生物炭對(duì)紫色土和黃壤養(yǎng)分、微生物及酶活性的影響.pdf

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(qiáng)度大，因此存在土壤侵蝕，養(yǎng)分流失和土壤酸化等問(wèn)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(yáng)離子交換量，比表面積大、粒度細(xì)小、孔結(jié)構(gòu)豐富、吸附性強(qiáng)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(wèn)題提供了新的途徑。但是，由于生物炭的來(lái)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(yàn)，以稻殼生物炭為供試材料，通過(guò)16s、ITS測(cè)序等方法，研究了施用不同比例生物炭對(duì)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(zhǎng)狀況的作用效果及其動(dòng)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(shí)踐指導(dǎo)。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(gè)單位，紫色土pH值升高了0.5~1.0個(gè)單位；同

3、時(shí)，有機(jī)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(wú)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(shí)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(xì)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(shí)增加達(dá)到最大，分別為對(duì)照的1.4~2.9倍、3.1~8.8倍和1.0~5.9倍。在30d時(shí)，紫色土細(xì)菌數(shù)量隨生物炭含量增加呈現(xiàn)明顯的遞增趨勢(shì)

4、，4%生物炭處理與對(duì)照相比提高了53.1%；而60d以后，細(xì)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(duì)照組分別提高31.0%，53.8%和30.6%；但180d(P)時(shí)，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(shí)各處理間無(wú)顯著差異；60d和180d時(shí)呈下降趨勢(shì)，4%生物炭處理的真菌數(shù)量下降至最低，與對(duì)照組相比分別減少了43.2%

5、和44.2%；在180d(P)時(shí)，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(shí)達(dá)到最大值，為對(duì)照的3.04倍。
　　3、運(yùn)用高通量測(cè)序技術(shù)，探究了180d時(shí)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(guò)對(duì)黃壤細(xì)菌多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，添加生物炭各處理的Chao1指數(shù)均大于對(duì)照處理，Shannon指數(shù)呈波動(dòng)態(tài)勢(shì)。添加生物炭均增加了黃壤細(xì)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(duì)豐度。同時(shí)，生物炭的施用改變了黃壤中屬水平上細(xì)菌的群落結(jié)構(gòu)，在不同程度上增加了有助于植物生長(zhǎng)和生物防護(hù)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(xì)菌屬的相對(duì)

7、豐度，如假單胞菌（Pseudomonas）。
　　紫色土細(xì)菌多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，0.8%和4%生物炭處理的Chao1指數(shù)均低于對(duì)照，降低了細(xì)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(xì)菌群落中芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）的相對(duì)豐度，降低了細(xì)菌中放線菌門和疣微菌門（Verrucomicrobia）的相對(duì)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(duì)豐度較對(duì)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(duì)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(duì)豐度在不同生物炭處理中均呈下降趨勢(shì)。
　　黃壤真菌多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，僅2%生物炭處理的Chao1指數(shù)低于對(duì)照處理，不同生物炭處理的Shan

9、non指數(shù)均低于對(duì)照。黃壤中，添加生物炭均增加了真菌中接合菌門（Zygomycota）的相對(duì)豐度，降低了子囊菌門（Ascomycota），擔(dān)子菌門（Basidiomycota）的相對(duì)豐度；添加2%生物炭時(shí)，增加了壺菌門（Chytridiomycota）的相對(duì)豐度。
　　紫色土真菌多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果表明，生物炭各處理的Chao1指數(shù)均低于對(duì)照，Shannon指數(shù)均高于對(duì)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(duì)豐度，降低了接合菌門的相對(duì)豐度；擔(dān)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(duì)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(dá)到最高，為對(duì)照的2.1~4.8倍。黃壤脲酶活性在生物炭添加量為4%時(shí)達(dá)到最高，并隨著培養(yǎng)時(shí)間增加不同處理間差異逐漸顯著

11、，與對(duì)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(wú)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(duì)過(guò)氧化氫酶活性并無(wú)顯著影響，隨著培養(yǎng)時(shí)間增加，過(guò)氧化氫酶活性顯著增加，4%處理過(guò)氧化氫酶活性達(dá)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(duì)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(duì)照處