新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响

【目的】研究生物炭处理对新疆连作棉田土壤养分和微生物多样性的影响,为农业废弃物的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】在大田覆膜滴灌栽培条件下,测定土壤养分含量,并采用常规培养法,结合Biolog微平板技术对连作棉田根际和非根际土壤可培养微生物、生理菌群数量和碳源利用进行分析,研究施用生物炭对新疆石河子垦区灰漠土和风沙土土壤养分和微生物多样性的影响。灰漠土试验分别设生物炭+常规NPK施肥（BC+CK）和常规NPK施肥（CK）两种,生物炭施用量22.5 t·hm^-2;风沙土设低量生物炭+常规NPK施肥（BC1+CK）、高量生物炭+常规NPK施肥（BC2+CK）和常规NPK施肥（CK）3种,低量生物炭施用量22.5 t·hm^-2,高量生物炭施用量45 t·hm^-2。【结果】施用生物炭对新疆连作棉田根际和非根际土壤pH和养分有一定的影响。和常规施肥相比,灰漠土pH降低或差异不显著,风沙土则显著升高。有机质含量两组灰漠土根际土壤分别增加36.1%和7.9%,非根际土壤分别增加32.8%和15.4%;风沙土低量生物炭和高量生物炭根际土壤分别增加63.6%和295.1%,非根际土壤分别增加93.5%和108.8%。灰漠土其余养分含量规律不明显,风沙土速效磷和速效钾含量有增加趋势,速效氮含量降低。施用生物炭对新疆连作棉田根际土壤细菌和真菌数量有提升作用,风沙土作用效果好于灰漠土。两组灰漠土根际土壤细菌数量分别提高2.2%和72.1%,真菌数量分别提高80.0%和83.3%;风沙土低量和高量生物炭处理细菌数量分别提高16.1%和35.7%,真菌数量均提高了300.0%。同时施用生物炭提高了灰漠土根际和非根际土壤纤维素分解菌和自生固氮菌的数量,但亚硝化细菌数量有降低趋势;风沙土根际和非根际土壤5类生理菌群的数量均显著提高。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。【结论】总体而言,施用生物炭能提高新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性,且风沙土的改良效果好于灰漠土。     

嫁接辣椒根际土壤微生物及酶活性与根腐病抗性的关系

【目的】探讨嫁接辣椒的抗病机理,为合理调控根域生态环境,减轻根腐病危害提供理论依据。【方法】以‘卫士’辣椒为砧木,以‘新丰2号’为接穗嫁接,自根辣椒为对照(CK),通过人工接种根腐病菌,研究砧木、嫁接和自根辣椒发病率及病情指数、根系吸收面积与呼吸强度及根际土壤微生物种群数量和酶活性的变化。【结果】接种根腐病菌前,砧木和嫁接辣椒的根系吸收面积、根际土壤放线菌数量和比例及脱氢酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性显著高于CK。接种后嫁接辣椒的发病率和病情指数显著低于CK,但高于砧木;砧木和嫁接辣椒的根系吸收面积与活跃吸收面积、根际土壤微生物数量及放线菌比例均显著大于CK,土壤酶活性也明显高于CK,呼吸强度前期比CK低,后期较CK高。【结论】嫁接辣椒根系吸收面积增大,根际土壤微生物数量、放线菌比例增加及酶活性提高是其根腐病抗性增强的重要原因。     

生物炭对香草兰生长及根际土壤微生物的影响

采用室内培养试验,研究施用生物炭对香草兰(Vanilla planifolia Andrews)生长和根际土壤微生物的影响。试验共设5个处理,分别是不添加生物炭(CK)和干土中添加生物炭10 g/kg(C1)、30g/kg(C2)、50g/kg(C3)、100g/kg(C4)。结果表明,施用生物炭促进了香草兰植株地上部和根系的生长,与CK相比,C2处理的地上部和根系干重分别增加50.0%和74.7%。C2处理的总根长、根系表面积分别较CK增加28.7%和12.9%。香草兰连作土壤中施入生物炭增加了香草兰根际土壤细菌和放线菌数量,以C2处理的细菌、放线菌数量最多,分别为CK处理的1.49倍和1.75倍。并且生物炭处理的根际土壤真菌数量显著降低。总之,施用生物炭可以促进香草兰生长,改善连作土壤的微生物环境,且以干土中添加生物炭30 g/kg处理的效果最佳。     

