生物炭基肥对植烟土壤微生物功能多样性的影响

为探讨生物炭基肥对植烟土壤化学特性及微生物功能多样性的影响,通过大田试验,研究了施用不同量生物炭基肥（0、0.9、1.5、2.1 t·hm-2）后土壤养分和微生物群落功能多样性的变化。结果表明,添加生物炭基肥显著提高了土壤有机碳（SOC）、微生物量碳（MBC）和微生物量氮（MBN）含量,较对照分别提高了23%~40%、8%~49%和49%~97%,降低了矿质氮含量,降低范围30%~49%。微生物功能多样性结果显示,生物炭基肥可以增强土壤微生物对碳源的利用程度（AWCD）,显著增加Shannon多样性指数（H）、Simpson多样性指数（D）和McIntosh多样性指数（U）,降低了Shannon均一性指数（E）。主成分和热图分析表明,单施化肥处理和增施少量生物炭基肥处理（0.9 t·hm-2）的土壤微生物碳源利用差异较小,随着生物炭基肥用量的增加,土壤微生物群落碳源利用的分异程度加剧。研究认为,施用生物炭基肥提高了植烟土壤肥力,增加了微生物碳源利用能力和功能多样性,施用量1.5 t·hm-2即可对烟田土壤养分及生物学特性有较好的改善作用。      

基于盆栽试验的施用烟秆生物炭对植烟土壤呼吸速率的影响

为探索烟秆生物炭对植烟土壤呼吸速率的影响机制,采用盆栽试验在烟草不同生育期测定了土壤呼吸速率、温度和含水率。结果表明,不同施肥措施条件下,植烟土壤呼吸速率随烟草生长发育进程的推进变化明显,烟苗移栽后60 d呼吸速率降至最低,移栽后90 d达到峰值。施用生物炭的土壤呼吸速率均大于不施用生物炭和常规施肥。土壤含水率和温度双因素模型能够更好地表征土壤呼吸速率的变化。各处理土壤呼吸速率温度敏感性系数为2.36~9.41,施用生物炭降低了土壤呼吸速率对土壤温度的敏感程度。常规施肥+12 g/kg生物炭、常规施肥+24 g/kg生物炭、常规施肥-纯氮5%+12 g/kg生物炭、常规施肥-纯氮10%+24 g/kg生物炭处理的土壤呼吸速率与阳离子交换量均呈显著负相关。土壤pH、有机质(除不施肥CK外)、碱解氮、速效磷、速效钾均与土壤呼吸速率呈负相关。因此,添加适量的生物炭可以促进土壤呼吸速率的提高。     

化肥减量配施生物炭对植烟土壤氮素淋失的影响

为明确化肥减量和添加生物炭对植烟土壤氮素淋失的影响,采用室内土柱试验,研究了不同施肥处理（常规施肥,化肥减量30%,化肥减量30%+5%生物炭,不施肥）下,褐土、红壤、紫色土中有效氮淋失量变化。结果表明,淋洗前期各形态氮的淋失量较大,随时间推移逐渐减弱。淋失的氮主要为可溶性总氮及硝态氮。与常规施肥相比,化肥减量处理的可溶性总氮、硝态氮、铵态氮淋失量分别减少12.0%~21.8%、8.9%~22.5%、12.7%~25%;化肥减量+生物炭的处理能够明显延缓土壤中氮素淋失出现的时间,可溶性总氮、硝态氮淋失量分别减少26.6%~35.4%、36.5%~59.2%。总之,化肥减量或添加生物炭能减少土壤中可溶性总氮及硝态氮的淋失量。     

