微生物有机肥对芋头产量品质性状及土壤微生物类群的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0070

中国农学通报 ›› 2023, Vol. 39 ›› Issue (3): 20-27.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2022-0070

微生物有机肥对芋头产量品质性状及土壤微生物类群的影响

郭巨先¹(), 李桂花¹, 符梅¹, 刘县明², 罗文龙¹, 骆善伟¹, 刘玉涛³()

¹ 广东省农业科学院蔬菜研究所/广东省蔬菜新技术研究重点实验室，广州 510640
² 韶关甜宝农业开发有限公司，广东韶关 5125002
³ 广州国家现代农业产业科技创新中心，广州 510520

收稿日期:2022-01-27 修回日期:2022-03-28 出版日期:2023-01-25 发布日期:2023-02-01
作者简介:
郭巨先，女，1970年出生，研究员，硕士，研究方向：特色蔬菜资源利用研究。通信地址：510640 广州市天河区金颖路66号广东省农业科学院蔬菜研究所，Tel：020-85647264，E-mail：guojuxian2021@163.com。
基金资助:
广东省驻镇帮镇扶村农村科技特派员项目“特色蔬菜新品种引进与绿色栽培技术示范推广”(KTP20210007)

Effects of Microbial Organic Fertilizers on Yield and Quality of Taro and Soil Microbial Populations

GUO Juxian¹(), LI Guihua¹, FU Mei¹, LIU Xianming², LUO Wenlong¹, LUO Shanwei¹, LIU Yutao³()

¹ Vegetable Research Institute of Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Provincial Key Laboratory of Vegetable New Technology Research, Guangzhou 510640
² Shaoguan Tianbao Agricultural Development Co., Ltd., Shaoguan, Guangdong 5125002
³ Guangzhou National Modern Agricultural Industry Science and Technology Innovation Center, Guangzhou 510520

Received:2022-01-27 Revised:2022-03-28 Online:2023-01-25 Published:2023-02-01

摘要/Abstract

摘要：

微生物有机肥在作物提质增效中逐渐引起重视，了解微生物有机肥对芋头的抗性和产量品质的影响，可对微生物有机肥应用在芋头生产上提供科学依据。本试验以炭步槟榔香芋为材料，通过施加微生物有机肥和复合肥，设计4种不同施肥模式，测定了芋头的产量、营养品质指标以及抗氧化活性指标，并深入探究了土壤微生物菌群的分布及代谢调控的变化特征。结果表明：相对于传统的发酵腐熟花生麸作基肥的施肥方式(CK)，微生物有机肥作为基肥配合追施75 kg/hm²硫酸钾肥(T1)能提高芋头的Vc、总酚、总黄酮、直链淀粉和粗纤维等营养成分的含量，增加了芋头的磷含量。微生物有机肥作为基肥配合追施150 kg/hm²硫酸钾肥(T3)具有最高的产量、Vc、总酚、直链淀粉、粗纤维和全钾含量。微生物有机肥作为基肥配合追施112.5 kg/hm²硫酸钾肥(T2)的全氮和全磷含量最高，同时SOD、CAT活性和MDA的含量也最高。此外，微生物有机肥处理可有效增加土壤中魏氏杆菌、芽孢杆菌和念珠菌嗜酸杆菌的丰度，促进核苷酸代谢、DNA重组、复制和修复效率，提高蛋白翻译效率，进而有利于芋头氨基酸代谢和产量增加。因此，在槟榔香芋生产过程中，施入适量的微生物有机肥作为基肥，追肥时适当增施硫酸钾肥，可有利于提高芋头的产量和品质。

关键词: 芋头, 生理品质, 不同肥料处理, 土壤微生物, 微生物组学

Abstract:

Microbial organic fertilizers have gradually attracted more attention in improving crop quality and yield. To explore the effects of microbial organic fertilizer on stress resistance, yield and quality of taro can provide a scientific basis for the application of biological bacterial fertilizer in taro production. In this study, the ‘Tanbu Binlang’ taro was used as the material, and four different fertilization treatments were designed by applying microbial organic fertilizer and compound fertilizer. Indicators related to yield, nutrient quality and antioxidant activity were investigated. Moreover, in-depth exploration of the distribution and the metabolic regulation characteristics of soil microbial populations were also studied. The results showed that compared with the traditional fertilization method (CK) of fermented and decomposed peanut bran, applying microbial organic fertilizer with top-dressing of 75 kg/hm²potassium sulfate fertilizer (T1) promoted the contents of nutrients such as Vc, total phenols, total flavonoids, amylose and crude fiber, as well as the contents of phosphorus in taro. Applying microbial organic fertilizers with top-dressing of 150 kg/hm²potassium sulfate fertilizers (T3) had the highest yield, and Vc, total phenols, amylose, crude fiber and total potassium contents. Applying microbial organic fertilizers with top-dressing of 112.5 kg/hm²potassium sulfate fertilizers (T2) had the highest total nitrogen and total phosphorus contents, as well as the highest SOD and CAT activities and MDA content. In addition, applying microbial organic fertilizers could effectively promote the abundance of Welchiella, Bacillus and Candida acidophilus in soil, facilitate nucleotide metabolism and DNA recombination, replication and repair efficiency, and improve protein translation efficiency, which was beneficial to amino acid metabolism and yield of taro. Therefore, this study emphasized that during the production process of taro, the application of appropriate amount of microbial organic fertilizer as the base fertilizer and appropriate amount of potassium sulfate fertilizer as top-dressing could be beneficial to improving the yield and quality of taro.

Key words: taro, physiological quality, different fertilizer treatments, soil microorganisms, microbiome

郭巨先, 李桂花, 符梅, 刘县明, 罗文龙, 骆善伟, 刘玉涛. 微生物有机肥对芋头产量品质性状及土壤微生物类群的影响[J]. 中国农学通报, 2023, 39(3): 20-27.

GUO Juxian, LI Guihua, FU Mei, LIU Xianming, LUO Wenlong, LUO Shanwei, LIU Yutao. Effects of Microbial Organic Fertilizers on Yield and Quality of Taro and Soil Microbial Populations[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2023, 39(3): 20-27.

图/表 9

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处理	2月25日基肥	4月17日追肥	6月17日追肥
CK	花生麸3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥75
T1	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥75
T2	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥112.5
T3	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥150

处理	2月25日基肥	4月17日追肥	6月17日追肥
CK	花生麸3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥75
T1	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥75
T2	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥112.5
T3	微生物有机肥3750	复合肥300	复合肥375，硫酸钾肥150

处理	地上部分重/kg	单株母芋重/kg	单株子芋总质量/kg	健康芋头比例/%	母芋产量/(g/hm²)	母芋密度/(g/cm³)
CK1	0.545±0.156ab	1.072±0.258a	0.735±0.261a	80.2%	15436.8±0.435bB	0.926±0.133a
T1	0.308±0.066bc	1.123±0.206a	0.588±0.095a	95.5%	19203.3±0.163aA	0.994±0.120a
T2	0.310±0.122bc	1.153±0.264a	0.693±0.208a	96.0%	19923.84±0.454aA	0.977±0.106a
T3	0.215±0.073c	1.238±0.143a	0.697±0.226a	95.0%	21392.64±0.350aA	0.891±0.072ab

处理	地上部分重/kg	单株母芋重/kg	单株子芋总质量/kg	健康芋头比例/%	母芋产量/(g/hm²)	母芋密度/(g/cm³)
CK1	0.545±0.156ab	1.072±0.258a	0.735±0.261a	80.2%	15436.8±0.435bB	0.926±0.133a
T1	0.308±0.066bc	1.123±0.206a	0.588±0.095a	95.5%	19203.3±0.163aA	0.994±0.120a
T2	0.310±0.122bc	1.153±0.264a	0.693±0.208a	96.0%	19923.84±0.454aA	0.977±0.106a
T3	0.215±0.073c	1.238±0.143a	0.697±0.226a	95.0%	21392.64±0.350aA	0.891±0.072ab