生物炭对连作障碍条件下土壤微生物和草莓生长的影响

为合理利用农业废弃物和防治草莓连作障碍,以草莓连作8年的土壤为研究对象,设定5个生物炭水平,分别添加质量分数为0%、0.15%、0.30%、0.45%、0.60%的小麦秸秆生物炭,研究生物炭处理对连作障碍条件下草莓生长和土壤微生物特征的影响。结果表明,施用生物炭能够增加草莓根际土壤微生物含量,随着生物炭的增加,微生物总量先升高然后降低,根长和叶面积变化也表现出相似的趋势。当生物炭添加量为0.30%时,草莓根际土壤微生物最丰富,微生物总量达6.15×10~7 CFU/g,比不添加生物炭提高了49.03%,有效地改善了土壤环境,进而有利于草莓的生长,草莓根系生长量提高,有利于营养吸收和物质转化,单株叶面积比不添加生物炭的处理显著增大,进而更有利于干物质积累和产量的形成。土壤细菌和真菌数量与根系某些指标为显著或极显著正相关,与叶面积表现出极显著正相关关系,而放线菌与根系生长和叶面积相关性不大。总之,施用生物炭能有效提高连作障碍条件下草莓根际土壤微生物数量,促进草莓根系和叶面积的生长,且添加量为0.30%时,对连作土壤改良效果最好。     

生物有机肥对烟草青枯病的田间防效及根际土壤微生物的影响

[目的]本试验旨在研究生物有机肥对烟草青枯病的田间防效及其对烟草根际病原菌数量和土壤微生物功能多样性的影响。[方法]试验采用由拮抗菌经二次发酵制成的生物有机肥对2个青枯病发病严重的田块进行田间烟草青枯病害防控试验,2个田块的处理相同,分别为常规施用无机肥处理(CK)和无机肥配施生物有机肥处理(BOF),2个田块分别标记为CK1、BOF1和CK2、BOF2。通过测定不同处理的青枯病发病率和烟叶产量,探究生物有机肥的田间防效。利用荧光定量PCR研究根际土壤病原菌数量变化,并用Biolog-ECO板研究不同时期根际土壤微生物功能多样性。[结果]BOF1和BOF2处理对烟草青枯病的防控率分别达到68.1%和70.5%,烟叶产量分别提高8.9%和10.8%,产值分别提高24.9%和25.9%;施用生物有机肥能显著降低根际土壤青枯菌的数量,在移栽后40、60和80 d BOF处理的青枯菌数量均比CK处理少1个数量级;施用生物有机肥能显著增加烟草根际土壤微生物的功能多样性,改变根际土壤微生物群落结构。[结论]在大田中施用生物有机肥通过减少根际土壤病原菌数量和增加根际土壤微生物功能多样性,对烟草青枯病具有较好的防控效果。     

不同生物有机肥与烟草专用复合肥配施对烤烟根际土壤微生物及土壤酶活性的影响

采用田间试验,以烟草专用复合肥为对照,研究4种不同生物有机肥与烟草专用复合肥配施对烤烟根际土壤微生物及酶活性的影响.结果表明,与CK相比,施用生物有机肥明显增加了根际土壤中细菌、放线菌、真菌数量,提高了脲酶、过氧化氢酶活性,其中生物有机肥A在整个烟叶生长进程中对细菌数量影响更显著,并且显著增加了旺长期细菌、真菌、放线菌数量,且对烟叶生长中期脲酶活性影响较大;生物有机肥D显著增加了旺长期放线菌数量;从移栽35 d到50 d,生物有机肥A,生物有机肥D增加了多酚氧化酶活性,促进更多的有机质分解并被烟叶吸收;生物有机肥C显著增加烟叶生长进程中过氧化氢酶活性;生物有机肥B仅对烟叶生长前期放线菌、脲酶、多酚氧化酶影响较大.A无论对烤烟根际土壤微生物数量还是土壤酶活性、生物有机肥作用均最明显.     

