盐胁迫条件下土壤改良剂与氮肥对水稻生理、养分有效性及土壤微生物群落的联合作用

《Applied Soil Ecology》:Combined effects of soil amendments and nitrogen fertilizer on rice physiology, nutrient availability, and soil microbial communities under salt stress conditions

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月19日 来源:Applied Soil Ecology 5.6

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   •配合缓释尿素的应用物在盐胁迫下通过微生物 - 养分反馈提高产量。•沸石配合缓释尿素优化产量、光合作用、叶片性状和离子平衡。•配合缓释尿素的施用物提高土壤氮和钾含量,降低水稻中的 Na+,并增加水稻中的 K+。引言受全球变暖及随之而来的海水入侵加剧驱动,沿海地区的土壤盐渍化日

  
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    配合缓释尿素的应用物在盐胁迫下通过微生物 - 养分反馈提高产量。
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    沸石配合缓释尿素优化产量、光合作用、叶片性状和离子平衡。
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    配合缓释尿素的施用物提高土壤氮和钾含量,降低水稻中的 Na+,并增加水稻中的 K+。

引言

受全球变暖及随之而来的海水入侵加剧驱动,沿海地区的土壤盐渍化日益严重,对区域农业可持续性构成了重大威胁 (Du, 2024)。水稻作为关键作物,在盐胁迫下种植时遭受严重的产量抑制。这种抑制不仅归因于盐离子(Na+)积累导致的叶绿素降解和光合效率受损 (Arif et al., 2020; Li et al., 2025a),也归因于根际微环境的同步恶化。值得注意的是,土壤微生物群落的结构恶化和功能减弱被认为是加剧作物盐害的关键内在因素 (Rath et al., 2019)。作为养分循环和土壤质量维护的关键代理,微生物在进行渗透调节时会产生高昂的代谢成本,这损害了它们在养分周转和植物健康促进方面的生态功能 (Guan et al., 2017)。因此,通过外源干预恢复健康的根际微生态系统代表了盐胁迫下水稻栽培面临的一项关键挑战。
近年来,土壤施用物的应用和氮管理的优化被视为解决上述问题的两种互补农业策略 (Zhu et al., 2026)。沸石具有高孔隙率和比表面积,促进微生物定殖并调节土壤碳组分 (Galamini et al., 2024)。腐殖酸富含活性碳基团,增强土壤物理化学性质 (Yang et al., 2021)。椰糠通过分解过程中碳和氮的缓慢释放促进养分周转 (Plaimart et al., 2021)。与常规施用物不同,沸石、腐殖酸和椰糠结构稳定,具有优越的水肥保持能力,直接改善土壤和作物性能,并促进盐胁迫下的微生物定殖和功能。相比之下,缓释氮肥维持稳定的氮通量,避免了过量快速释放氮肥应用引起的碳 - 氮失衡。研究表明,这可以增加细菌群落网络复杂度和功能冗余 (Meng et al., 2024),从而解决了常规施用物固有的养分短缺问题。
大量研究已经探讨了单个土壤施用物应用的效果。研究表明,施用物的添加显著提高了水稻田中 amoA 和 nifH 基因的拷贝数。它还刺激调节土壤代谢的关键类群,特别是通过脂质和氨基酸代谢途径,从而改善土壤质量并提高谷物产量 (Liu et al., 2023; Shen et al., 2024)。这些发现表明,单个施用物通过调节关键功能微生物类群来增强土壤元素循环是有效的。此外,越来越多的证据表明,与单个施用物相比,复合施用物在土壤氮有效性、碳库稳定性和氮矿化供给潜力方面具有更大的益处 (Zhang et al., 2015)。这些结果表明结合多种材料具有叠加或协同效应。
然而,此类积极发现主要基于单次应用,与缓释氮肥的联合效应尚未评估。现有的有限联合应用研究 (Shi et al., 2019) 仅描述了产量或群落变化,未能揭示微生物对联合处理的响应或其对水稻耐盐性的反馈。关键的是,盐胁迫下连接根际微生物群落、水稻植物和土壤环境的整合调节机制的直接证据仍然缺乏。鉴于上述研究空白,我们假设施用施用物(沸石、腐殖酸和椰糠)与缓释氮肥的联合应用通过协调调节根际微生物群落结构和功能来增强水稻耐盐性,从而提高生理特性和产量。进行了一项田间试验,有三个目标:(1) 评估处理对盐胁迫下水稻生理和产量的影响;(2) 表征根际细菌群落和土壤养分动态;(3) 阐明“施用物 - 微生物 - 水稻”相互作用赋予耐盐性的机制。与以往专注于单个施用物或表型性状的研究不同,本工作从微生物生态角度探讨了对根际微生态的联合调节效应,以揭示联合有效性的机制基础,从而为盐胁迫下的绿色水稻栽培提供理论和实践见解。

章节片段

地点描述

实验在海南省乐仪村国家耐盐碱水稻技术创新中心试验站进行 (108.90′E, 18.44′N)。生长季平均日温为 28.23 °C,总降雨量为 380.70 mm,平均日太阳辐射量为 21.25 MJ m?2 d?1。种植前土壤表现出以下物理化学性质:全氮 0.27 g kg?1,有效氮 78.53 mg kg?1,总

不同土壤施用物和氮肥对水稻产量的影响

土壤施用物和氮肥的联合施用显著影响了水稻产量,且具有显著的交互作用。具体而言,S1 处理下的产量分别比 S2、S3 和 S0 高出 15%、8% 和 18%。与 N0 相比,N1 和 N2 导致产量增加 34-41%,顺序为 N2 > N1 > N0。总之,在所有处理中,S1N2 组合表现出最优的水稻产量,证明了氮

水稻产量、叶片形态和光合特性

盐胁迫是导致水稻叶片叶绿素降解的主要非生物因素,主要由于 Na+ 离子过量积累导致叶绿体结构损伤 (Vineeth et al., 2023)。我们的结果显示,在盐胁迫下,叶片总叶绿素含量普遍下降;然而,沸石施用物 (S1) 提高了叶绿素 a 含量。这种改善可归因于沸石优异的物理化学性质,有助于植物维持

结论

总之,将土壤施用物与缓释氮肥结合,通过增强光合能力、优化 Na+/K+ 调节以及塑造更有利的土壤微生物环境,显著改善了盐胁迫下的水稻性能。特别是沸石,当与缓释氮结合时,增加了优势微生物多样性,并可能有助于保持土壤氮,从而改善养分有效性和产量。这种组合有效地

CRediT 作者贡献声明

李荣义:写作 - 审阅与编辑,写作 - 原始草稿。李林:写作 - 原始草稿。何爱宾:资金获取。齐玉成:数据整理。王建波:数据整理。徐杰:形式分析。赵廷成:验证。李玉生:方法学。卢旭通:形式分析。刘金琪:形式分析。李智松:调查。张宇:调查。薛玉祥:调查。郭霞玉:资金获取。艾志勇:写作 - 审阅与编辑,项目管理。

资助

湖南省科技创新计划项目 (2024NK1010), 2025 年中央引导地方科技发展基金项目 (2025ZYT024) 和 国家耐盐碱水稻技术创新中心项目 (ZDYF2025GCZX001), 海南省自然科学基金 (325QN520, 325MS151)。

利益冲突声明

作者声明,他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。
李荣义 | 李林 | 何爱宾 | 齐玉成 | 王建波 | 徐杰 | 赵廷成 | 李玉生 | 卢旭通 | 刘金琪 | 李智松 | 张宇 | 薛玉祥 | 郭霞玉 | 艾志勇
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