碳化石墨烯对朝天椒产量及其根区土壤养分和微生物群落结构的影响

编号：SH00175

篇名：碳化石墨烯对朝天椒产量及其根区土壤养分和微生物群落结构的影响

作者：蒋月喜 蒋哲 王晓国 陈振东 张力 郭元元 车江旅 陈琴 宋焕忠 李洋

关键词： 石墨烯碳肥 朝天椒 产量 品质 土壤养分 土壤微生物

机构： 广西农业科学院蔬菜研究所/广西蔬菜育种与新技术研究实验室 广西大学农学院 广西农业科学院微生物研究所

摘要： 【目的】探究碳化石墨烯对朝天椒产量、品质及其根区土壤养分、酶活性、重金属含量和微生物群落结构的影响,为石墨烯碳肥在辣椒高产高效优质栽培上的应用提供科学依据。【方法】以鲜用型朝天椒为研究对象,在基础施肥(CK)的基础上分别在定植后的朝天椒根区淋施0.07%石墨烯水溶液(A8处理)、0.35%石墨烯水溶液(B8处理)和1.75%石墨烯水溶液(C8处理),测定不同浓度石墨烯处理的朝天椒果实产量、营养指标和不同器官中重金属含量,以及朝天椒根区土壤养分、酶活性和重金属含量,分析不同浓度石墨烯处理的土壤微生物群落结构。【结果】不同浓度石墨烯处理对朝天椒的产量和品质存在一定影响,其中B8处理的产量、维生素C和辣椒素含量分别较CK显著增加6.40%、25.27%和20.45%(P<0.05,下同);蛋白质含量无显著变化(P>0.05,下同),可溶性糖含量显著减少,而硝酸盐含量显著增加。各处理的朝天椒根区土壤全磷、全氮、全钾和土壤水解性氮含量无显著差异,但CK的速效磷和速效钾含量高于或显著高于各石墨烯处理;B8处理的有机质含量略高于CK,A8处理的略低于CK。石墨烯处理可显著增加土壤酸性蛋白酶活性,降低过氧化氢酶活性,并对蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性产生一定影响。在朝天椒生长中期,3个石墨烯处理的根区土壤铅和铬含量均低于CK,镉和砷含量高于CK,不同处理间的汞含量差异不大。在朝天椒果实中,3个石墨烯处理的镉和铬含量均比CK低,其中A8、B8和C8处理的镉含量分别较CK低18.52%、22.22%和19.75%,铬含量分别较CK低14.02%、39.25%和42.99%。对不同浓度石墨烯处理下的朝天椒根区土壤微生物测序结果显示,CK、A8、B8和C8处理的土壤微生物OTU总数分别为2016、2074、2182和2063,其中共有的OTU数为1106,特有的OTU数分别为218、224、445和221。对各处理的土壤微生物组成分析结果显示,土壤中的优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)和放线菌门(Actinobacteriota),均为农田土壤常见类群。【结论】在朝天椒定植后淋施0.35%石墨烯水溶液可在一定程度上提高朝天椒根区土壤肥力和酶活性,改善土壤理化性质和微生物群落结构,提高朝天椒的产量和品质。石墨烯具有作为碳肥在辣椒高产高效优质栽培上应用的潜力。