土壤菌群、秀丽线虫、番茄立枯病对生物炭输入的响应特征

发布时间：2020-04-15 09:48

【摘要】：生物炭是生物质在缺氧条件下高温(300℃)热解产生的一类具有孔隙度高、比表面积大、稳定性强的富碳型多功能材料,其在土壤肥力保持、质地改良及污染修复等方面的潜力被广泛关注。有关生物炭的土壤生态调控功能目前尚未形成统一定论,探索生物炭土壤输入的农学效应和生态响应特征,系统揭示其潜在功能及调控机制,对于农业合理利用生物炭具有积极意义。本研究采用土壤培养,结合qPCR检测及PLFAs分析等方法,观测不同原料生物炭、改性生物炭添加条件下,土壤真菌细菌群落结构、模式线虫活动及病原菌侵染行为的变化特征,探索其可能的作用机制。主要研究结果如下:(1)生物炭输入显著提高土壤pH值、电导率(EC)和铵态氮含量,降低了硝态氮含量。与不施用(CK:pH7.79)相比,pH升高至7.87-8.35,电导率增加1.17%-65.79%,作用大小表现为MBC(玉米秸秆生物炭)PBC(花生壳生物炭)BBC(竹屑生物炭)ABC(杨木屑生物炭)。添加生物炭土壤铵态氮含量增加12.74%-159.2%,土壤硝态氮降低68.83%-78.02%。氧化与氮素负载改性,显著增强生物炭对土壤有机质及氮素养分的调节作用,与未改性生物炭相比,氧化改性生物炭(HPBC)和载氮生物炭(NPBC)施用分别显著提高土壤有机质含量5.8%-94.5%,8.9%-82.2%,其中,添加NPBC土壤全氮含量提高0.04~0.34g·kg~(-1),硝态氮、铵态氮含量分别增加提高11.28~27.72g·kg~(-1),0.26~1.53g·kg~(-1)。(2)施用PBC、MBC和ABC对土壤微生物量、土壤细菌量有促进作用,但其增加幅度随生物炭浓度的升高呈现降低趋势,而添加BBC则会显著降低土壤微生物总量、土壤细菌量;PBC、MBC、ABC和BBC对土壤真菌/细菌比有显著的促进作用,适量添加生物炭(20.0、40.0、80.0 g·kg~(-1))会促进真菌繁殖,但大量(160 g·kg~(-1))添加PBC、BBC会显著抑制真菌生长;施入生物炭后,生物炭引起土壤酸碱度、土壤电导率等的指标变化是导致土壤细菌真菌群落变化的主要因素,适量施加ABC、PBC相比于BBC、MBC更有利于土壤细菌、真菌群落结构的发展。(3)生物炭显著抑制线虫的生长和繁殖,相对于无生物炭环境,线虫体长分别下降了8.7%-28.0%,后代数量下降了19.1%-41.21%,抑制效果表现为ABCBBCMBCPBC。但四种生物炭对线虫没有剧烈的氧化毒性,其所含的挥发性物质或气味可刺激线虫嗅觉,线虫对其具有一定趋向性;PBC处理线虫差异表达基因数和特有基因数均低于ABC、BBC和MBC处理。ABC、BBC和MBC处理对线虫差异表达基因功能的影响基本相同,主要包括细胞代谢过程、初级代谢、氮素代谢、细胞组分生化合成、有机物的循环代谢等。PBC处理影响线虫差异表达基因的多肽生物合成与代谢、氮素和有机氮化物的代谢与合成、酰胺化合物的合成与代谢功。所有生物炭处理的线虫体内差异表达基因调控的代谢反应通路相同,perm、col、vit、rpl、rps等家族基因表达受影响显著,基因表达差异是线虫表型变化的原因之一。(4)土壤添加生物炭对番茄幼苗立枯病菌的侵染具有显著的阻控作用,较无生物炭处理,延迟番茄幼苗立枯病发病时间1-3天,降低发病番茄幼苗的AUMPC值,降低立枯丝核菌对番茄幼苗的侵染率,且生物炭低量(20、40 g·kg~(-1))施用防控效果优于高量(80、160 g·kg~(-1))处理。改性与未改性生物炭均在20 g·kg~(-1)施用量下对番茄幼苗立枯病防治防治效果最佳。HPBC和NPBC的效果由于PBC。
【图文】：

图 1- 1 研究技术路线图Fig 1-1 Flow chart of the study method究目的与意义究揭示不同原料生物炭对土壤真菌、细菌群落、秀丽隐杆线虫活动和病菌）侵染行为的影响特征，，明确其主要调控因素和响应机制，评估生物统的安全性，为生物炭的农学应用提供理论基础。

沈阳农业大学硕士学位论文表 2- 2 生物炭相对原子比Table 2-2 Relative atomic ratio of biochar生物炭相对原子比（％）Relative atomic ratioBiocharC N O Mg S Cl K CPBC 80.7 0.98 15.4 0.42 0.07 0.34 0.80 1MBC 83.1 1.39 13.1 0.44 nd 0.66 0.70 0ABC 86.4 0.68 12.1 nd nd 0.03 0.18 0BBC 86.8 nd 11.7 0.12 0.24 0.14 0.85 n
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.1

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本文编号：2628420