咸水灌溉下生物炭对棉田土壤代谢标志物的影响

作     者：叶扬 向贵琴 闵伟 郭慧娟 YE Yang;XIANG Gui-qin;MIN Wei;GUO Hui-juan

作者机构：石河子大学农学院/新疆生产建设兵团绿洲生态农业重点实验室新疆石河子832003 

出 版 物：《西南农业学报》 (Southwest China Journal of Agricultural Sciences)

年 卷 期：2024年第37卷第6期

页      面：1141-1149页

学科分类：09[农学] 0901[农学-作物学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(32160742) 兵团指导性科技计划项目(2022DZ011) 石河子大学大学生研究训练计划项目(SRP2023015) 

主　　题：咸水灌溉 生物炭 土壤 代谢组学 代谢产物 

摘      要：【目的】为进一步明确长期咸水灌溉下施加生物炭后土壤的代谢机理,探索施加生物炭土壤代谢标志物的组成差异。【方法】设置淡水(FW)和咸水(SW)灌溉两种灌溉方式,每种灌溉方式下分别施加生物炭,用FWBC和SWBC表示。采用气相色谱-飞行时间质谱联用技术(GC-TOF-MS)的代谢组学方法对棉田土壤代谢产物组成进行研究。【结果】淡水灌溉条件下,施加生物炭处理的土壤含水量、电导率、pH、全碳、速效钾和速效磷的含量较未施加生物炭处理显著增加30.4%、14.3%、1.4%、22.8%、39.9%和18.7%;咸水灌溉条件下,施加生物炭处理的土壤全碳、全氮、速效钾和速效磷的含量较未施加生物炭处理显著增加9.8%、4.8%、33.7%和48.7%,但土壤电导率显著降低14.5%。淡水灌溉条件下施加生物炭共筛选出5个具有显著差异(P0.05,下同)的代谢产物,全部表现为下调;咸水灌溉条件下施加生物炭共筛选出22个具有显著差异的代谢产物,全部表现为上调。土壤代谢物分类主要包括脂质和类脂分子类、有机酸及其衍生物、有机氧化合物、苯环型化合物、有机杂环化合物和苯丙烷类和聚酮代谢物,其中在咸水灌溉条件下筛选到的糠酸和烟酸属于有机杂环化合物类,乳果糖和2-氨基苯酚属于有机氧化合物类,3-羟基-2-氨基苯甲酸属于苯环型化合物类。【结论】施用生物炭可以改善土壤理化性质,提高咸水灌溉土壤中代谢产物的类别和丰度,从而有效缓解长期咸水灌溉带来的危害,为干旱地区咸水资源的合理开发和利用提供一定的思路。