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文檔簡介
1、紫色土和黃壤是西南地區(qū)主要的農(nóng)耕區(qū)土壤類型,西南地區(qū)地處丘陵地區(qū),降水充足,人口密度大,坡地耕作強度大,因此存在土壤侵蝕,養(yǎng)分流失和土壤酸化等問題,在一定程度上阻礙了農(nóng)業(yè)發(fā)展。生物炭具有高 pH值(大于7),高灰分含量,高陽離子交換量,比表面積大、粒度細小、孔結(jié)構(gòu)豐富、吸附性強等特性,因此能夠提高酸性土壤pH,增加土壤肥力,改善土壤質(zhì)量,為解決這一問題提供了新的途徑。但是,由于生物炭的來源、性質(zhì)、施用量及土壤類型的不同,其改良土壤的效果
2、也有差異。本文采用盆栽試驗,以稻殼生物炭為供試材料,通過16s、ITS測序等方法,研究了施用不同比例生物炭對紫色土和黃壤的養(yǎng)分含量、pH值、微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性、酶活性和作物生長狀況的作用效果及其動態(tài)變化規(guī)律,以期為西南地區(qū)紫色土和黃壤的改良提供理論依據(jù)和實踐指導。主要研究結(jié)果如下:
1、紫色土和黃壤施用不同濃度生物炭后,明顯提高了土壤 pH值,黃壤 pH值升高了1.0~1.6個單位,紫色土pH值升高了0.5~1.0個單位;同
3、時,有機質(zhì)、全磷、有效磷和速效鉀含量隨生物炭含量增加而增加;在不同培養(yǎng)階段,土壤全鉀含量以及全氮含量無明顯變化規(guī)律,但在一定程度上減少了土壤堿解氮含量。
2、在不同時期,不同比例生物炭處理均顯著增加了紫色土的放線菌數(shù)量、黃壤的細菌和放線菌數(shù)量,且隨生物炭含量的增加而增加,在4%生物炭處理時增加達到最大,分別為對照的1.4~2.9倍、3.1~8.8倍和1.0~5.9倍。在30d時,紫色土細菌數(shù)量隨生物炭含量增加呈現(xiàn)明顯的遞增趨勢
4、,4%生物炭處理與對照相比提高了53.1%;而60d以后,細菌數(shù)量增速放緩,生物炭的影響逐漸變得不顯著。在30d~180d,施用4%生物炭,顯著增加了黃壤真菌數(shù)量,較對照組分別提高31.0%,53.8%和30.6%;但180d(P)時,隨生物炭施用量增加,黃壤真菌數(shù)量卻顯著減少,減少了89.1%。紫色土真菌數(shù)量在30d時各處理間無顯著差異;60d和180d時呈下降趨勢,4%生物炭處理的真菌數(shù)量下降至最低,與對照組相比分別減少了43.2%
5、和44.2%;在180d(P)時,真菌數(shù)量隨生物炭施用量增加而顯著增加,2%生物炭處理時達到最大值,為對照的3.04倍。
3、運用高通量測序技術(shù),探究了180d時種植作物并添加不同比例生物炭處理后,紫色土和黃壤中微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性指數(shù)的變化。通過對黃壤細菌多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明,添加生物炭各處理的Chao1指數(shù)均大于對照處理,Shannon指數(shù)呈波動態(tài)勢。添加生物炭均增加了黃壤細菌中變形菌門(Proteobacteria)
6、,擬桿菌門(Bacteroidetes),疣微菌門(Verrucomicrobia);降低了放線菌門(Actinobacteria),綠彎菌門(Chloroflexi)以及厚壁菌門(Firmicutes)的相對豐度。同時,生物炭的施用改變了黃壤中屬水平上細菌的群落結(jié)構(gòu),在不同程度上增加了有助于植物生長和生物防護相關(guān)菌屬的豐度,如:諾卡氏菌屬(Nocardioides)和節(jié)桿菌屬(Arthrobacter);降低了某些植物病原細菌屬的相對
7、豐度,如假單胞菌(Pseudomonas)。
紫色土細菌多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明,0.8%和4%生物炭處理的Chao1指數(shù)均低于對照,降低了細菌群落的豐富度;不同比例生物炭處理后,均增加了Shannon指數(shù)與細菌群落中芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)的相對豐度,降低了細菌中放線菌門和疣微菌門(Verrucomicrobia)的相對豐度。紫色土中菌屬的群落結(jié)構(gòu)也有明顯變化,在施用生物炭的各處理中,具有磷代謝功能的芽單
8、胞菌屬(Gemmatimonadetes)的相對豐度較對照均有不同程度增加。具有降解芳香化合物代謝能力的鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas)的相對豐度僅在0.8%生物炭處理中升高,在2%和4%處理中下降。類諾卡氏菌屬(Nocardioides)和節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)相對豐度在不同生物炭處理中均呈下降趨勢。
黃壤真菌多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明,僅2%生物炭處理的Chao1指數(shù)低于對照處理,不同生物炭處理的Shan
9、non指數(shù)均低于對照。黃壤中,添加生物炭均增加了真菌中接合菌門(Zygomycota)的相對豐度,降低了子囊菌門(Ascomycota),擔子菌門(Basidiomycota)的相對豐度;添加2%生物炭時,增加了壺菌門(Chytridiomycota)的相對豐度。
紫色土真菌多樣性指數(shù)計算結(jié)果表明,生物炭各處理的Chao1指數(shù)均低于對照,Shannon指數(shù)均高于對照。紫色土中,施用不同比例生物炭后,增加了真菌中子囊菌門、壺菌門
10、的相對豐度,降低了接合菌門的相對豐度;擔子菌門僅在2%生物炭處理中增加。
4、黃壤施用不同比例生物炭后,土壤蔗糖酶活性均顯著降低(180d除外),在各階段2%生物炭處理蔗糖酶活性降至最低,與對照相比分別降低了63.5%、64.9%、49.4%和58.6%。各取樣階段的紫色土蔗糖酶活性都在生物炭含量為4%的處理達到最高,為對照的2.1~4.8倍。黃壤脲酶活性在生物炭添加量為4%時達到最高,并隨著培養(yǎng)時間增加不同處理間差異逐漸顯著
11、,與對照相比升高了18.0%~67.1%。紫色土不同處理之間(180d除外)脲酶活性無顯著差異。施用生物炭的黃壤和紫色土在培養(yǎng)初期(30d-60d)對過氧化氫酶活性并無顯著影響,隨著培養(yǎng)時間增加,過氧化氫酶活性顯著增加,4%處理過氧化氫酶活性達到最高。
5、黃壤添加不同含量生物炭后,油菜株高和植株生物量均顯著增加,0.8%、2%和4%生物炭處理株高均顯著高于對照,油菜株高增加了4.00~4.60倍;油菜生物量也都顯著高于對照處
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