灌溉、磷肥及AM真菌互作对紫花苜蓿地土壤养分的影响.pdf

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2022-0668孟翔，刘伟，褚皓清，颜安，谢开云，孙伶俐，赵越.灌溉、磷肥及 AM 真菌互作对紫花苜蓿地土壤养分的影响.草业科学,2023,40(5):1220-1231.MENGX,LIUW,CHUHQ,YANA,XIEKY,SUNLL,ZHAOY.Effectsofirrigation,phosphatefertilizers,andarbuscularmycorrhizalfungalinteractiononsoilnutrientcontentinalfalfafields.PrataculturalScience,2023,40(5):1220-1231.灌溉、磷肥及 AM 真菌互作对紫花苜蓿地土壤养分的影响孟翔，刘伟，褚皓清，颜安，谢开云，孙伶俐，赵越（新疆农业大学草业学院/新疆草地资源与生态重点实验室/西部干旱荒漠区草地资源与生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830052）摘要：土壤养分是影响紫花苜蓿(Medicago sativa)优质高产的重要因素。为探究灌溉、磷肥和丛枝菌根(AM)真菌对紫花苜蓿土壤养分的影响，本研究设置调亏灌溉(RDI)和定额灌溉(QI)两个灌溉处理，磷肥 0(P0)、60(P1)、120(P2)和 180kghm2(P3)4 个肥力梯度，以及 AM(土壤不灭 AM 真菌)和AM(土壤灭 AM 真菌)两种处理。结果表明：定额灌溉处理提高了根际土壤和非根际土壤有效磷含量，施磷肥和 AM 处理均显著增加了土壤中全磷和有效磷含量；在 020、2040和 4060cm 土层紫花苜蓿根际土壤有效磷含量均大于土壤有效磷含量，说明丛枝菌根真菌对紫花苜蓿根际土壤和非根际土壤有效磷含量有重要贡献。关键词：调亏灌溉；定额灌溉；施磷；丛枝菌根；根际土壤；土壤全磷；土壤有效磷文献标志码：A文章编号：1001-0629(2023)05-1220-12Effects of irrigation,phosphate fertilizers,and arbuscular mycorrhizal fungalinteraction on soil nutrient content in alfalfa fieldsMENGXiang,LIUWei,CHUHaoqing,YANAn,XIEKaiyun,SUNLingli,ZHAOYue(CollegeofGrasslandSciencesofXinjiangAgriculturalUniversity/XinjiangKeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcology/KeyLaboratoryofGrasslandResourcesandEcologyforWesternAridDesertRengion,MinistryofEducationUrumqi,Xinjiang830052,China)Abstract:Soilnutrientcontentisanimportantfactoraffectingthequalityandhighyieldofalfalfa(Medicago sativa).Inordertoexploretheeffectsofirrigation,phosphatefertilizers,andarbuscularmycorrhizal(AM)fungionsoilnutrientsinalfalfafields,twoirrigationtreatments,namelyregulateddeficitirrigation(RDI)andquotairrigation(QI),fourfertilitygradients generated by applying 0(P0),60(P1),120(P2)and 180 kgha1(P3)of phosphate fertilizer,as well as twotreatments,namelyAM(soilcannotkillAMfungi)andAM(soilcankillAMfungi),weresetupinthisstudy.TheresultsshowedthatQItreatmentincreasedtheavailablephosphoruscontentinrhizosphereandnon-rhizospheresoil,andtheapplicationofphosphorusfertilizersandAMtreatmentsignificantlyincreasedthetotalphosphorusandavailablephosphoruscontentinthesoil.Theavailablephosphoruscontentinrhizospheresoilat020,2040and4060cmlayerswashigherthanthatinnon-rhizospheresoil,indicatingthatAMfungicontributedconsiderablytotheavailablephosphoruscontentinalfalfarhizosphereandnon-rhizospheresoil.收稿日期：2022-08-26接受日期：2022-10-12基金项目：新疆维吾尔自治区重点研发项目(2022B02003)；国家自然科学基金(31660604)第一作者：孟翔(1994-)，男，甘肃通渭人，在读硕士生，主要从事草地管理与牧草生产研究。E-mall:通信作者：谢开云(1984-)，男，甘肃武威人，副教授，博士，主要从事牧草生产及养分利用教学与研究工作。