土壤添加西兰花残体对棉花根际土壤酶活性的影响及其与碳代谢特征的关系

[目的]研究土壤添加西兰花残体(broccoli residues,BR)对棉花根际土壤酶活性的影响及其与根际土壤微生物碳源利用能力之间的关系,为揭示土壤添加西兰花残体对棉花防病、促生的生态机制提供理论依据.[方法]设置棉田土壤添加西兰花残体和未添加西兰花残体(CK)两个处理,以不同处理的棉花根际土壤为研究对象,测定土壤过氧化物酶、中性磷酸酶、芳基硫酸酯酶、几丁质酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶和 N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶活性;利用 Biolog-ECO 平板研究不同处理的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou指数、McIntosh指数及丰富度指数,揭示微生物群落结构的功能多样性;采用主成分分析比较不同处理的根际土壤微生物代谢活性特征,冗余分析土壤酶活性与不同类型碳源利用能力之间的相关性.[结果]与空白对照相比,BR处理的棉花株高、果枝数和结铃数显著增加,增幅分别为 12.73%、16.95%和 10.36%;棉花黄萎病病情指数显著降低,达64.19%.BR处理显著提高了棉花根际土壤pH、硝态氮和有机质含量.BR处理对根际土壤微生物功能多样性指数不存在显著影响,但改变了根际土壤微生物的代谢活性.同时,BR 处理显著提高了不同营养元素循环相关酶活性,其中在碳循环方面,过氧化物酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别为对照的 2.70 和 1.95 倍;在氮循环方面,脲酶、几丁质酶和N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶的活性分别为对照的1.42、1.59和1.52倍;在磷循环方面,中性磷酸酶的活性为对照的 1.33 倍;在硫循环方面,芳基硫酸酯酶的活性为对照的 1.22 倍.冗余分析表明,BR处理的土壤酶活性与L-苯基丙氨酸、L-苏氨酸、肝糖、2-羟基苯甲酸、衣康酸和 D-苹果酸的利用能力均存在正相关性.[结论]土壤添加西兰花残体显著提高了营养元素循环相关酶的活性,改变了棉花根际土壤微生物的碳代谢活性,并提高了根际土壤 pH、硝态氮和有机质含量.同时,土壤酶活性与微生物碳代谢特征存在不同程度的相关性.