的有機(jī)酸與根際土壤微生物群落組成的相關(guān)性

對(duì)根系分泌的有機(jī)酸與根際土壤門(mén)水平前10種優(yōu)勢(shì)菌群的相關(guān)性進(jìn)行分析,結(jié)果(圖4)表明,除了Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria外,草酸含量與其他菌群相對(duì)豐度均有較高的相關(guān)性。Bacteroidetes相對(duì)豐度與丁二酸含量呈正相關(guān),Firmicutes相對(duì)豐度與酒石酸含量呈正相關(guān)。

NIT:Nitrospirae相對(duì)豐度;GEM:Gemmatimonadetes相對(duì)豐度;LAT:Latescibacteria相對(duì)豐度;VER:Verrucomicrobia相對(duì)豐度;FIR:Firmicutes相對(duì)豐度;CHL:Chloroflexi相對(duì)豐度;ACT:Actinobacteria相對(duì)豐度;ACI:Acidobacteria相對(duì)豐度;BAC:Bacteroidetes相對(duì)豐度;PRO:Proteobacteria相對(duì)豐度。圖4 水稻根系分泌的有機(jī)酸與根際土壤微生物群落的冗余分析Fig.4 Redundancy analysis of organic acids secreted by rice roots and microbial communities in rhizosphere soil

2.9 水稻根系分泌的有機(jī)酸、根際土壤環(huán)境因子、根際土壤微生物群落三者間的相關(guān)性

圖5顯示,pH值與草酸含量、多數(shù)菌群相對(duì)豐度呈正相關(guān),表明多種優(yōu)勢(shì)菌群受土壤酸堿度影響;丁二酸含量、酒石酸含量與全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量以及Bacteroidetes相對(duì)豐度、Firmicutes相對(duì)豐度、Proteobacteria相對(duì)豐度之間呈正相關(guān)關(guān)系。

NIT:Nitrospirae相對(duì)豐度;GEM:Gemmatimonadetes相對(duì)豐度;LAT:Latescibacteria相對(duì)豐度;VER:Verrucomicrobia相對(duì)豐度;FIR:Firmicutes相對(duì)豐度;CHL:Chloroflexi相對(duì)豐度;ACT:Actinobacteria相對(duì)豐度;ACI:Acidobacteria相對(duì)豐度;BAC:Bacteroidetes相對(duì)豐度;PRO:Proteobacteria相對(duì)豐度。圖5 水稻根系分泌的有機(jī)酸與根際土壤環(huán)境因子及根際土壤微生物群落的冗余分析Fig.5 Redundancy analysis of organic acids secreted by rice roots, rhizosphere soil environmental factors and rhizosphere soil microbial communities

3 討 論

3.1 氨基酸增值尿素對(duì)水稻生長(zhǎng)和根際土壤養(yǎng)分的影響

本研究結(jié)果表明,氨基酸增值尿素可以促進(jìn)作物生長(zhǎng),這一結(jié)果與前人的研究結(jié)果[11]一致。與單施尿素相比,施用氨基酸增值尿素可以顯著提高水稻的株高、根長(zhǎng)、根體積、根尖數(shù)。施用氨基酸增值尿素對(duì)作物生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用,可能是因?yàn)榘被崮軌蛱岣咄寥乐胁糠置傅幕钚?從而促進(jìn)植物生長(zhǎng)[12]。有研究結(jié)果表明,施用氨基酸增值尿素可減少稻田氨揮發(fā)損失,使氮素在土壤中緩慢釋放,保存較長(zhǎng)時(shí)間,供作物吸收利用[13]。朱榮等[14]認(rèn)為增效復(fù)合肥能夠抑制土壤脲酶活性,具備一定的緩釋效應(yīng),增強(qiáng)土壤對(duì)氮素的吸附,從而促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)。

在本研究中,施用氨基酸增值尿素處理的水稻根際土壤硝態(tài)氮含量、銨態(tài)氮含量和全氮含量與單施尿素處理差異不顯著。巨曉棠等[15]研究發(fā)現(xiàn),氨基酸和尿素熔融復(fù)合后,有利于土壤對(duì)銨態(tài)氮和全氮的保蓄,使尿素態(tài)氮含量在土壤中保持穩(wěn)定。