专用生物有机肥对营养钵西瓜苗生长和根际微生物区系的影响

采用营养钵试验和室内分析相结合的方法探讨施用西瓜专用生物有机肥(BIO)对营养钵西瓜苗的促生效果及对西瓜根际土壤微生物区系的影响。结果表明:施用BIO的西瓜苗地上部干质量分别是施用有机肥(OF)和化肥(CF)的2.59倍和2.15倍,西瓜苗根系干质量分别是OF和CF的2.14倍和1.56倍,且差异均显著。施用BIO的西瓜苗根系总根长、根系表面积、根系总体积、根尖数和根平均直径数量均显著高于OF和CF。施用BIO的西瓜苗根际土壤中细菌(bacteria)、放线菌(actinomyces)和多黏芽孢杆菌(Panibacillus polymyxa)的数量均显著高于OF和CF,其中多黏芽孢杆菌数量是CF的31.9倍,而真菌数量显著低于OF和CF。DGGE分析表明:施用BIO的西瓜苗根际土壤中细菌多样性指数最高,真菌多样性指数最低;施用CF的西瓜苗根际细菌多样性指数最低。结论:营养钵中施用BIO能显著改善根际土壤微生物区系,培育发达的西瓜根系,促进西瓜苗健壮生长。     

棉秆炭配施生物有机肥对连作棉花根际土壤微生态和棉花生长的影响

为了研究棉秆炭配施生物有机肥对棉花连作障碍的防控效果,采用盆栽试验,以连作棉田土壤为试验材料,设计连作土壤(CK)、连作土壤+棉秆炭(T1)、连作土壤+生物有机肥(T2)、连作土壤+棉秆炭+生物有机肥(T3)共4个处理。采用常规方法、Biolog微平板和高通量测序技术,分析不同处理对连作棉花根际土壤养分、微生物数量、功能多样性和病原真菌数量、棉花长势和与抗病性相关的叶片防御性保护酶活性的影响。结果表明:棉秆炭、生物有机肥以及二者配施可显著提高连作棉花根际土壤养分含量和可培养微生物数量,以二者配施(T3处理)的提升效果最好。与CK处理相比,T3处理土壤有机质、速效磷和速效钾含量分别显著提高46.09%、19.71%和144.75%;细菌、放线菌和真菌数量分别显著提高62.32%、63.46%和11.74%。Biolog微生物碳源利用试验表明,T3处理并没有显著增加Biolog微平板上碳源的利用,但提高了土壤微生物多样性,且不同处理间有较明显差异,糖类和氨基酸类是决定主成分分异的主要碳源。高通量测序结果表明,T3处理显著降低了Fusarium病原真菌的数量。棉秆炭、生物有机肥以及二者配施对棉花生长均起促进作用,以T3处理的效果最好,棉花的株高、茎粗、根长分别比CK处理显著增加18.24%、13.89%和14.53%,叶片多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)和苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase,PAL)活性分别显著提高116.28%和182.55%。综上,与对照、单施棉秆炭或生物有机肥相比,棉秆炭与生物有机肥配合施用改善了连作棉花根际土壤微生态环境,促进棉花生长,同时提高棉花的防御酶活性,能更好防控棉花连作障碍。结果为棉秆科学高效利用和棉花产业健康可持续发展提供理论依据。     

生物炭对棕壤大豆根际微生物的影响

为了探讨生物炭对棕壤大豆根际微生物群体的影响,试验设置CK(0kg·hm-2),C1 (750kg· hm-2),C2( 1500kg· hm-2),C3(3000kg·hm-2),C4(6000kg· hm-2)5个生物炭梯度,分别在大豆苗期、开花期、结荚期、鼓粒期和成熟期测定土壤微生物数量、pH值和田间持水量的动态变化,并观察微生物在炭粒与土粒中的分布情况.结果表明:多数生育期生物炭处理提高大豆根际土壤中细菌数量,最高增加94.9％;前4个生育期,与CK相比真菌和放线菌数量减少,分别减少13.6倍和47.2％,但成熟期C4真菌增加0.51倍,而放线菌则提高2.09％.细菌真菌比例提高,成熟期C4比CK高70.7％.土壤pH提高,成熟期C4比CK高5.6％.炭粒中微生物数量少于土粒.通过增加土壤细菌与真菌数量比例,以及提高pH,生物炭可能成为缓解大豆连作障碍的土壤改良剂.     

