微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响.pdf

山西农业科学 2023，51（9）：996-1005Journal of Shanxi Agricultural Sciences微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响陶龙锦 1，2，张经博 1，2，董正武 1，3，马晓东 1，2，涂永峰 4，赵冬梅 4，刘隋赟昊 1，2（1.新疆师范大学 生命科学学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆特殊环境物种保护与调控生物实验室，新疆 乌鲁木齐 830054；3.新疆特殊环境物种多样性应用与调控重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830054；4.新疆慧尔农业集团股份有限公司，新疆 昌吉 831100）摘要：利用棉花盆栽试验，设置 5 个处理（P1（4.5 g 微粒聚谷氨酸（-PGA）配施 1 g 化肥）、P2（3 g 微粒-PGA配施 1 g化肥）、P3（1.5 g微粒-PGA 配施 1 g化肥）、N（1 g化肥）和 CK（不施肥），通过分析棉花的农艺性状，并结合高通量测序技术，探究施用微粒-PGA 配施化肥对棉花植株生长和土壤微生物群落结构的影响，以确定合理的配施剂量。结果表明，微粒-PGA 配施化肥的棉花农艺性状优于单施化肥和不施肥，1.5 g微粒-PGA 配施化肥效果最佳。在棉花生育期微粒-PGA 配施化肥的土壤中全钾、铵态氮和有效磷的含量高于单施化肥和不施肥，在采后土壤中全钾、铵态氮、有效磷和有效钾含量保持较高水平。高通量测序结果表明，微粒-PGA 配施化肥会引起微生物的丰富度和多样性的降低，但可以改善微生物群落结构，在采摘之后，土壤中的变形菌门、子囊菌门和被孢霉门的相对丰度都呈降低态势，而放线菌门、酸杆菌门和担子菌门的相对丰度则呈上升态势，与单施化肥和不施肥相比，大部分菌门依旧保持高的相对丰度。冗余（RDA）分析可知，土壤微生物优势菌门受包括全磷、全钾、有效磷、有效钾、酸碱度、有机质含量等多个关键因子的影响，随着时间的变化，微生物优势菌门受这些关键因子的影响也可能会有差异。微粒-PGA 配施化肥可促进棉花的生长发育，虽会降低细菌和真菌群落的整体丰富度与多样性，但使微生物群落种类相对集中在部分有益菌群上，且在棉花采摘后依旧能维持较高的相对丰度，可改善土壤质量，维持较高的土壤生物活性，有利于农业生产。关键词：微粒聚谷氨酸；配施化肥；土壤微生物；高通量测序技术；相对丰度；RDA分析中图分类号：S562；S182 文献标识码：A 文章编号：10022481（2023）09099610Effects of Particulate Polyglutamic Acid Combined with Chemical Fertilizer on Cotton Growth，Soil Nutrients，and Microbial Community StructureTAO Longjin1，2，ZHANG Jingbo1，2，DONG Zhengwu1，3，MA Xiaodong1，2，TU Yongfeng4，ZHAO Dongmei4，LIUSUI Yunhao1，2（1.College of Life Sciences，Xinjiang Normal University，Urumqi 830054，China；2.Xinjiang Special Environmental Species Protection and Regulation Biology Laboratory，Urumqi 830054，China；3.Xinjiang Special Environmental Species Diversity Application and Regulation Key Laboratory，Urumqi 830054，China；4.Xinjiang Huier Agricultural Group Co.，Ltd.，Changji 831100，China）Abstract：The aim of this study was to investigate the effects of microparticle polyglutamic acid(-PGA)on cotton plant growth and rhizosphere soil microorganisms,and to determine the reasonable combined application dose.In this study,using a pot experiment of cotton,five treatments(P1(4.5 g of particulate-PGA combined with 1 g of chemical fertilizer),P2(3 g of particulate-PGA combined with 1 g of