生物质炭对植烟土壤质量及烤烟生长的影响

采用大田试验,在当地习惯施肥的基础上,添加不同比例的生物质炭(2.25、4.50 t/hm²),探讨了生物质炭对植烟土壤理化性质及烤烟生长的影响。结果表明,施加生物质炭影响了植烟土壤的理化性质,主要体现在0~10 cm土层。与对照相比,生物质炭处理提高了0~10 cm土层土壤田间持水量、总孔隙度、土壤pH、有机质和土壤CEC,同时还提高了土壤硝态氮、有效磷、速效钾的含量,降低了土壤容重及铵态氮的含量,且高施炭量的处理效果显著。生物质炭能促进烤烟生长过程中对钾元素的吸收,降低打顶后烤烟磷、氮元素的吸收及干物质的积累。与CK相比,移栽后90天,根干物质量在2.25和4.50 t/hm²水平下分别下降了5.58%和7.50%,茎和叶的干物质量虽有所下降,但各处理间差异不显著。     

不同施肥措施对植烟土壤生物学特性和速效养分的影响

通过两年盆栽试验,研究增施不同有机物料对植烟土壤生物学特性和速效养分的影响。结果表明,与纯施化肥相比,增施芝麻饼肥显著增加土壤碱解氮和速效磷含量,增施生物炭显著增加速效钾含量;增施腐熟秸秆土壤蔗糖酶活性显著提升12%,芝麻饼肥和生物炭处理脲酶活性均显著增加19%,生物炭处理过氧化氢酶活性显著增加27%。增施腐熟秸秆土壤微生物生物量碳最高,达到234.52 mg/kg,生物炭处理土壤微生物生物量氮最高,达到35.29 mg/kg。细菌为植烟土壤可培养菌中的优势菌,增施生物炭显著提升可培养细菌数量,增施腐熟秸秆显著提升可培养真菌和放线菌数量。总体来看,增施不同有机物料能改善土壤生物学特性,增加速效养分含量,从而改善植烟土壤质量。     

生物炭用量对植烟土壤碳库及烤后烟叶质量的影响

以云烟 97为研究对象,通过大田试验,于 2013年在陕西汉中研究了花生壳生物炭不同用量对植烟土壤碳库及烤后烟叶品质的影响。结果表明:(1)添加生物炭提高了植烟土壤全碳、易氧化活性有机碳、可溶性有机碳、有机碳矿化速率、土壤碳库活度、碳库活度指数和土壤碳库管理指数。(2)添加生物炭增加了烤后烟叶中 Nic、K+和 Cl-的含量,其含量随着生物炭用量的增加而增加,适量添加生物炭可以改善烤后烟叶单料烟评吸质量。(3)以常规施肥配施生物炭用量 600kg/hm2的处理效果最好。(4)过量的生物炭可能会对烤后烟叶品质造成负面影响,需进一步开展增施生物炭配减氮肥技术研究。      

生物炭类型对植烟土壤碳库及烤后烟叶质量的影响

  目的  为研究不同材料来源生物炭对植烟土壤碳库及烤后烟叶品质的影响。  方法  以云烟97为研究对象,于2013年在陕西汉中进行大田试验,试验设置四个处理:T1常规施肥;T2（T1+花生壳生物炭600 kg/hm2）;T3（T1+稻壳生物炭600 kg/hm2）;T4（T1+麦秸生物炭600 kg/hm2）。  结果  （1）施加生物炭后,土壤有机碳矿化速率、土壤水溶性碳、土壤易氧化有机碳、土壤碳库指数显著增加,但土壤微生物生物量碳含量下降。（2）施加生物炭能降低烟叶总糖、还原糖含量,降低烟叶钾氯比、糖碱比,但可以增加烟碱含量,提升烟叶两糖比。（3）花生壳生物炭对土壤易氧化活性有机碳含量和土壤碳库管理指数的提升效果最好,对土壤改良效果明显。同时,也提高了烟叶钾含量。（4）麦秸生物炭显著地增加了土壤全碳含量,但也增加了烟叶烟碱含量,对烟叶品质造成了一定的负面影响。  结论  施用生物炭有利于活化土壤碳库,但不同材料来源的生物炭对烟叶品质影响不同。      