铁改性生物质炭对镉污染土壤中小白菜镉吸收及产量和品质的影响

【目的】探究铁改性生物质炭对小白菜吸收镉以及产量与品质的影响。【方法】以广东韶关重金 属镉污染的菜田土壤为基质,通过室内盆栽试验,研究铁改性生物质炭不同施用量〔生物炭 / 土壤重量比分别为 0（CK）、0.1%、0.3%、0.5%、1%〕对小白菜根际、非根际土壤水溶态、交换态镉含量及镉吸收、品质及抗氧 化酶活性等的影响。【结果】铁改性生物质炭处理显著降低根际以及非根际土壤水溶态镉含量,铁改性生物质 炭添加量在 0.5% 时根际水溶态镉含量最低,为 CK 的 58.55%;铁改性生物质炭添加处理的根际与非根际土壤交 换态镉含量无显著性差异。同时,铁改性生物质炭添加可提高小白菜生物量以及 Vc、可溶性糖、可溶性蛋白质 含量,降低小白菜硝酸盐含量、镉含量与吸收量,显著提高小白菜超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD） 和硝酸还原酶（NR）活性。【结论】铁改性生物质炭添加量为 0.5% 时效果最佳,对镉污染土壤小白菜产量和 品质具有明显促进和改善作用,同时能够降低根际土壤水溶态镉含量,降低小白菜对镉的吸收风险。     

不同苹果砧木的根际土壤微生物数量及酶活性

【目的】研究不同苹果砧木对土壤根际微生物数量和酶活性的影响。【方法】通过盆栽试验,采用微生物稀释平板培养法对平邑甜茶（Malus hupehensis Rehd.）、八棱海棠（M.micromalus Makino）、楸子（M.prunifolia(Willd) Borkh.）、新疆野苹果（M. sievesii(Ledeb.) Roemer）、东北山荆子（M.baccata Borkh.）等5种苹果砧木土壤根际微生物数量、土壤酶活性及其相关性进行研究。【结果】不同苹果砧木土壤根际微生物各生理类群数量差异显著,并且都以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。土壤微生物多样性指数的变化趋势与土壤微生物数量的变化趋势不一致。不同苹果砧木土壤根际蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性各异。皮尔逊相关分析得知,土壤微生物数量与土壤酶活性之间存在相关关系。【结论】选择合适的苹果砧木,有利于土壤微生物数量和酶活性的提高,从而为苹果树生长创造良好的微生态环境。     

轮作不同作物对苹果园连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生理指标的影响

【目的】以25年苹果园连作土壤为对象,研究轮作不同作物对该土壤环境及平邑甜茶幼苗生理指标的影响,筛选适宜的轮作植物,为防控苹果连作障碍提供依据。【方法】取老龄苹果园土壤,混匀后填入试验沟,并在试验沟中分别种植一茬小麦（Triticum aestivum）、花生（Arachis hypogaea）、苜蓿（Medicago sativa Linn）、小葱（Allium schoenoprasum）、马铃薯（Solanum tuberosum L.）后,测定土壤有机质,速效氮、磷、钾,有效铁、锰、铜、锌含量和土壤细菌、真菌、放线菌数量变化,以及土壤酚酸类物质含量;取轮作不同作物后的土壤盆栽平邑甜茶幼苗,测定平邑甜茶幼苗生物量及根系活力、SOD、POD、CAT酶活性。【结果】与对照土壤相比,轮作小麦、小葱能够显著增加土壤有机质含量,分别增加了48.37%、36.7%;轮作马铃薯和休茬土壤有机质含量较对照降低,分别降低了8.61%、9.26%;轮作马铃薯能够显著增加土壤速效氮、磷,有效铜、铁、锌的含量,与对照相比分别增加了217.32%、240.55%、47.03%、91.38%、158.30%;轮作花生较对照能够显著降低土壤速效钾含量,但增加了有效铁、锰含量;轮作小葱、小麦、花生可增加土壤细菌总量,降低土壤中有害真菌数量,其中轮作小葱较对照细菌总量增加了200%、真菌总量下降了44.7%,轮作小麦较对照细菌总量增加了141.9%。轮作小葱、小麦使土壤细菌/真菌比值分别提高了435.8%、211.1%;轮作小葱使土壤中酚酸类物质总量较对照降低了45.3%,较轮作马铃薯降低了241.15%,较轮作小麦降低了190.07%,其中根皮苷含量较对照下降了84.2%,较轮作马铃薯下降了55.80%,较轮作小麦下降了9.30%;与对照相比,轮作小葱能显著提高平邑甜茶幼苗根系SOD、POD、CAT酶活性,分别增加了48.12%、58.33%、65.77%。从平邑甜茶生物量可以看出,轮作小葱与对照相比地上鲜重增加49.7%,地下鲜重增加76.5%,与轮作花生相比,地上鲜重显著增加了40.63%、与轮作小麦相比,地下鲜重显著增加了56.84%。【结论】轮作不同植物对连作土壤环境和平邑甜茶幼苗根系影响差异较大,轮作小葱能够增加土壤有机质含量,同时增加土壤中细菌/真菌值,降低土壤中酚酸类物质总量,提高平邑甜茶幼苗根系保护性酶活性,增加地上和地下生物量。从轮作防控苹果连作障碍角度看,轮作小葱更有利于减轻苹果连作障碍。     

