小麦秸秆及其生物炭对山东烟区植烟潮褐土的改良效应研究
发布时间：2022-01-05 05:32
目前,山东植烟区土壤普遍存在因外源有机碳补充缺乏和化肥过量施用导致的土壤有机碳含量下降和土壤退化等问题。为改善现状,本研究开展2年田间试验,以常规施肥（CK）为对照,研究常规施肥配合小麦秸秆还田（WS）、常规施肥配施不同用量的秸秆生物炭2.25t·hm-2（FB1）和4.5 t·hm-2（FB2）对植烟土壤理化特性、活性有机碳组分、细菌群落结构及多样性、烤烟生长发育和烟叶产、质量的影响,旨在为合理利用秸秆资源改善植烟区土壤质量提供理论依据和技术支撑。主要研究结论有:1.秸秆粉碎还田使土壤容重降低了14%;水稳性大团聚体含量和平均重量直径分别增加了16.53%和42.53%,分形维数降低了5.5%;添加2.25t·hm-2和4.5 t·hm-2的秸秆生物炭,仅增加了土壤平均重量直径,增幅分别为27.76%和37.5%。2.连续秸秆粉碎还田提高了土壤碱解氮和有效磷含量,添加4.5 t·hm-2生物炭提高了土壤有效磷和速效钾含量。连续秸秆粉碎还田,土壤总有机碳含量变化较小,而热水溶性...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于OTU水平的植烟土壤细菌群落的Venn分布图(相似度97%)
中国农业科学院博士学位论文第五章秸秆及秸秆生物炭对土壤细菌多样性、酶活性的影响43菌群落结构多样性的改善。而LFOC则与Urease和Phosphatase呈极显著的负相关；且与α多样性性指标相关性较差，这表明因添加生物炭而增加的LFOC含量不利于土壤微生物活性的提高，且对细菌菌群的α多样性影响较校表5-4细菌群落多样性与活性有机碳组分的逐步回归方程Table5-4Stepwiseregressionanalysisofbacterialcommunitydiversityandlabileorganiccarbonfractions因变量回归方程自变量自变量名称回归方程调整系数R2ACEy^=2.569X1+4050.48X1MBC0.397CHAO1y^=2.823X1+3736.7X1MBC0.751SHANNONy^=0.001X1+5.863X1MBC0.320为进一步考察土壤有机碳组分对细菌群落特征的影响，对细菌ACE指数、Chao1指数和香农指数与土壤有机碳组分分别进行多元逐步回归分析（表5-4）。MBC对细菌ACE指数有显著影响，其调整决定系数为R2=0.397，应用模型为y^=2.569X1+4050.48，能解释39.7%细菌ACE指数变化；对CHAO1指数有显著影响的MBC对细菌CHAO1指数的调整决定系数R2=0.751，应用模型y^=2.831X1+3736.7，能解释75.1%的CHAO1指数变化；对SHANNON指数有显著影响的MBC对细菌SHANNON指数的调整决定系数为R2=0.32，应用模型为y^=0.001X1+5.863，能解释32.0%的SHANNON指数变化。5.2.4土壤细菌的群落结构分析图5-3不同处理植烟土壤细菌群落在门水平上的组成和相对丰度Fig.5-3Thecompositionandrelativeabundanceofbacteriaonphylumlevelindifferenttreatmentsoftobaccoplantingsoil
中国农业科学院博士学位论文第五章秸秆及秸秆生物炭对土壤细菌多样性、酶活性的影响44图5-4植烟土壤细菌优势菌门相对丰度的组间差异显著性比较Fig.5-4Significantcomparisonofthedifferencesamongtherelativeabundanceofdominantbacteriaintobaccoplantingsoil对不同样品优势细菌门的分析表明（图5-3），不同试验处理土壤相对丰度排名前十的细菌门分别是放线菌门（Actinobacteria，占比35.61%-42.78%）、变形菌门（Proteobacteria，占比19.22%-27.41%）、奇古菌门（Thaumarchaeota，占比8.17%-19.47%）、绿弯菌门（Chloroflexi，占比7.59%-10.09%）、酸杆菌门（Acidobacteria，占比3.05%-7.56%）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes，占比2.26%-3.00%）、浮霉菌门（Planctomycetes，占比0.63%-3.43%）、拟杆菌门（Bacteroidetes，占比1.04%-2.11%）、厚壁菌门（Firmicutes，占比1.01%-1.43%）、蓝藻菌门（Cyanobacteria，占比0%-1.68%）。这些细菌门类的相对比例占各样品总序列数的95.68%-96.21%。其中，放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、绿弯菌门（Chloroflexi）为土壤细菌的优势菌门，占细菌群落总OTU数量的78.68%-85.65%。