chemical fertilizer),P3(1.5 g of particulate-PGA combined with 1 g of chemical fertilizer),N(1 g of chemical fertilizer),and CK(no fertilization)were set,the effects of particulate polyglutamic acid(-PGA)on growth of cotton plants and soil microbial community structure by analyzing cotton agronomic traits and high-throughput sequencing technology.The results showed that the agronomic traits of cotton in the treatments of particulate-PGA combined with chemical fertilizer were superior to those in the treatments of chemical fertilizer alone or no fertilizer,and 1.5 g of particulate-PGA combined with chemical fertilizer had the best effect.The contents of total potassium,ammonium nitrogen,and available phosphorus in the soil under particulate -PGA combined with chemical fertilizer were higher than those in the soil under chemical fertilizer alone or no fertilizer during the growth period of cotton.The contents of soil total potassium,ammonium doidoi:10.3969/j.issn.1002-2481.2023.09.04收稿日期：2023-06-15基金项目：新疆师范大学博士科研启动基金项目（3010010274）作者简介：陶龙锦（2000-），男，江苏南通人，在读硕士，研究方向：植物根际微生态。通信作者：刘隋赟昊（1991-），男，新疆昌吉人，副教授，博士，硕士生导师，主要从事干旱区植物生理生态研究工作。996陶龙锦等：微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响nitrogen,available phosphorus,and available potassium remained high after harvest.High-throughput sequencing results showed that particulate -PGA combined with chemical fertilizer caused a reduction in microbial richness and diversity,but improved the microbial community structure.The relative abundance of Proteobacteria,Ascomycota and Mortierellomycota showed a downward trend after harvest,while the relative abundance of Actinobacteria,Acidobacteria and Basidiomycota showed an upward trend.Compared with chemical fertilizer alone and the control of water,most of the bacterial phyla still maintained high relative abundance.According to the redundancy analysis(RDA),the dominant phyla of soil microorganisms were affected by multiple key factors,including total phosphorus,total potassium,available phosphorus,available potassium,pH,and organic matter content.The effects of these key factors on the dominant phyla of soil microorganisms may vary with time.Particulate-PGA combined with