生物有机肥对茄子青枯病的防治及其机理探讨

【目的】研究生物有机肥（BIO-36和BIO-23）对茄子青枯病的防治效果及其对植株体内酶活性、根际微生物数量的影响,并对其作用机理进行探讨。【方法】将枯草芽孢杆菌菌株（II-36和I-23）发酵后与腐熟有机肥（猪粪堆肥和氨基酸有机肥）混合进行二次发酵,获得了茄子专用生物有机肥料（BIO-36和BIO-23）,采用盆栽试验,对上述2种生物有机肥防治茄子青枯病的效果进行验证。【结果】2种肥料都能抑制茄子青枯病（防病效果分别为96%和91%）,植株叶片中CAT(过氧化氢酶)、POD（过氧化物酶）和SOD（超氧化物歧化酶）酶活性显著提高,而MDA（丙二醛）含量显著下降,叶片中CAT酶活性分别比对照增加了25.0%和23.7%,POD酶活性分别增加了99.5%和93.6%,SOD酶活性分别增加了32.7%和29.8%,MDA含量分别比对照降低了29.5%和26.3%。此外,根际土壤的真菌、放线菌数量显著提高,细菌数量增加幅度不大,青枯劳尔氏菌数量显著减少。【结论】生物有机肥对茄子青枯病的防治作用与诱导茄子系统抗性和调控土壤微生物群落结构有关。     

生物炭与甲壳素配施对连作平邑甜茶幼苗及土壤环境的影响

【目的】研究生物炭与甲壳素配施对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、根系保护酶和土壤环境的影响,为防治苹果连作障碍提供依据。【方法】盆栽条件下,以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材,试验设苹果连作土壤作为对照(CK),用1‰甲壳素(w/w,T1)、2%生物炭(w/w,T2)、1‰甲壳素+2%生物炭(T3)以及溴甲烷灭菌(T4)处理苹果连作土壤,共5个处理。采用常规方法测定不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率及根系抗氧化酶活性的影响,同时用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和实时荧光定量PCR测定不同处理土壤中真菌群落结构和尖孢镰刀菌数量。【结果】T3和T4可显著增加平邑甜茶幼苗株高、地茎和干鲜重,T3使平邑甜茶幼苗的株高、地径、鲜重、干重分别增加了44.6%、33.0%、76.8%和77.1%,T4各指标分别增加了73.1%、76.9%、117.0%和123.7%;与对照相比,不同处理均使根系呼吸速率明显提高,T1、T2、T3和T4处理的幼苗根系呼吸速率分别是对照的1.37、1.70、1.87和2.02倍;T4处理超氧化物歧化酶(SOD)活性最高,其次为T3处理,T2和T1处理也增加了SOD活性,所有处理都与对照达到了显著差异;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化与SOD变化趋势一致,T4处理根系POD和CAT活性分别为对照的2.68和2.64倍,其次为T3,3种酶活分别为对照的2.52和2.18倍;与对照相比,T2、T3和T4均可显著降低根系丙二醛(MDA)的含量,分别为对照的82.0%、61.9%和43.1%。T2和T3明显提高细菌数量,细菌/真菌比值分别是对照的1.7和2.2倍,溴甲烷灭菌(T4)则使土壤中的细菌、真菌显著降低,但是真菌降低的数量大于细菌的,因此,细菌/真菌比值高于对照;T4具有最高的多样性、丰富度和均匀度指数,分别比对照增加了24.4%、41.3%和13.6%,其次是T3处理;溴甲烷灭菌、生物炭配施甲壳素处理土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数均显著低于连作土,说明连作土壤中尖孢镰刀菌为主的有害真菌数量明显减少;与对照相比,T3土壤中根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚含量分别降低了28.1%、30.6%、50.8%、33.6%和46.2%。【结论】生物炭与甲壳素配施相较于单施生物炭或者甲壳素,能更好的提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生物量、根系呼吸速率和根系保护酶活性。并且二者配合施用优化了连作土壤的真菌群落结构,增加了土壤细菌/真菌比值,降低了土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数,减少了酚酸类物质含量。因此,生物炭配施甲壳素能更好地缓解苹果连作障碍。     