在相对丰度排名前十的菌群中，CK只有放线菌门和变形菌门相对丰度高于其他处理，WS、FB1增加了奇古菌门、酸酐菌门和浮霉菌门的相对丰度，FB2处理奇古菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、浮霉菌门和蓝藻菌门的相对丰度均高于CK。对各处理排名前十的优势菌门，WS和FB2处理酸杆菌门和浮霉菌门的相对丰度，显著高于CK，不同处理间的其他菌门差异不显著。如表5-5所示，不同处理下的植烟土壤细菌优势菌门（排名前十）与土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶间并无显著的相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]香蕉茎秆及其生物炭对珠江三角洲土壤团聚体特征的影响[J]. 黄伟濠,秦海龙,卢瑛,李博,唐贤,王超,阳洋,欧锦琼. 中国生态农业学报(中英文). 2020(03)
[2]秸秆还田方式对植烟土壤团聚体特征及烤烟产质量的影响[J]. 郑梅迎,刘玉堂,张忠锋,程森,蔡宪杰,朱启法,薛琳,徐茜,林伟,张继光. 中国烟草科学. 2019(06)
[3]不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响[J]. 刘玮斌,田文博,陈龙,刘亚亮,于寒,谷岩. 中国土壤与肥料. 2019(05)
[4]基于主成分和聚类分析的德宏橡胶林土壤肥力评价[J]. 陈玉芹,胡永亮,张丽萍,尹红星,黄家卫,李守岭. 热带作物学报. 2019(08)
[5]不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征[J]. 代红翠,张慧,薛艳芳,高英波,钱欣,赵海军,成浩,李宗新,刘开昌. 中国农业科学. 2019(13)
[6]秸秆还田对连作玉米黑土团聚体稳定性及有机碳含量的影响[J]. 李艳,李玉梅,刘峥宇,孟祥海,胡颖慧,金梁,王伟,蔡姗姗,魏丹. 土壤与作物. 2019(02)
[7]添加玉米秸秆对旱作土壤团聚体及其有机碳含量的影响[J]. 王碧胜,于维水,武雪萍,高丽丽,李景,李生平,宋霄君,刘彩彩,李倩,梁国鹏,蔡典雄,张继宗. 中国农业科学. 2019(09)
[8]周年秸秆还田对农田土壤固碳及冬小麦-夏玉米产量的影响[J]. 李昊昱,孟兆良,庞党伟,陈金,侯永坤,崔海兴,金敏,王振林,李勇. 作物学报. 2019(06)
[9]秸秆还田对洛阳植烟区黄土质褐土碳库及烟叶经济性状的影响[J]. 韩秋静,赵世民,马君红,马静,秦燚鹤,王惠,刘晓涵,徐亮,于建军,叶协锋. 烟草科技. 2019(07)
[10]秸秆颗粒化高量还田快速提高土壤有机碳含量及小麦玉米产量[J]. 丛萍,李玉义,高志娟,王婧,张莉,逄焕成. 农业工程学报. 2019(01)
博士论文
[1]秸秆高量还田下东北黑土亚耕层的培肥效应与机制[D]. 丛萍.中国农业科学院 2019
本文编号：3569826
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：101 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
基于OTU水平的植烟土壤细菌群落的Venn分布图(相似度97%)
中国农业科学院博士学位论文第五章秸秆及秸秆生物炭对土壤细菌多样性、酶活性的影响43菌群落结构多样性的改善。而LFOC则与Urease和Phosphatase呈极显著的负相关；且与α多样性性指标相关性较差，这表明因添加生物炭而增加的LFOC含量不利于土壤微生物活性的提高，且对细菌菌群的α多样性影响较校表5-4细菌群落多样性与活性有机碳组分的逐步回归方程Table5-4Stepwiseregressionanalysisofbacterialcommunitydiversityandlabileorganiccarbonfractions因变量回归方程自变量自变量名称回归方程调整系数R2ACEy^=2.569X1+4050.48X1MBC0.397CHAO1y^=2.823X1+3736.7X1MBC0.751SHANNONy^=0.001X1+5.863X1MBC0.320为进一步考察土壤有机碳组分对细菌群落特征的影响，对细菌ACE指数、Chao1指数和香农指数与土壤有机碳组分分别进行多元逐步回归分析（表5-4）。MBC对细菌ACE指数有显著影响，其调整决定系数为R2=0.397，应用模型为y^=2.569X1+4050.48，能解释39.7%细菌ACE指数变化；对CHAO1指数有显著影响的MBC对细菌CHAO1指数的调整决定系数R2=0.751，应用模型y^=2.831X1+3736.7，能解释75.1%的CHAO1指数变化；对SHANNON指数有显著影响的MBC对细菌SHANNON指数的调整决定系数为R2=0.32，应用模型为y^=0.001X1+5.863，能解释32.0%的SHANNON指数变化。5.2.4土壤细菌的群落结构分析图5-3不同处理植烟土壤细菌群落在门水平上的组成和相对丰度Fig.5-3Thecompositionandrelativeabundanceofbacteriaonphylumlevelindifferenttreatmentsoftobaccoplantingsoil