处理	Vc含量/ (mg/100 g FW)	总糖含量/ (mg/g DW)	总酚含量/ (mg/g DW)	总黄酮含量/ (mg/g DW)	直链淀粉含量/ (mg/g DW)	支链淀粉含量/ (mg/g DW)	粗纤维含量/ %
CK	5.50±0.23b	625.77±4.79b	1.85±0.08c	1.35±0.03a	55.06±0.35c	346.63±2.72c	1.39±0.11c
T1	7.15±0.45a	604.58±3.68a	2.08±0.027b	1.39±0.01a	61.78±1.11b	314.59±2.54a	1.67±0.02b
T2	5.40±0.48b	600.46±7.51b	2.19±0.03ab	1.42±0.12a	59.89±1.87b	339.49±4.71c	1.79±0.05ab
T3	7.43±0.16a	605.32±4.66b	2.35±0.13a	1.38±0.07a	73.64±1.63a	308.90±2.79b	1.93±0.12a

微生物有机肥对芋头产量品质性状及土壤微生物类群的影响

Effects of Microbial Organic Fertilizers on Yield and Quality of Taro and Soil Microbial Populations

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处理	SOD活性/[U/(g FW)]	POD活性/[U/(g FW)]	CAT活性/[U/(g FW)]	MDA/[nmol/(g FW)]
CK	17.69±1.61c	406.88±2.34c	187.43±2.62b	0.97±0.04b
T1	15.31±2.11c	603.75±9.68a	140.24±6.89c	0.93±0.079b
T2	38.57±0.68a	498.33±2.15b	222.99±9.56a	2.51±0.41a
T3	22.93±1.40b	361.58±3.63d	130.47±4.90c	0.50±0.02c

处理	全N含量	全P含量	全K含量
CK	16.53±0.78b	1.75±0.01d	13.91±0.05bc
T1	15.19±0.10c	1.93±0.08c	13.18±0.87c
T2	18.75±0.65a	2.82±0.13a	15.25±1.41b
T3	17.23±0.62b	2.22±0.01b	17.99±0.72a

Sample ID	Raw Reads	Clean Reads	AvgLen/bp	GC/%	Q20/%	Q30/%	Effective/%
CK-1	79871	79285	416	56.65	99.06	96.21	97.79
CK-2	80083	79484	418	56.02	99.05	96.17	97.82
CK-3	80325	79703	420	56.14	99.02	96.09	97.87
CK-4	80042	79454	418	56.04	99.03	96.11	97.63
CK-5	80329	79753	420	56.39	99.02	96.08	97.43
CK-6	79752	79235	419	56.03	99.04	96.14	98.07
T1-1	79954	79356	418	55.99	99.04	96.14	96.86
T1-2	80181	79576	418	56.35	99.01	96.05	95.64
T1-3	80031	79420	420	55.77	99.02	96.07	96.82
T1-4	76841	76273	421	54.65	99.03	96.04	96.68
T1-5	80144	79547	419	56.19	99.02	96.08	97.64
T1-6	79874	79254	417	56.51	99.04	96.14	96.54

Sample ID	Feature	Ace	Chao1	Simpson	Shannon	Coverage
CK-1	1526	1623.39	1650.71	0.9904	8.1885	0.9973
CK-2	1667	1766.26	1827.57	0.9863	8.3324	0.9973
CK-3	1535	1578.21	1599.53	0.9897	8.6354	0.9984
CK-4	1602	1633.17	1650.73	0.9928	8.9275	0.9987
CK-5	1552	1598.39	1621.26	0.99	8.6424	0.9982
CK-6	1568	1609.11	1625.88	0.9857	8.4855	0.9984
T1-1	1545	1611.26	1648.51	0.9881	8.4896	0.9979
T1-2	1483	1559.19	1594.14	0.9822	8.2084	0.9976
T1-3	1513	1590.04	1632.21	0.9779	7.9587	0.9978
T1-4	1453	1552.92	1614.29	0.9623	7.2291	0.9972
T1-5	1452	1503.36	1524.97	0.9793	7.924	0.9983
T1-6	1471	1530.47	1547.23	0.987	8.2509	0.998

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