杀菌剂施用对辣椒磷吸收的影响及机制

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我国是人口大国和农业大国,为了保证粮食的高效生产,杀菌剂作为能有效防治作物病虫害的农药,在农业生产中广泛使用。农田杀菌剂施用一方面保证作物产量,但同时其大量残留会对土壤理化性质、土壤生态环境、土壤养分循环以及作物生长发育等造成负面影响。杀菌剂的作用原理主要是针对病原微生物进行有效抑制,因此,杀菌剂进入土壤后会对土壤微生物产生影响,其中可能包括有益微生物。而磷是作物生长发育的必需营养元素,作为一种在土壤中极易被固定,有效性低的养分,微生物对土壤中磷的活化及其重要。研究杀菌剂施用,对微生物介导的土壤磷素转化、作物磷吸收的影响,揭示根系及根际过程对杀菌剂的响应机制,有利于针对杀菌剂提出合理的调控提措施。本文主要从三个部分展开研究,第一部分是通过对国内外研究数据的搜集、整合,采用Meta分析的方法,分析和评价杀菌剂不同用量与处理时间对土壤微生物以及土壤酶活性的综合影响;第二部分是通过土壤培养试验,研究不同施磷(有机肥和化学磷肥)处理下,杀菌剂残留量以及对土壤p H值、土壤酶活性以及土壤有效磷的影响;第三部分是通过盆栽试验,揭示不同磷处理下杀菌剂对辣椒磷吸收的影响及其机制。主要研究结果如下:(1)Meta分析表明,杀菌剂降低了土壤微生物数量、多样性以及土壤酶活性,但是抑制作用因施用浓度和处理时间而不同。其中,杀菌剂对土壤真菌数量、土壤放线菌数量、土壤微生物Mc Intosh指数、土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性、脲酶活性的抑制作用随处理浓度和处理时间的增加而增加;杀菌剂对土壤微生物shannon指数、土壤过氧化氢酶活性呈现低浓度促进和高浓度抑制的趋势;而杀菌剂对土壤过氧化氢酶活性、土壤细菌数量则呈现短时间促进、长时间抑制的趋势。(2)土壤培养试验的研究结果表明,多菌灵在土壤中的半衰期为4.10-4.23天,异菌脲的半衰期为5.73-8.45天,鸡粪的添加促进了杀菌剂在土壤中的降解速率。与不添加杀菌剂相比,杀菌剂处理显著降低了土壤p H,对土壤酶活性有一定的促进作用,促进作用从大到小依次为植酸酶>碱性磷酸酶>过氧化氢酶>酸性磷酸酶;土壤有效磷(Olsen-P)含量没有显著变化。与对照(不施肥)相比,有机肥(鸡粪)的添加,显著提高了土壤p H、土壤碱性磷酸酶活性、酸性磷酸酶活性、植酸酶活性、过氧化氢酶活性。(3)辣椒盆栽试验结果表明,杀菌剂施用显著降低了辣椒植株干重、磷浓度及磷累积量。同时,杀菌剂抑制了根的根长、根表面积、根平均直径,导致根系对磷的单位根长的磷吸收效率显著下降。杀菌剂显著降低了辣椒根系菌根侵染率,同时与磷吸收相关的AM真菌(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,AMF)多样性和物种的丰度显著受到杀菌剂施用的抑制,因此降低了辣椒对磷的吸收。但是土壤微生物的多样性并没有受到杀菌剂影响。磷肥施用显著提高了辣椒生物量以及辣椒植株磷累积量,提高了土壤p H、土壤磷含量以及土壤和辣椒根系AM真菌多样性与物种丰度。综上所述,杀菌剂通过降低辣椒土壤和根系中与磷吸收相关的AM真菌多样性和物种的丰度,进而显著抑制辣椒根系的菌根侵染率,因此降低了辣椒地上部和地下部的生长以及对磷的吸收。就不同磷肥来说,有机肥的供应,能显著改善土壤酸化,刺激土壤酶活性,增加辣椒根系菌根侵染率以及辣椒植株对磷的吸收,提高土壤磷含量以及土壤和辣椒根系AM真菌多样性与物种丰度。因此,农业生产中适当的控制杀菌剂的施用对提高作物对磷的吸收尤为重要,同时有机肥的施用有助于缓解大量杀菌剂施用导致的磷素吸收下降以及对增加作物生产具有十分重要的意义。
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