中国农业科学院博士学位论文第五章秸秆及秸秆生物炭对土壤细菌多样性、酶活性的影响44图5-4植烟土壤细菌优势菌门相对丰度的组间差异显著性比较Fig.5-4Significantcomparisonofthedifferencesamongtherelativeabundanceofdominantbacteriaintobaccoplantingsoil对不同样品优势细菌门的分析表明（图5-3），不同试验处理土壤相对丰度排名前十的细菌门分别是放线菌门（Actinobacteria，占比35.61%-42.78%）、变形菌门（Proteobacteria，占比19.22%-27.41%）、奇古菌门（Thaumarchaeota，占比8.17%-19.47%）、绿弯菌门（Chloroflexi，占比7.59%-10.09%）、酸杆菌门（Acidobacteria，占比3.05%-7.56%）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes，占比2.26%-3.00%）、浮霉菌门（Planctomycetes，占比0.63%-3.43%）、拟杆菌门（Bacteroidetes，占比1.04%-2.11%）、厚壁菌门（Firmicutes，占比1.01%-1.43%）、蓝藻菌门（Cyanobacteria，占比0%-1.68%）。这些细菌门类的相对比例占各样品总序列数的95.68%-96.21%。其中，放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、奇古菌门（Thaumarchaeota）、绿弯菌门（Chloroflexi）为土壤细菌的优势菌门，占细菌群落总OTU数量的78.68%-85.65%。在相对丰度排名前十的菌群中，CK只有放线菌门和变形菌门相对丰度高于其他处理，WS、FB1增加了奇古菌门、酸酐菌门和浮霉菌门的相对丰度，FB2处理奇古菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、浮霉菌门和蓝藻菌门的相对丰度均高于CK。对各处理排名前十的优势菌门，WS和FB2处理酸杆菌门和浮霉菌门的相对丰度，显著高于CK，不同处理间的其他菌门差异不显著。如表5-5所示，不同处理下的植烟土壤细菌优势菌门（排名前十）与土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶间并无显著的相关性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]香蕉茎秆及其生物炭对珠江三角洲土壤团聚体特征的影响[J]. 黄伟濠,秦海龙,卢瑛,李博,唐贤,王超,阳洋,欧锦琼. 中国生态农业学报(中英文). 2020(03)
[2]秸秆还田方式对植烟土壤团聚体特征及烤烟产质量的影响[J]. 郑梅迎,刘玉堂,张忠锋,程森,蔡宪杰,朱启法,薛琳,徐茜,林伟,张继光. 中国烟草科学. 2019(06)
[3]不同秸秆还田方式对土壤酶活性和玉米产量的影响[J]. 刘玮斌,田文博,陈龙,刘亚亮,于寒,谷岩. 中国土壤与肥料. 2019(05)
[4]基于主成分和聚类分析的德宏橡胶林土壤肥力评价[J]. 陈玉芹,胡永亮,张丽萍,尹红星,黄家卫,李守岭. 热带作物学报. 2019(08)
[5]不同耕作和秸秆还田下褐土真菌群落变化特征[J]. 代红翠,张慧,薛艳芳,高英波,钱欣,赵海军,成浩,李宗新,刘开昌. 中国农业科学. 2019(13)
[6]秸秆还田对连作玉米黑土团聚体稳定性及有机碳含量的影响[J]. 李艳,李玉梅,刘峥宇,孟祥海,胡颖慧,金梁,王伟,蔡姗姗,魏丹. 土壤与作物. 2019(02)
[7]添加玉米秸秆对旱作土壤团聚体及其有机碳含量的影响[J]. 王碧胜,于维水,武雪萍,高丽丽,李景,李生平,宋霄君,刘彩彩,李倩,梁国鹏,蔡典雄,张继宗. 中国农业科学. 2019(09)
[8]周年秸秆还田对农田土壤固碳及冬小麦-夏玉米产量的影响[J]. 李昊昱,孟兆良,庞党伟,陈金,侯永坤,崔海兴,金敏,王振林,李勇. 作物学报. 2019(06)
[9]秸秆还田对洛阳植烟区黄土质褐土碳库及烟叶经济性状的影响[J]. 韩秋静,赵世民,马君红,马静,秦燚鹤,王惠,刘晓涵,徐亮,于建军,叶协锋. 烟草科技. 2019(07)
[10]秸秆颗粒化高量还田快速提高土壤有机碳含量及小麦玉米产量[J]. 丛萍,李玉义,高志娟,王婧,张莉,逄焕成. 农业工程学报. 2019(01)
博士论文
[1]秸秆高量还田下东北黑土亚耕层的培肥效应与机制[D]. 丛萍.中国农业科学院 2019
本文编号：3569826
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