chemical fertilizer could promote the growth and development of cotton.Although it reduced the overall richness and diversity of bacterial and fungal communities,the species of microbial communities were relatively concentrated in some beneficial bacteria which could still maintain a high relative abundance after cotton harvest,improve soil quality,and maintain high soil biological activity,which was conducive to agricultural production.Key words：particulate polyglutamic acid;combined application of chemical fertilizer;soil microorganisms;high-throughput sequencing technology;relative abundance;RDA analysis棉花是新疆重要的经济作物，对新疆农业经济发展起着至关重要的作用1。近年来，南北疆超高产棉田频繁出现，由于施肥量加大，化肥使用率降低，造成棉田的环境污染，严重影响我国种植业的健康发展。因此，迫切需要新型环境友好型肥料，提高肥料利用率，降低污染。缓控释肥的使用，在减少环境污染的同时，还能有效提高肥料利用率，已在棉花研究上得到应用2。-聚谷氨酸（-PGA）是一种可降解的绿色生物大分子材料，来源于微生物发酵，拥有巨大的开发潜力，在农业生产、医药、环保、食品等多个领域都有应用3。有研究发现，在蜜柑叶片上喷施 5次质量浓度为 200 mg/L 的-PGA 水溶肥，比不施用单果鲜质量提高 17.4%，在草莓上施用 2次 100 mg/L的-PGA 水溶肥，其产量比对照提高 29.6%4-5。采用-PGA 作增肥剂的茄子，氮磷钾肥表观利用率较常规肥分别提高了17.1322.77、13.2518.28、1.9412.95百分点6。-PGA 与肥料混合施用后，氮肥利用率提高 59.0%，磷肥利用率提高 5.8%，钾肥利用率提高 17.9%，油菜、小青菜、番茄、玉米等作物施用-PGA 都能增产节肥7。在蔬菜生长期，-PGA 的喷施会显著增加植株株高、单株质量和产量等，同时也会对土壤微生物产生影响8。土壤微生物由于其数量众多、种类繁多及其重要的功能，被认为是土壤中最活跃、最丰富的生物类群之一9。土壤微生物是陆地生态系统养分循环中不可缺少的重要参与者，对土壤物质循环起着至关重要的作用10。因为土壤微生物群对环境条件改变存在着高度敏感，在评判土壤品质与土壤肥力水平的过程中,其种群结构、组成与多样化都可以成为关键因素11。有研究表明,将-PGA 作为底肥施加于土壤中，可明显促使根际微生物群落的发育12。在西瓜苗播种前,向基质中添加-PGA可以显著提高育苗基质微生物的活性13。未经纯化的-PGA 发酵液或-PGA 肥料，能够大大提高土壤微生物的数量、多样性和平衡性14。而-PGA 则可以增强土壤肥力，降低营养损失，并促进根区微生物种群的发育。这也为-PGA 调控作物生长提供了依据。本研究使用盆栽试验，探讨微粒-PGA 对新疆棉花的形态特征与根际土壤微生物群落的影响，旨在阐明微粒-PGA 作为肥料增效剂，促进养分吸收，提高棉花产量的作用机理，并为微粒-PGA在棉花中的合理使用提供理论依据。1 材料和方法1.1试验地概况试验于 2022 年 5 月 10 日在新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市沙依巴克区的新疆师范大学昆仑校区的自然光温室进行，温室内平均气温 30，昼夜温差 10，相对湿度 40%，二氧化碳浓度为532.10 mg/m3，光照充足。供试土壤为壤土，肥力中等，土壤有机质 7.5 g/kg，铵态氮 41.2 mg/kg，有效磷 18.5 mg/kg，有效钾 115 mg/kg，pH值 7.5。1.2试验材料供试棉花品种为新陆早 80号，其生育期 117 d，吐絮率在 95.6%以上。化肥选用氮磷钾复合肥（NPK 为：15-15-15，有效成分 45%），-PGA 选用慧尔聚谷氨酸微粒肥（-PGA含量10%，N5%，P1%，K1%）。花卉营养土从当地市场购买。1.3试验方法1.3.1试验设计试验共设置 5 个施肥处理，分别为：P1.4.5 g 微粒-PGA 配施 1 g 化肥；P2.3 g 微粒-PGA 配施 1 g 化肥；P3.1.5 g 微粒-PGA 配997山西农业科学 2023 年第 51 卷第 9 期施 1 g 化肥；N.1 g 化肥；CK.不施肥，为空白对照。选用 75 个花盆（内径 18.5 cm、高 7.5 cm），每盆装土 1 400 g。