缺锌苹果树有机酸与锌吸收分配的关系

【目的】研究缺锌大田富士苹果树、苹果幼树和苹果树常用砧木平邑甜茶[Malus hupehensis(Pamp.)Rehd.]幼苗有机酸与锌吸收分配的关系,探讨有机酸影响锌吸收分配的作用机理。【方法】采用盛果期苹果树大田栽培、两年生幼树砂培和平邑甜茶幼苗溶液培养法进行试验。【结果】萌芽期小叶病树根系R0-1.5、R1.5-3、R3-5和R5-15锌和有机酸浓度呈现高于正常树的趋势,盛花期二者的浓度呈现低于正常树的趋势,生理落果期小叶病树根系R0-1.5、R1.5-3、R3-5和R5-15锌浓度显著大于正常树。与正常树相比,有机酸浓度小叶病树R0-1.5和R1.5-3中下降,R3-5和R5-15呈现升高的趋势,小叶病树根系锌吸收利用和有机酸代谢运输节奏发生改变,大田和水培试验发现,苹果树根系有机酸的水平与锌水平有关。缺锌导致盆栽幼树吸收根有机酸含量的升高。与pZn2+10.7相比,水培平邑甜茶pZn2+11.3处理1d,根中锌浓度显著下降,根和茎中草酸和苹果酸的浓度升高了1.09-1.35倍,有机酸向根系的分配比例增加,根系锌吸收速率显著增加;处理20d,平邑甜茶植株中的锌浓度和有机酸浓度及叶中有机酸的分配比例均显著下降。【结论】缺锌改变了苹果根系锌吸收和有机酸的代谢运输节奏,促进了有机酸向地下部的分配,有机酸在促进锌吸收分配方面起重要作用。     

施用棉秆炭连作棉花根际土壤真菌多样性与土壤理化性质及黄萎病的相关性

【目的】研究施用棉秆炭,连作棉花根际土壤真菌群落多样性与土壤理化性质及黄萎病病害的关系,为棉秆的合理利用和防治棉花连作障碍提供科学依据和理论指导。【方法】以棉秆移除(NPK)和棉秆还田(NPKS)为对照,采用常规分析和454高通量测序技术,研究棉秆移除基础上施用常量棉秆炭(22.50 t/hm²,NPKB1)和增量棉秆炭(45.00 t/hm²,NPKB2)条件下,新疆棉花根际土壤真菌群落多样性、理化性质和黄萎病病害发生的相关性。【结果】施用棉秆炭连作棉花根际土壤真菌多样性和理化性质有显著相关性。经过2年的2%棉秆炭的施用显著降低了真菌多样性。真菌NPKS和NPKB2处理OTU丰度分别显著降低了15.63%和46.25%(P<0.05),Shannon多样性指数分别显著降低了11.81%和65.40%。不同用量棉秆炭对子囊菌门和接合菌门真菌数量的影响较大,但菌根真菌数量降低。NPKB2处理土壤中Gibberella、Fusarium和Verticillium等病原真菌数量较NPK处理显著降低。施用棉秆炭显著增加了棉花根际土壤中有机质、速效钾和速效氮的含量,而速效磷的含量则降低;对pH的影响不显著,但显著提高了土壤的电导率。RDA分析中,土壤有机质和速效氮是影响棉花根际土壤真菌群落结构的重要环境因素。与NPK处理和NPKS处理相比,NPKB1处理增加了黄萎病病害发病率和病情指数,NPKB2处理黄萎病病害发病率下降不显著,病情指数分别降低了2.2%和15.0%。Verticillium数量与黄萎病发病率和病情指数呈极显著正相关。施用棉秆炭降低了棉花黄萎病病原菌数量,与NPK处理相比,增量棉秆炭Verticillium数量显著降低了63.83%。与NPK处理和NPKS处理相比,NPKB1处理增加了黄萎病病害发病率和病情指数,NPKB2处理黄萎病病害发病率下降不显著,病情指数分别降低了2.2%和15.0%。【结论】施用棉秆炭降低了连作棉花根际土壤真菌多样性,减少了黄萎病病原菌数量,增加了连作棉花根际土壤养分含量。虽然没有显著降低棉花黄萎病发病率,但有缓解病害发病程度的趋势。     