3.2 氨基酸增值尿素對(duì)水稻根際土壤微生物的影響

本研究結(jié)果表明,不同施肥處理對(duì)于水稻根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)具有一定的影響,氨基酸增值尿素處理下微生物群落的豐富度和物種多樣性均高于尿素處理。通過(guò)對(duì)根際土壤微生物進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),施用氨基酸增值尿素明顯影響水稻根際菌群結(jié)構(gòu),這與前人研究結(jié)果[16]一致。在門(mén)、屬2個(gè)水平上,比較不同施肥處理下水稻根際土壤菌群組成,發(fā)現(xiàn)部分優(yōu)勢(shì)菌群的相對(duì)豐度發(fā)生明顯變化。在門(mén)水平上,前人研究發(fā)現(xiàn),Proteobacteria和Acidobacteria是水稻根際土壤中的優(yōu)勢(shì)菌群[17]。其中,Proteobacteria屬于富營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌,Acidobacteria屬于寡營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌[18]。土壤養(yǎng)分是影響菌群分布的主要因素之一,當(dāng)土壤養(yǎng)分升高時(shí),富營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌豐度會(huì)隨之升高,而寡營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌豐度會(huì)隨之下降[19]。植物根際土壤中Bacteroidetes的相對(duì)豐度越高,植物對(duì)逆境的抗性越強(qiáng)[20]。在本研究中,Acidobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria在各處理中都占有較高的相對(duì)豐度,與單施尿素處理相比,施用氨基酸增值尿素處理的Bacteroidetes、Proteobacteria相對(duì)豐度明顯增加,Acidobacteria相對(duì)豐度明顯下降,表明施用氨基酸增值尿素可以使土壤養(yǎng)分含量提高,并且能夠增強(qiáng)水稻的抗逆性。

在屬水平上進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)與單施尿素處理相比,施用氨基酸增值尿素處理的Sphingomonas、Flavobacterium相對(duì)豐度增加。Sphingomonas是一種潛在的有益細(xì)菌屬,可以緩解疾病癥狀、抑制病原體生長(zhǎng),也可以促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和N、Ca、Zn、S等養(yǎng)分的吸收[21]。Flavobacterium可以溶解土壤中的磷,從而增加植物對(duì)磷素的吸收[22]。Sphingomonas、Flavobacterium均對(duì)作物有益。因此,Sphingomonas和Flavobacterium相對(duì)豐度的增加,對(duì)植物生長(zhǎng)起到一定的促進(jìn)作用。

3.3 水稻根系分泌的有機(jī)酸對(duì)根際土壤養(yǎng)分及根際土壤微生物的影響

根系分泌物作為重要的媒介,在根系-土壤-微生物之間具有傳遞營(yíng)養(yǎng)的重要功能[23]。根系的增加會(huì)對(duì)分泌物產(chǎn)生影響,特別是分泌物中的有機(jī)酸。在本研究中,與不施氮肥對(duì)照相比,施肥處理提高了有機(jī)酸分泌的總量,其中氨基酸增值尿素處理下有機(jī)酸分泌總量最高,說(shuō)明氨基酸增值劑的加入提高了水稻根系分泌有機(jī)酸的含量。在本研究中,不同施肥處理的有機(jī)酸組成有所改變,與單施尿素處理相比,氨基酸增值尿素處理的酒石酸、丁二酸和檸檬酸的占比增加。前人研究結(jié)果表明,酒石酸的分泌有利于提高氮素利用率,從而使水稻產(chǎn)量增加[24]。丁二酸分泌量的增加,能夠增加水稻籽粒中鎂、鉀等元素含量,降低鋅、鉛等元素毒性[25]。檸檬酸的分泌有利于促進(jìn)土壤鎘轉(zhuǎn)化為可利用形式,提高了作物對(duì)鎘的吸收和富集[26]。