不同种类有机肥对植烟土壤生物学特性及烤烟产质量的影响

为探究有机肥施用对广元植烟土壤的改良效果,采用大田试验,以纯施化肥为对照,研究了配施菜籽饼肥（T1）、芝麻饼肥（T2）、农家肥（T3）、高碳基肥（T4）对植烟土壤酶活性、可培养微生物数量、根际土壤微生物碳代谢特征及烤烟产质量的影响。结果表明,施用有机肥能够提高移栽后60d土壤酶活性,增加土壤细菌、真菌、放线菌数量,明显提高烟叶产量、产值,协调化学成分,以T3农家肥处理提质增产效果最显著,产量、产值分别增加214.91 kg/hm2、7 225.39元/hm2。不同配施处理,以T1处理菜籽饼肥土壤蔗糖酶活性最高,较对照提高了74.03%,T3处理农家肥对提高土壤脲酶活性作用明显,较对照提高42.42%;有机肥施用明显提高土壤真菌和放线菌数量,且T3处理农家肥显著增加细菌、真菌、放线菌数量,与对照相比增幅分别为44.50%、100.79%、162.45%;施用有机肥能提高根际土壤微生物碳代谢活性,尤其是T3处理农家肥AWCD值、Shannon指数、Simpson指数高于其他处理,氨基酸类、羧酸类碳源利用率分别较对照提高49.26%、60.56%。综上,配施农家肥效果最好。     

施用生物炭和秸秆对植烟土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

为揭示生物炭与腐熟小麦秸秆对植烟土壤团聚体的影响机制,有效改良植烟土壤,以许昌烟田土壤为研究对象,对常规施肥(CK)、常规施肥+生物炭(T1)、常规施肥+腐熟秸秆(T2)、常规施肥+生物炭+腐熟秸秆(T3)4个处理的0～10、10～20和20～30 cm土层团聚体稳定性及有机碳分布进行分析。结果表明:(1)施用生物炭和秸秆可以显著增加0～20 cm土层中0.500～1.000 mm粒级团聚体含量(质量分数),显著降低0.250 mm粒级团聚体含量,其中生物炭与秸秆配施处理表现最好。(2)与对照相比,施用生物炭和秸秆显著增加0～20 cm土层中平均质量直径(Mean Weight Diameter,MWD)、几何平均直径(Geometric Mean Diameter,GMD)、大于0.250 mm粒级团聚体含量(0.250 mm Water-stable Macroaggregate,WR0.250)和水稳系数(Water Stability Coefficient,K),显著降低破坏率(Percentage of Aggregate Disruption,PAD)、土壤不稳定团粒指数(Unstable Aggregate Index,E_(LT))和分形维数(Fractal Dimension,D);其中生物炭与秸秆配施处理的MWD、GMD、WR0.250和K值在0～10 cm土层中最高,而PAD、ELT和D值在0～10 cm土层中最低。(3)施用生物炭和秸秆显著提高0～30 cm土层各粒级团聚体有机碳含量,以单施生物炭处理各粒级团聚体有机碳含量最高。(4)施用生物炭和秸秆可提高0～30 cm土层大团聚体有机碳贡献率,其中生物炭与秸秆配施处理的提高幅度最大。因此,生物炭与秸秆配施处理可明显提高0～20 cm土层大团聚体含量和团聚体稳定性;单施生物炭处理可有效增加0～30 cm土层土壤总有机碳含量和各粒级团聚体有机碳含量。     

施用生物炭对Cd污染土壤生物学特性及土壤呼吸速率的影响

[目的]为研究施用生物炭对Cd污染土壤生物学特性及土壤呼吸速率的影响。[方法]于2016年采用盆栽试验（每盆装土25 kg）,外源添加Cd 0 mg/kg （G0）、30 mg/kg （G1）、60 mg/kg （G2）,分别添加生物炭0 g/kg （T0）、10 g/kg （T1）、20 g/kg （T2）,二因素试验共计9个处理,分别为:G0T0、G0T1、G0T2、G1T0、G1T1、G1T2、G2T0、G2T1、G2T2。测定不同时期的土壤微生物数量,土壤微生物生物量碳、氮,土壤酶活性及土壤呼吸速率。[结果]土壤脲酶活性、土壤细菌、放线菌数量和土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量和土壤呼吸速率均随施加Cd浓度的升高呈现降低的趋势,随生物炭的施用而显著增加,且均在移栽后55 d达到较高水平。土壤呼吸速率随生育期的延长呈升高的趋势,在Cd污染严重的土壤中,土壤呼吸速率随生物炭施用量的增加显著提高。[结论]施用生物炭能明显改善Cd污染土壤的生物学特性,提高土壤呼吸速率,从而达到改善Cd污染土壤质量的目的。      