每个处理设置 15 个重复，每个花盆栽种 3株棉花，5月 10日开始育苗，5月 25日进行第1 次施肥管理，6 月 10 日定植，每盆仅保留长势最好的 1株，并进行第 2次施肥，每隔 14 d进行一次施肥管理，总共 6次，各处理具体方式如表 1所示。1.3.2棉花农艺性状的测定在棉花蕾期（7 月5 日）、花铃期（8月 5日）、吐絮期（9月 5日），每个处理随机选取 5 株，使用卷尺测量株高，用游标卡尺测量株径，并记录棉花主茎叶数、果枝数。1.3.3土壤样品的采集与测定在第 6 次施肥之后，2022 年 8 月 10 日在每个处理随机选取 3 株植株，以棉花的根部为圆心，半径约 5 cm，深 10 cm，用铲刀小心地挖掘泥土并去除大土块，近根的土壤近似看成根际土，并将所收集的土壤样品均匀置于盘子上，去除样品中的落叶、砂石等污物,将土样混匀后再均匀铺于盘子内，组成一四方形。随后，在该四方形中心画一条对角线，将对角线两端的土样分别合并成一个子样品。保留一份装入离心管中作为 1 个重复，另一部分回填，每个处理各 3 个重复。将离心管带回实验室，立即置于-80 冻存，以便后续进行根际微生物 DNA 的提取工作。9月 10日将棉花植株采收后重复上述操作。土壤化学性质测定参考 土壤农化分析15中的相关方法进行。其中，土壤 pH 采用 pH 计测定；土壤总有机质（SOC）含量采用重铬酸钾-外加热法测定；土壤全氮（TN）含量采用凯氏定氮法测定；土壤全磷（TP）含量采用紫外可见分光光度计进行测定；土壤全钾（TK）含量采用火焰光度计法进行测定；土壤铵态氮（AN）含量通过全自动流动注释分析仪进行测定；土壤有效磷（AP）含量通过钼锑比色法进行测定；土壤有效钾（AK）含量通过火焰原子光度计法进行测定。1.3.4土壤微生物种类多样性测定使用 Power Soil DNA Isolation Kit 强 力 DNA 提 取 试 剂 盒（Power Mag Soil DNA Isolation Kit，MO BIO）进行微生物总 DNA 的提取。在进行细菌 16S rRNA（V3+V4）区域的PCR扩增时，使用正向引物5-ACTCCTACGGGAGGCAGCA-3；反向引物5-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-316。真菌 ITS1 区域引物：正向引物 5-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3；反向引物 5-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-317。本研究中所有样品的测序和生物信息服务均在北京百迈客生物科技有限公司 Illumina NovaSeq 测序平台完成。微生物多样性是基于 Illumina NovaSeq 测序平台，利用双末端测序（Paired-End）的方法，构建小片段文库进行测序。通过对 Reads 拼接过滤，聚类或去噪，并进行物种注释及丰度分析，揭示样品的物种构成；进一步进行 多样性分析（Alpha Diversity）、多样性分析（Beta Diversity）、显著物种差异分析、相关性分析、功能预测分析等，挖掘样品之间的差异。1.4数据分析试验使用 Microsoft Excel 2016 软件对数据进行整理，采用 SPSS 20.0软件 One-way ANOVA 对棉花株高、茎粗、主茎叶数、果枝数分析，使用 R 4.0.2对微生物数据进行分析，使用 Origin 2021绘制细菌群落丰度图，使用Vegan 2.5.6进行RDA分析。2 结果与分析2.1聚谷氨酸配施化肥对棉花植株生长的影响由图 1可知，在 7、8月 P2处理的株高显著最高，其次为 P1、P3 处理，在 9 月 P1 处理的株高显著最高，其次为 P2、P3处理，N 处理和 CK的株高在 7、8、9月均较低。在 7、8月 P2、P3处理的茎粗显著较高，P1、N 处理和 CK 的茎粗较低，在 9月 P1、P3处理的茎粗显著较高，其次为 P2处理，N处理和 CK的茎粗较低。在 7、8月 P1处理的主茎叶数最低，其余处理表 1 施肥处理Tab.1 Fertilization treatment处理TreatmentP1P2P3NCK聚谷氨酸微粒肥施用量/（g/盆）Application amount of particulate polyglutamie acid4.53.01.5化肥施用量/（g/盆）Fertilizer application amount1111蒸馏水施用量/（mL/盆）Application amount of distilled water300300300300300肥料施用次数Application frequency66666重复数/盆Repetitions1515151515观测时间/dObservation time150150150150150998陶龙锦等：微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响组的主茎叶数均高于P1处理，在9月P3处理的主茎叶数显著最高，其次为 P1、P2处理，N 处理和 CK 较低。