生物炭-蚯蚓原位对设施番茄根际微生物和果实代谢的影响

为改善设施番茄过量施用化肥、品质和产量下降等问题,采用不同土壤改良措施,以‘粉宴1号’番茄为试验材料,设置空白对照（CK）、生物炭（B）、蚯蚓原位（V）、生物炭+蚯蚓原位（BV）4个处理,研究番茄生长发育过程中根区土壤理化性质和土壤根际微生物的变化以及番茄盛果期果实产量和品质的差异,解析不同处理果实代谢物组成的差异。结果表明：BV处理显著提高了土壤速效氮、速效磷和速效钾含量,与CK相比分别提高174.00%、7.44%和45.00%;BV处理显著提高了蔗糖酶活性比CK提高62.02%,V处理显著提高脲酶活性,较CK提高39.72%。BV处理显著提高了土壤细菌Simpson指数,V处理显著提高了土壤真菌Ace、Chao1指数;B处理明显改变了土壤细菌相对丰富占比,其中变形菌门增加最多（45.48%）,酸杆菌门和芽单孢菌门降低幅度最大,分别为14.90%和25.70%;对于土壤真菌,B处理中子囊菌门相对丰度最高,提升了15.90%,V处理油壶菌门提升最高,为7.24%,罗兹菌门提升次之,为3.11%。同时,各处理可以显著提高果实产量和品质,BV处理的番茄产量最高、品质最好,表现为其生物量、果实产量、可溶性固形物含量、Vc含量、有机酸含量最高;V处理的番茄果实差异代谢物种类最多,与对照相比差异最大,所得的差异物代谢通路最多。     

不同物料配施对微咸水灌溉黄瓜土壤质量及产量的影响

针对中国北方地区淡水资源短缺，微咸水代替淡水长期灌溉而引发的盐渍化土壤改良问题，该研究以黄瓜"德尔99"为试材，通过连续四茬（2018-2020年）定位试验，探究了土壤增施蚯蚓堆肥（W）、脱硫石膏（DG）或二者配施（DG+W）对微咸水灌溉下土壤理化性质、微生物群落及黄瓜产量的影响，并将其纳入土壤质量指数（Soil Quality Index，SQI），与黄瓜产量进行拟合分析。结果表明：1）施用脱硫石膏+蚯蚓堆肥处理可显著提升土壤速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量，与比未处理土壤（CK）相比分别增加了61.63%、23.46%、55.35%和55.45%，可显著降低土壤的pH值和土壤电导率（Electrical Conductivity，EC）（P＜0.05）；2）施用脱硫石膏+蚯蚓堆肥处理的Chao1指数、Sobs指数和Shannon指数显著高于CK，土壤微生物多样性显著提高；3）连续种植四茬后，脱硫石膏+蚯蚓堆肥配施处理的黄瓜产量与对照（CK）相比，分别增加了8.9%、3.1%、18.67%和13.71%；土壤综合质量指数（SQI）与黄瓜产量呈显著正相关关系。试验结果表明，蚯蚓堆肥与脱硫石膏能够协同提升微咸水灌溉下土壤综合质量与设施黄瓜产量，该研究可为中国北方地区微咸水灌溉下设施蔬菜的可持续生产和盐碱地改良提供理论参考。     

凹凸棒土-生物炭缓释材料对养分缓释及小白菜生长的影响

为解决化肥径流淋洗及养分挥发损失量大、养分释放难与作物吸收同步等问题，该研究对天然缓释材料凹凸棒土进行了300℃热改性处理，同时与生物炭相结合，制备了热改性凹凸棒土-生物炭复合材料，以期提升该材料对氮磷钾养分的缓释性能，并以小白菜进行生物效应验证。试验共设7个处理：以不施肥（CK）和普通化肥（F）做对照，设置化肥+凹凸棒土（AF）、化肥+热改性凹凸棒土（TAF）、化肥+生物炭（BF）、化肥+凹凸棒土+生物炭（ABF）、化肥+热改性凹凸棒土+生物炭（TABF）缓释。结果表明：1）天然凹凸棒土经300℃热改性后，呈现破碎及圆形塌陷结构并出现大量的间隙和裂缝，为养分离子与复合材料相互作用提供更多位点，从而对氮磷钾元素呈现出较优的吸附性能。2）相比生物炭，热改性凹凸棒土+生物炭复合材料由片层转变为疏松多孔结构，具有更多孔道和较深的孔径；同时SiO₂、MgFe₄(SO₄)₆(OH)₂(H₂O)₂₀和CaMg(CO₃)₂含氧基团增加，提高了复合缓释材料吸附效果。3）与普通化肥（F）氮、磷养分释放高峰在第5天和第9天相比，TABF则出现在第52天和第42天，缓释效果突出。4）TABF代替化肥后，可与小白菜整个生育期对养分需求同步缓释，在表型指标、品质、产量等方面均优于CK和F处理；与普通化肥相比，5种缓释材料均能显著增加氮磷钾利用率和农学效率，其中以TABF最优。综上所述：300℃热改性显著增加了凹凸棒土的吸附位点，特别是凹凸棒土-生物炭复合材料更能有效提高肥料的缓释性能，与小白菜全生育期的养分需求同步性好，有效提高了氮磷钾利用率。