對(duì)水稻根系分泌的有機(jī)酸和根際土壤環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析發(fā)現(xiàn),二者存在一定相關(guān)性。有研究結(jié)果表明,根系分泌的有機(jī)酸能夠改善土壤結(jié)構(gòu),促進(jìn)土壤中養(yǎng)分溶解,從而提高作物對(duì)養(yǎng)分的吸收,最終促進(jìn)作物生長(zhǎng)[27]。在本研究中,全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量與酒石酸含量、丁二酸含量呈正相關(guān),硝態(tài)氮含量、pH值與檸檬酸含量呈正相關(guān)。酒石酸含量增加與氮供應(yīng)量增加具有一致性[28],說(shuō)明酒石酸含量與全氮含量、銨態(tài)氮含量、硝態(tài)氮含量均呈正相關(guān)。丁二酸是影響微生物氮循環(huán)和硝化作用的重要因素[29],因此,丁二酸含量與氮含量具有相關(guān)性。

對(duì)水稻根系分泌的有機(jī)酸組分與根際土壤微生物群落進(jìn)行冗余分析發(fā)現(xiàn),水稻根際微生物群落與根系分泌的有機(jī)酸具有相關(guān)性。前人研究結(jié)果表明,根系分泌物改變會(huì)影響根際微生物群落組成和比例[30]。本研究發(fā)現(xiàn),草酸含量與多數(shù)菌群相對(duì)豐度呈正相關(guān);Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria的相對(duì)豐度與丁二酸含量、酒石酸含量呈正相關(guān),與前人研究結(jié)果[31]一致。有益細(xì)菌增多能夠提升養(yǎng)分的可用性,刺激植物生長(zhǎng)發(fā)育[32]。因此,Bacteroidetes、Firmicutes、Proteobacteria等有益細(xì)菌相對(duì)豐度的增加有利于根系分泌更多的有機(jī)酸,當(dāng)有機(jī)酸含量增多時(shí),有利于根際養(yǎng)分的釋放,從而促進(jìn)作物的生長(zhǎng)。

根系分泌的有機(jī)酸組分、根際土壤微生物群落及根際土壤環(huán)境因子三者間的冗余分析結(jié)果表明,土壤pH值與草酸含量、多數(shù)菌群的相對(duì)豐度存在正相關(guān)關(guān)系;酒石酸含量、丁二酸含量與全氮含量、銨態(tài)氮含量以及Proteobacteria、Bacteroidetes的相對(duì)豐度呈正相關(guān)。有研究結(jié)果表明,根系分泌的有機(jī)酸與土壤養(yǎng)分之間存在密切關(guān)系,因此根系分泌的有機(jī)酸能夠?qū)λ旧L(zhǎng)起到一定促進(jìn)作用[33],同時(shí)有機(jī)酸也是許多微生物的營(yíng)養(yǎng)來(lái)源[34],且根系分泌的有機(jī)酸有助于根際養(yǎng)分的釋放,影響土壤微生物組成[35]。土壤中草酸含量會(huì)影響pH值和菌群的重組[36],從而影響微生物群落的豐富度和多樣性[37]。酒石酸和丁二酸在提高土壤養(yǎng)分利用率和作物生產(chǎn)力方面發(fā)揮著重要作用[38]。

4 結(jié) 論

與單施尿素相比,施用氨基酸增值尿素可以促進(jìn)水稻幼苗生長(zhǎng)、水稻根系生長(zhǎng)以及根系形態(tài)建成。與不施氮肥對(duì)照相比,施用氨基酸增值尿素降低了根際土壤pH值,土壤生態(tài)環(huán)境得到改善,對(duì)微生物的生長(zhǎng)有益。與單施尿素處理相比,施用氨基酸增值尿素處理提高了微生物群落的豐富度,改變了土壤中部分優(yōu)勢(shì)菌群的相對(duì)豐度,影響了根系分泌有機(jī)酸的種類以及含量。因此,氨基酸增值尿素是一種良好的、可以替代部分尿素的氮素肥料。