在 7月 P1、P2、P3处理的果枝数显著较高，CK次之，N 处理最低，8月 P2、P3处理的果枝数显著较高，N 处理和 CK 次之，P1处理最低，9月 P3处理的果枝数显著最高，P1处理次之，P2、N处理较低，CK最低。2.2聚谷氨酸配施化肥对土壤化学性质的影响对盆栽棉花采前和采后的土壤进行化学性质测定，结果如表 2所示。不同小写字母表示处理间差异显著（P0.05）。图 2同Different lowercase letters indicated significant differences between treatments(P0.05).The same as Fig.2图 1不同处理对棉花生长指标的影响Fig.1Effects of different treatments on cotton growth indexes表 2 不同处理下的土壤化学性质Tab.2 Soil chemical properties under different treatments指标IndexpHSOC/（g/kg）TN/（g/kg）TP/（g/kg）处理TreatmentP1P2P3NCKP1P2P3NCKP1P2P3NCKP1P2P3NCK采前Before harvest7.700.10ab7.670.06ab7.770.06a7.530.06b7.800.10a44.620.34a40.750.23c42.030.05b44.260.37a43.650.66a1.140.02a1.000.01b0.940.01c0.960.02bc1.120.03a0.730.01cd0.650.01cd0.470.01d1.250.25b2.160.24a采后Postharvest7.270.06c7.400.10b7.470.06b7.400.10b7.630.06a27.190.22b26.590.57b27.660.31b35.340.56a35.050.31a1.780.01a1.310.02c1.160.02d1.340.02c1.410.02b0.920.01bc1.150.01ab0.970.01bc0.840.12c1.260.16a指标IndexTK/（g/kg）AN/（mg/kg）AP/（mg/kg）AK/（mg/kg）处理TreatmentP1P2P3NCKP1P2P3NCKP1P2P3NCKP1P2P3NCK采前Before harvest8.670.23b9.810.06a5.980.11c4.020.01e4.630.14d60.270.65c80.371.08a81.780.41a61.270.07c64.200.25b72.590.09c114.651.00b159.571.39a56.030.45d14.200.26e71.340.12c52.460.20d78.000.42b90.401.19a79.450.52b采后Postharvest9.190.12b8.090.04c10.060.05a5.230.09e6.670.07d246.632.93a228.431.89b136.400.10c70.540.07d53.060.30e162.780.33b172.860.35a173.410.74a40.900.56c39.870.17c107.220.64a86.900.20c93.190.25b93.290.30b48.100.68d注：不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant differences between treatments(P0.05).999山西农业科学 2023 年第 51 卷第 9 期由表 2可知，采前 N处理的 pH最低，为 7.53，其余处理间无显著差异，采后 CK的 pH 最高，为 7.63，P1处理最低，为 7.27；采前 P1、N 处理和 CK 的土壤有机质含量较高，分别为44.62、44.26、43.65 g/kg，P2处理最低，为 40.75 g/kg，采后 N 处理和 CK 的土壤有机质含量较高，分别为 35.34、35.05 g/kg，P1、P2、P3处理较低；采前 P1处理和 CK的土壤全氮含量较高，分别为1.14、1.12 g/kg，其余处理次之且无显著差异，采后P1处理的土壤全氮含量最高，为1.78 g/kg，P3 处理最低，为 1.16 g/kg；采前 CK 的土壤全磷含量最高，为 2.16 g/kg，P3 处理最低，为 0.47 g/kg，采后 CK 的土壤全磷含量最高，为 1.26 g/kg，N 处理最低，为 0.84 g/kg；采前 P2处理的土壤全钾含量最高，为 9.81 g/kg，N 处理最低，为 4.02 g/kg，采后P3处理的土壤全钾含量最高，为 10.06 g/kg，N处理最低，为 5.23 g/kg；采前 P2、P3 处理的土壤铵态氮含量较高，分别为 80.37、81.78 mg/kg，N 处理最低，为 61.27 mg/kg，采后 P1 处理的土壤铵态氮含量最高，为 246.63 mg/kg，CK最低，为 53.06 mg/kg；采前P3处理的土壤有效磷含量最高，为159.57 mg/kg，CK最低，为 14.20 mg/kg，采后 P2、P3处理的土壤有效磷含量较高，分别为172.86、173.41 mg/kg，CK最低，为39.87 mg/kg；采前N处理的土壤有效钾含量最高，为90.40 mg/kg，P2处理最低，为52.46 mg/kg，采后P1处理的土壤有效钾含量最高，为107.22 mg/kg，CK 最低，为 48.10 mg/kg。