钾水平调控下丛枝菌根真菌接种剂对北卡罗来纳大豆生长的田间评价及其对营养吸收与产量的影响

《Agronomy Journal》：Endomycorrhizal inoculant evaluation on soybean in North Carolina under varying potassium levels

本研究通过两年田间试验，系统评价了丛枝菌根真菌（AM）接种剂在不同钾（K+）水平下对大豆生长、养分吸收及产量的影响。结果表明，环境条件和品种成熟期是主要影响因素，AM接种效果有限，为大豆生产中的微生物肥料应用提供了重要田间实证。

　　

引言

大豆（Glycine max (L.) Merr.）是全球重要的粮食作物，提供油脂、蛋白质和生物柴油。随着极端气候事件增加，农业生产系统面临更大压力。北卡罗来纳州大豆产量通常低于美国平均水平，这与种植日期跨度大和土壤条件欠佳有关。近年来，利用有益土壤微生物（如丛枝菌根真菌，AM）提升作物抗逆性和养分利用效率的策略受到关注。AM真菌与超过80%的陆生植物形成共生关系，帮助植物吸收水分和养分，以换取植物光合产物。尽管AM在模型植物如蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）中表现出促进钾（K⁺）吸收的潜力，但在大豆等作物中的田间效应尚不明确。

材料与方法

研究于2020–2021年在北卡罗来纳州三个试验站进行：上沿海平原站（UC）、沙丘研究站（SH）和皮德蒙特站（PM）。土壤类型包括Roanoke粉砂壤土、Dogue细砂壤土、Candor砂土和Lloyd黏壤土。试验采用裂区设计，设置两个钾水平（0 kg ha^?1和67 kg ha^?1）、AM接种处理（商用接种剂MycoApply EndoPrime，含Rhizophagus irregularis、Funneliformis mosseae、Glomus aggregatum和Claroideoglomus etunicatum）和三个大豆成熟组（IV、V、VI）。测量指标包括叶绿素含量（SPAD）、地上部生物量、组织养分浓度、产量及种子品质。

结果

环境条件和成熟期主导大豆生物量生产

生物量生产主要受环境、采样时间（WAP）和成熟期影响，AM接种处理效应不显著。10周和16周时生物量几乎翻倍，SH站点因土壤保水能力差生物量较低。PM和UC在2021年生物量较高，尽管降雨较少。成熟期V组产量最高，VI组最低。环境因素（如种植延迟、鹿害）导致生物量差异显著。

叶绿素和氮含量凸显季节与地点响应

SPAD和氮浓度显著受环境、采样时间和成熟期影响，AM接种无显著效应。UC-2020点的氮浓度较低，可能限制产量。钾肥仅在对钾缺乏的SH点有显著提升组织钾浓度的效果。IV组大豆在早期表现出更高叶绿素含量，可能与气候条件有关。

干旱条件凸显钾需求，AM接种效应不显著

组织钾浓度受环境、WAP、接种处理和成熟期影响。2021年干旱条件下钾肥处理间差异增大。随着季节推进，组织钾浓度下降。接种处理对钾浓度影响有限，环境条件是主要驱动因子。成熟期IV和V组的钾含量高于VI组。

磷吸收受地点而非钾肥影响，钾肥提升组织钾浓度

磷浓度受环境、采样时间和成熟期影响，与钾肥无关。SH点磷响应最高。成熟期IV组磷含量最高。钾肥仅在SH点显著提升组织钾浓度，其他站点组织钾浓度处于充足范围。

成熟期选择影响产量和种子品质

产量、蛋白质和油分受环境影响显著。2021年UC点产量最高，SH点最低。成熟期V组产量和蛋白质最高，VI组最低。AM接种对产量无显著影响。蛋白质与油分呈负相关，环境较差的SH点蛋白质最高。钾肥处理普遍降低种子蛋白质含量。

讨论

环境条件和成熟期设定大豆生长潜力，AM接种影响微弱

生物量生产与环境、WAP和成熟期密切相关，AM接种未显着影响。SH点因土壤限制生物量低，PM和UC点受种植时间和环境管理影响显著。结果表明，大豆生长主要受土壤特性、气候和管理措施驱动，AM接种剂在优化生长中的贡献有限。

接种与钾肥对大豆营养与功能影响微弱

AM接种对氮、磷、钾吸收无显著影响，与部分研究矛盾。组织养分浓度多处于充足范围，钾肥仅在缺钾土壤（SH）有效。叶绿素含量受品种和环境调控，AM效应不显著。商用接种剂在田间条件下未能复制可控环境中的积极效果，可能与土壤原有AM群落竞争或产品存活率有关。

额外管理策略对产量提升效果不显

产量主要受环境和成熟期影响，AM接种无一致效益。钾肥在部分地点（如PM）有响应，但整体效果受土壤肥力背景限制。成熟期V组表现最佳，与北卡罗来纳州以往研究一致。结果表明，在当前生产条件下，AM接种剂并非可靠的增产策略。

钾肥降低种子蛋白质含量

钾肥处理普遍降低蛋白质含量，仅在高肥力点例外。蛋白质与油分呈负相关，环境较差的SH点蛋白质最高。成熟期VI组蛋白质较高但油分较低，表明遗传与环境互作影响种子品质。

结论

AM接种剂在北卡罗来纳州大豆田间试验中效果有限，环境条件和品种选择是主要影响因素。生产者应基于具体土壤和气候条件评估接种剂的使用，避免盲目依赖。研究强调了田间验证微生物肥料效果的重要性，为可持续大豆生产提供了实证依据。