E-mail:1220-1231草业科学第40卷第5期5/2023PRATACULTURALSCIENCEVol.40,No.5http:/Keywords:regulateddeficitirrigation;quotairrigation;phosphatefertilizerapplication;mycorrhizalfungi;rhizospheresoil;totalphosphorusinsoil;soilavailablephosphorusCorresponding author:XIEKaiyunE-mail:紫花苜蓿(Medicago sativa)作为优质豆科牧草，具有草产量高、品质优、根系发达、适应性强等优点1-2，在现代畜牧业发展和农牧业产业结构调整中发挥着重要作用3-4。紫花苜蓿生产主要集中在我国北方地区，产量和品质主要受品种、土壤和气候条件、水肥管理等多因素的影响，其中灌溉和施肥是影响其优质高产的最重要因素5-6。调亏灌溉(regulateddeficitirrigation,RDI)作为一种生物节水技术，将有限的水资源用到苜蓿生长最关键的时期，不仅节水效果显著，而且可以在保证苜蓿产量和品质的前提下提高水分利用效率7。现有的研究均认为调亏灌溉在一定程度上损失了紫花苜蓿的产量，但显著提高了水分利用效率，节水效果显著8。磷是紫花苜蓿生产的关键营养元素，但在实际生产中施入的磷肥容易与土壤中金属离子结合形成难溶性磷酸盐9，导致磷利用效率偏低。目前相关的研究虽在施磷量和施磷时期上存在部分差异，但普遍认为施入适量的磷肥可以显著提高紫花苜蓿的产量和品质10。丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhizalfungi,AMF)能够与80%以上的陆生植物根系形成共生关系，促进宿主植物对矿质营养的吸收(尤其是磷)11，增加宿主植物的抗性，从而提高宿主植物的生物产量12。研究认为接种 AMF 能显著提高紫花苜蓿的产量和品质的主要原因是两者结合后形成的菌根扩大了紫花苜蓿养分吸收范围，改善了其营养状况13。综合目前的研究，围绕紫花苜蓿开展的灌溉方式和灌溉量14-15、不同磷肥水平16和 AM 菌根真菌17-18的研究相对较多，重点关注了紫花苜蓿的生产性能和营养价值，而水、肥和微生物因素综合对土壤养分的影响研究未见报道。本研究以紫花苜蓿为对象，设置两种灌溉量、4 种磷肥梯度以及两种 AM 真菌处理，研究灌溉、施磷及菌根真菌互作对紫花苜蓿土壤养分的影响，以期为干旱半干旱地区紫花苜蓿在合理灌溉和科学施肥下实现优质高产提供理论依据。1 材料与方法 1.1 试验地概况研究区位于新疆乌鲁木齐市头屯河区新疆农业大学三坪实习农场(4392E,8735N，海拔 580m)，属于温带大陆性半干旱气候，日照充足，年日照时数为 2829.4h，年降水量为 228.8mm，年均蒸发量为 2647mm，无霜期为 163d，年均气温 7.2，最高气温 42。土壤为含砾砂壤土，偏黏性，养分含量为有机质 15.998gkg1，全氮为 1.632gkg1，速效氮为 60.223mgkg1，全 磷 为 0.215gkg1，有 效 磷 为18.569 mgkg1，全 钾 为 18.440 gkg1，速 效 钾 为296.659mgkg1，pH8.37。1.2 试验方案试 验 采 用 再 裂 区 设 计，主 区 设 置 定 额 灌 溉(quota irrigation,QI)和 调 亏 灌 溉(regulated deficitirrigation,RDI)，灌溉量分别为该区域紫花苜蓿种植正常灌溉量和定额灌溉的 70%19，采用水表控制，实际灌溉量如表 1 所列。灌溉方式采用地表滴灌，每个小区铺设 5 条滴灌带，间距 60cm。副区设置土壤不处理(AM)和土壤灭 AM 真菌处理(AM)，即定期喷施苯菌灵(6gm2苯菌灵)。处理小区内实际喷施苯菌灵(50%)为 180g，每间隔 20d 喷施 1 次20。裂区处理设置 0、60、120、180kghm24 个磷肥梯度。试验所用磷肥为重过磷酸钙 Ca(H2PO4)2CaHPO4；P2O546%，返青后随水施肥，小区实际施磷肥量表 1 定额和调亏灌溉的实际灌溉量Table 1 Irrigation amount under the two methods序号No.时间Time/(MM-DD)调亏灌溉Regulateddeficitirrigation/m3定额灌溉Quotairrigation/m3105-114766205-2080114306-0377107406-2289131507-075072607-224463708-196695809-1588125合计Total541773第5期孟翔等：灌溉、磷肥及 AM 真菌互作对紫花苜蓿地土壤养分的影响1221http:/分别为 0、174.4、348.8、523.2g。共计 16 个处理组合，每个处理组合 4 次重复，共计 64 个小区，小区面积 15m2(3m5m)，小区间隔 1m。试验处理期间每个小区补施钾肥(硫酸钾 K2SO4)，一次性均匀撒施在每个小区，标准为 50kghm2(小区实际施入量为 82.5g)，试验期间共刈割 3 次。紫花苜蓿选用新牧 4 号品种(XinmuNo.4)。播种时间为 2020 年9 月 30 日，返青时间为 2021 年 5 月 9 日，3 次刈割时间为 2021 年 7 月 5 日，2021 年 8 月 20 日，2021 年10 月 1 日，取土时间为 2021 年 10 月 1 日。通过测定丛枝菌根真菌(AMF)对紫花苜蓿根系的侵染率，得出 AM 处 理 下 紫 花 苜 蓿 侵 染 率(36%)显 著 高 于AM 处理下紫花苜蓿侵染率(15%)(P0.05)。1.3 测定指标与方法1.3.1 土壤样品采集试验结束后在每小区随机选取样点，用土钻分020、2040、4060cm 层取土样，装入自封袋，风干两周后，全量分析过 0.15mm 筛备测，速效养分过 2mm 筛备测。1.3.2 根际土壤样品采集每个小区随机选取长势均匀一致的紫花苜蓿56 株，挖出苜蓿