2.3土壤微生物 OTU 数量及微生物群落多样性分析由图 2可知，CK 的细菌 OTU 值在采前和采后均显著最高，N 处理从采前明显最低提高至 CK 水平，增加了 871，微粒-PGA 配施化肥的 P1、P2、P3处理的细菌丰富度采前和采后均小于 CK，N 处理的细菌丰富度在采后急剧上升，CK 无明显改变，各处理细菌多样性变化与丰富度变化基本一致；CK的真菌 OTU 值在采前明显最大，采后大幅下降，减少 58.67，其余处理的真菌 OTU 值均较小且在采前和采后差异不大，CK 的真菌丰富度在采前明显最大,P3处理次之，其余处理采前与采后的真菌丰富度差异不大，N 处理的真菌多样性在采前明显最大，P3 处理次之，P1、P2 处理和 CK 的真菌多样性较低，采后 N 处理的真菌多样性大幅下降，P1、P2处理和 CK 明显增加，采后 P2、P3、N 处理和 CK 的真菌多样性相似且均高于 P1处理。图 2不同处理下微生物的 OTU值和多样性指数Fig.2OTU values and diversity indexes of microorganism under different treatments1000陶龙锦等：微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响2.4土壤微生物在门水平上的物种组成变化从门水平上对各处理的微生物相对丰度进行数据分析，结果如图 3 所示，在所有细菌种群的门水平分布中，变形菌门（Proteobacteria）占据比例最高，其次是酸杆菌门（Acidobacteriota）、放线菌门（Actinobacteriota）、芽单胞菌门（Gemmatimonadota）、拟 杆 菌 门（Bacteroidota）、绿 弯 菌 门（Chloroflexi）等。采摘前各配施处理棉花土壤根际细菌群落与采摘后相比有所差异，变化为：变形菌门的相对丰度均出现大幅度下降，分别下降 4.61、11.66、9.59、19.04、10.36 百分点；酸杆菌门在配施有-PGA 的处理中变化不大，但化肥和清水处理酸杆菌门比例显著增加，分别增加 9.28、6.09百分点；放线菌门在配施-PGA 的处理中占比增加，分别增加 5.28、5.34、5.49 百分点，而化肥和清水处理中则基本维持不变；芽单胞菌门在配施有-PGA 处理中变化不大，但化肥和清水处理中芽单胞菌门比例显著增加，分别增加 4.94、6.99百分点。如图 3 所示，在真菌群落的门水平分布中，子囊菌门（Ascomycota）占据比例最高，其次为担子菌门（Basidiomycota）、被孢霉门（Mortierellomycota）、壶菌 门（Chytridiomycota）和 球 囊 菌 门（Glomeromycota）等。采摘前各配施处理棉花土壤根际真菌群落与采摘后相比有所差异，变化为：子囊菌门的相对丰度在配施-PGA 处理下的占比大幅度下降，分别下降 12.67、30.08、17.08百分点，而化肥和清水处理的下降幅度较小；各处理中担子菌门均有所升高，分别增加 10.23、3.49、9.24、7.65、3.31 百分点；被孢霉门在各处理中均表现为下降的趋势，分别下降 13.48、0.25、9.71、0.79、3.99 百分点；壶菌门在配施-PGA 处理中占比大幅度上升，分别增加 8.19、6.38、2.11 百分点，而化肥和清水处理则基本不变或略微上升。2.5根际微生物群落与土壤化学性质的相关性分析采前细菌群落与土壤化学性质的 RDA 分析（图 4-A），总解释率达 87.20%，第 1、2 排序轴对土壤细菌群落变化的解释率分别为67.79%和19.41%，土壤 TP、AP 含量与土壤细菌群落结构相关性最大，其次是 TK、pH，TN、AN、AK 和 SOC 的影响较小，配施-PGA 的 P1、P3处理组相对距离较近，细菌群落相似性较高。采后细菌群落与土壤化学性质的 RDA 分析（图 4-B），总解释率达 80.12%，第1、2 排序轴对土壤细菌群落变化的解释率分别为68.89%和 11.23%，土壤 SOC、AN、AP含量与土壤细菌群落结构相关性最大，其次是 TK、TN、pH、AK，TP 的影响较小，单施化肥的 N 处理组和清水处理的 CK组相对距离较近，细菌群落相似性较高。采前真菌群落与土壤化学性质 RDA 分析（图 4-C），总解释率达 77.09%，第 1、2排序轴对土壤真菌群落变化的解释率分别为 54.68%和 22.41%，土壤AK、pH 与土壤真菌群落结构相关性最大，其次是SOC、TK、TN，TP、AN 和 AP的影响较小，配施-PGA 的 P1、P3 处理组相对距离较近，真菌群落相似性较高。