施用烟秆生物黑炭对烟—稻轮作田土壤微生物及温室气体排放的影响

发布时间：2020-09-11 23:25

　　为实现烟草生产中的废弃物的资源化有效利用,了解烟秆制备的生物黑炭对烟-稻轮作田土壤生态的影响,采用田间随机区组小区试验,研究烟秆生物黑炭不同施用量(0、10、40、80 t/hm2)对烟-稻轮作田土壤微生物与温室气体排放的影响。主要通过两个方面进行研究,包括:采集根际土壤,对其进行16S扩增子的高通量测序,分析土壤理化性质,以了解烟杆生物黑炭对土壤微生物组成及变化的影响;通过静态箱法采集测定不同温室气体排放量的年度变化,并在烟草和水稻的四个关键生长期,采集根际与非根际土壤,进行温室气体相关菌进行定量PCR测定,以了解烟杆生物黑炭对烟-稻轮作田温室气体排放及其相关土壤微生物的影响。研究结果表明,当施用烟秆生物黑炭大于10 t/hm2时,烟田根际土壤的微生物的OTU(97%相似度)与多样性指数(chao1)表现为增长,OTU数最多提高了26.4%。对主要菌门的分析表明,变形菌门与酸杆菌门所占比例最大,两者相加达到66.16%～74.50%;施用生物黑炭增加了变形菌门、酸杆菌门、疣微菌门、拟杆菌门的丰度,减少了芽单胞菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门、浮霉菌门的丰度。对于细菌类群研究还发现,施用生物黑炭,可促进部分促生菌的增长。稻田施用生物黑炭后,其根际土壤微生物群落的OUT与Chao1指数降低,而Shannon指数升高。对主要菌门的分析发现,变形菌门与酸杆菌门所占比例最大,与烟田相似。施用生物黑炭使变形菌门、放线菌门与厚壁菌门的丰度增加,酸杆菌门、疣微菌门的丰度降低;其中,酸杆菌门在纲水平表现为与烟田完全相反的响应机制。在属的水平上,同样发现一些对植物生长有益的促生菌有增加的趋势,但种类与烟田的不同。根际土壤理化性质检测结果显示,施炭对烟田与稻田的差异主要在于碱解氮的变化,高施用量生物黑炭使烟田碱解氮含量下降,而稻田为升高;其他养分如有机质、全氮、有效钾均表现为提高。烟田在较高的施炭量(40、80 t/hm2)下降低了土壤的N20排放,分别降低了 7.70%、10.05%,在较低施炭量(10 t/hm2)下N20累计排放增长了 0.96%。定量PCR测得土壤的硝化菌amoA基因丰度在烟草的四个生长期数量变化表现为:自苗期、团棵期到旺长期逐渐增长,到成熟期下降;但硝化菌amoA基因和反硝化菌cnorB基因丰度与N20排放没有显著相关性。生物黑炭可显著地降低稻田土壤CH4的排放,随着施炭量的增加,CH4排放量分别降低26.29%、34.77%、39.22%。稻田非根际土壤的产甲烷古菌16SrDNA基因、非根际土壤的甲烷氧化菌PmoA基因的丰度与稻田的CH4排放呈显著负相关。在水稻成熟期,CH4排放相对较小,产甲烷古菌与甲烷氧化菌的基因丰度最大。在水稻整个生长期,施炭土壤中的产甲烷古菌16SrDNA基因丰度的动态变化均有减小的趋势。综上所述,生物黑炭改变了土壤肥力、微生物多样性及部分促生菌丰度。施用生物黑炭的能促进土壤肥力的积累,增加烟田根际土壤微生物的多样性,减少稻田根际土壤微生物的多样性,提高了有利植物生长的促生菌的丰度。生物黑炭的施用降低了烟-稻轮作田土壤温室气体的排放,而且CH4排放的减少与土壤中产甲烷古菌的减少密切相关。
【学位单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S154;S141
【部分图文】：

古菌,产甲烷,甲烷排放,非根际

逡逑之间（图９ｂ），对应占总菌范围为０．０２－０．４８％，与根际土壤相比，非根际的变化逡逑较大，前期处于少量存在，到成熟期后陡然增加。稻田非根际土壤的产甲烷古菌逡逑与甲烷氧化菌的变化规律具有显著正相关（Ｒ２＝０．７６４，邋ｐ＜０．０１邋）。逡逑结合稻田土壤甲烷排放通量分析表明，稻田根际土壤的甲烷氧化菌Ｐ／７７０４基逡逑因的丰度与对应时期甲烷排放没有相关性，而非根际中与甲烷排放呈显著负相关逡逑（Ｒ２＝０．４５１，ｐ＜０．０１）。并且，非根际土壤的的甲烷氧化菌与产甲烷古菌在整个生逡逑长期的变化规律相似。Ｆｅｎｇ指出，生物黑炭能减少ＣＨ４排放是由于产甲烷古菌逡逑与甲烷氧化菌的丰度都增加，只是甲烷氧化菌增长的幅度更大１５７］，这与本试验非逡逑根际的土壤结果相似。逡逑八邋３邋ａ逦Ｉ邋ＤＢ0邋ＳＢ１邋Ｂ３２逡逑逦逡逑２．５逦ｊ邋丁逡逑Ｉ：逦ｉ

【参考文献】