短期生物炭添加对不同类型土壤细菌和氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的关键环节。本试验旨在研究在我国不同类型土壤中添加花生壳生物炭对细菌和氨氧化作用的影响,为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】试验以黄棕壤、潮土、黑土为供试土壤,通过短期培养试验,利用16SrRNA测序研究生物炭对不同类型土壤氨氧化微生物、细菌群落结构以及相关酶基因表达量的影响。每种土壤设置4个处理：CK（不施用化肥和生物炭）,F（单施化肥）,C（单施2%花生壳生物炭）,FC（施用化肥+2%花生壳生物炭）。【结果】施用生物炭后（C、FC）酸性土壤pH显著提高了0.5—1.0个单位,但碱性土壤pH显著降低了0.5—0.6个单位;单施生物炭（C）造成黄棕壤的微生物丰富度和多样性显著提高,潮土在单施生物炭（C）时仅显著提高了土壤的微生物多样性指数,在黑土中施用生物炭和化肥都未显著改变土壤微生物的丰富度和多样性;在3种土壤中氨氧化细菌的丰度皆高于氨氧化古菌,测得的氨氧化细菌的OTU丰度约为氨氧化古菌的8.1倍;生物炭和化肥并未显著改变奇古菌门中的OTU丰度,却对β和γ变形菌中的OTU丰度产生了显著性影响;3种土壤的氨氧化细菌都以β变形菌为主,约占60%;另外,生物炭的施用（C、FC）在PC1（40.4%）上显著改变了黄棕壤的微生物群落结构,在PC1（42.3%）和PC2（21.3%）上都显著改变了潮土的微生物群落结构;施用生物炭后（C、FC）,短期内潮土中氨合成相关酶基因表达量显著降低14.7%—39.9%,氨氧化古菌丰度在单一施炭（C）和化肥与生物炭同施（FC）时分别降低了70.5%和48.7%。【结论】施用生物炭后,短期内显著改变了黄棕壤和潮土的微生物群落结构,并明显抑制了潮土的氨氧化作用。     

不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除性能及微生物群落结构的影响

【目的】研究不同原材料生物炭对农田土壤阿特拉津去除效果和微生物群落的影响,获得去除土壤阿特拉津的最佳生物炭类型,为阿特拉津污染农田土壤的强化修复提供参考。【方法】以牛粪、甘蔗渣和污泥为原材料制备生物炭,分别于0、10、20、30和40 d测定阿特拉津降解率及土壤pH、有机质含量、腐殖质含量、酶活性和细菌群落结构,并采用冗余分析探明阿特拉津降解率与环境因子及土壤细菌群落结构的相关性。【结果】添加生物炭可明显促进土壤中的阿特拉津降解,3种生物炭的降解率排序为甘蔗渣生物炭(67.94%)>牛粪生物炭(58.39%)>污泥生物炭(48.63%)。同时,添加生物炭显著提高土壤p H、有机质和腐殖质含量(P<0.05,下同),提升微生物活性和群落结构多样性,加速阿特拉津的生物降解,以甘蔗渣生物炭效果最显著,相较于不添加生物炭(CK),pH提升23.76%,有机质含量升高4.39 g/kg,腐殖质含量升高2.24 g/kg。此外,施入生物炭显著提高土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶活性,并促进阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、链霉菌科(Streptomycetaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)和小单孢菌科(Micromonosporaceae)的相对丰度提升。冗余分析表明,环境因子及降解功能微生物均对阿特拉津的降解做出贡献,甘蔗渣生物炭处理与pH、有机质、阿特拉津降解率及腐殖质呈正相关。【结论】施入生物炭可改善土壤理化性质(pH、有机质和腐殖质),明显提升阿特拉津降解菌鞘脂单胞菌科、伯克氏菌科、链霉菌科、微球菌科和小单孢菌科相对丰度,进而加速土壤中阿特拉津的去除,以甘蔗渣生物炭的效果最佳。收集废弃甘蔗渣制成生物炭,既可实现农业废弃物的回收利用,又能助力农田土壤中阿特拉津污染修复和地力提升。