采后真菌群落与土壤化学性质 RDA 分横坐标各处理前的 BH代表采前，PH代表采后BH represented before harvest and PH represented postharvest before each treatment图 3各处理不同时期下微生物优势群落门水平分布Fig.3Horizontal distribution of microbial dominant community phylum under different treatments at different periods1001山西农业科学 2023 年第 51 卷第 9 期析（图 4-D），总解释率达 77.09%，第 1、2 排序轴对土 壤 真 菌 群 落 变 化 的 解 释 率 分 别 为 33.76%和25.80%，土壤 AN、AK、pH 与土壤真菌群落结构相关性最大，其次是 SOC、TP，AP、TN 和 TK 的影响较小，配施-PGA 的 P1、P2处理组相对距离最近，真菌群落相似性较高。3 结论与讨论本试验中，配施微粒-PGA 处理的棉花在各生育期均优于单施化肥和不施肥，其中，配施 1.5 g微粒-PGA 效果最好，在棉花的不同生育期均保持较高的株高、茎粗、主茎叶数和果枝数。褚群等18在番茄播种前将-PGA 溶液混入基质，其中使用 10 kg/m3的处理效果最好，在顶部灌溉中，将-PGA 融入 1 L 水溶性肥料溶液中，使用 10 g/L的处理效果最好。王润凡等4对蜜柑叶片进行5次-PGA 水溶肥喷施，结果显示，200 mg/L 应用效果 最佳。喻三保等5研究发现，对草莓进行 2 次100 mL/株的-PGA 水溶肥处理，其产量较不施用处理增加29.6%。与未施用处理相比，该剂量可使单果鲜质量增加 17.4%。这表明-PGA 可以促进作物生长发育，但最佳应用剂量会因植物类型及品种而异。-PGA 分子内含有羟基和酰胺基等亲水基团，因此，可以与阳离子矿物养分发生螯合或吸收再利用，这些功能都可以很有效地避免营养物质淋失，从而增加营养物质利用率19-20；-PGA 可以增加钙离子和磷酸根的生物效能，减少铵态氮流A.采前细菌；B.采后细菌；C.采前真菌；D.采后真菌A.Preharvest bacteria;B.Postharvest bacteria;C.Preharvest fungi;D.Postharvest fungi图 4土壤微生物群落与土壤化学性质的 RDA分析Fig.4RDA analysis of soil microbial communities and soil chemical properties1002陶龙锦等：微粒聚谷氨酸配施化肥对棉花生长和土壤养分及微生物群落结构的影响失21-22。微粒-PGA 配施化肥后，土壤的铵态氮和有效磷含量均明显提高,而其余养分在采前或采后均高于单施肥料和不施肥。有研究表明，在使用生物菌剂和停止施用后，土壤中全氮、有机质和有效钾含量的下降程度很大，而全钾和铵态氮的含量却没有下降，土壤肥力也出现了一定范围的盈余23。本试验中-PGA 配施化肥的土壤全氮和有效钾含量在采后大幅上升，其余养分含量变化基本一致。-PGA 具有高生物可降解性,能够同时为细菌生长提供碳源和氮源,进而影响基质细菌的生物活力与功效发挥作用24。有研究表明，加入-PGA可增加土壤微生物数量和微生物多样性22。彭宇等25研究表明，施用氨基酸液体肥较仅施用化肥处理显著提高了放线菌和细菌的数量，抑制了真菌的生长。何宇26研究表明，添加-PGA 可降低根际微生物细菌丰富度，增加多样性。本试验中，通过-PGA 配施化肥降低了细菌的丰富度与多样性，降低了真菌的丰富度，但提高了真菌多样性。土壤中微生物种群组成的改变与土壤 pH 值、电导率、碱解氮、有效磷含量等诸多因子密切相关27-28，可能是由于-PGA 引起土壤化学性质指标改变，进而改变了土壤微生物的丰富度与多样性。土壤微生物是土壤中不可或缺的组成部分，对于影响土壤的健康评价具有关键作用29。研究表明，土壤中常见的细菌优势菌门主要包括变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门等30,土壤中常见的真菌优势菌门主要为担子菌门、子囊菌门、被孢菌门和壶菌门31-32。本试验发现，优势菌门为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门、子囊菌门、担子菌门和被孢菌门等，这与上述研究基本一致。变形菌门的大部分成员在固氮中发挥重要作用33-34。本试验中，与单施化肥和清水处理相比，配施-PGA 的采后土壤中变形菌门的相对丰度下降程度较低且保持较高水平。研究已证实，酸杆菌门细菌属于寡营养型细菌,生长缓慢35-36,通常生活于营养贫瘠的低肥力土壤37-40。本试验中，单施化肥和清水处理酸杆菌门的相对丰度增高，-PGA配施化肥的采后土壤中酸杆菌门的相对丰度基本不变。有研究发现,放线菌门细菌具有产生多种代谢物及分解难降解物质转化为有机物的功能,是土壤养分供给的重要来源之一41。本试验中，单施化肥和清水处理酸杆菌门的相对丰度变化不大，-PG