功夫菊酯对植烟土壤酶活性的影响

采用室内模拟方法,研究了不同浓度功夫菊酯对植烟土壤脲酶和过氧化氢酶活性的影响。结果表明,功夫菊酯对脲酶的活性产生显著影响,呈现出"激活→抑制→恢复→再激活"现象;功夫菊酯对过氧化氢酶活性影响不太明显,与对照组相比,在培养初期(1～5 d),只有低浓度(1.0 mg/kg)功夫菊酯对过氧化氢酶活性产生较显著的影响,影响大体趋势表现为"激活→抑制"现象。     

烟草秸秆生物有机肥对植烟土壤交换性盐基的影响

为保育与修复植烟土壤,合理施用烟草秸秆生物有机肥,实现烟区的可持续发展,采用田间试验的方法,研究了烟草秸秆生物有机肥对植烟土壤交换性盐基的影响。结果表明,不同用量烟草秸秆生物有机肥对植烟土壤交换性盐基和物理性状有明显的影响,其中以施用1500 kg/hm²烟草秸秆生物有机肥保育与修复植烟土壤的效果最好,施用3000 kg/hm²烟草秸秆生物有机肥改良植烟土壤结构的效果最好。因此,生产上应以实际的土壤状况来确定适宜的施肥量,一般状况的植烟土壤以施用1500 kg/hm²烟草秸秆生物有机肥为宜;板结、黏重的植烟土壤以施用3000 kg/hm²烟草秸秆生物有机肥为好。     

油菜秸秆生物炭对植烟红壤养分及细菌群落多样性的影响

为了解不同用量油菜秸秆生物炭还田对土壤养分及细菌群落多样性的影响,田间设置3个处理,CK:常规施肥(对照);T1:CK+4.5 t/hm~2油菜秸秆生物炭;T2:CK+9 t/hm~2油菜秸秆生物炭,测定并比较了各处理的土壤pH、有机质、速效养分以及细菌群落多样性。结果表明:(1)与CK相比,T1、T2处理的0~20和20~40 cm土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量显著提高,40~60 cm土壤的显著降低;(2)与CK相比,T1和T2土壤细菌组成更为相似,土壤OTU数目均较CK显著增加,增幅分别为28.59%和33.82%,然而仅T2处理的细菌群落丰度和多样性较CK增加;(3)在门水平上,土壤中相对丰度前3位的优势菌群与土壤有效磷和速效钾含量呈显著正相关。综上所述,施用油菜秸秆生物炭可以显著增加0~20、20~40 cm土壤有机质和速效氮、磷、钾含量,增加土壤细菌群落多样性,其中常规施肥结合施用9 t/hm2秸秆生物炭的效果更为理想。     

施肥对植烟土壤重金属输入的影响

采用调研和取样分析方式,研究了环神农架地区4县烟叶生产的主要肥水管理方式和4类16种主要烟用肥料的重金属含量,估算了该区烟叶生产对7种植烟土壤重金属(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb)的输入及不同肥料对重金属输入的影响.研究结果显示,16种肥料中以Cr,Ni和Pb的检出率最高,均为93 75%,Cd的检出率最低,仅在两个磷肥样品中检出,检出率为12 50%;4类主要肥料种类中,钾肥中各种重金属含量均较低,不会对土壤中重金属积累造成影响,而磷肥中多种重金属含量较高,尤其是Cd的含量,最高可达0 88 mg/kg,大量施用磷肥有可能对烟叶中Cd含量的控制造成不利影响;环神农架地区烟草生产每季对Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb的平均输入量分别约为12 96,5 67,11 55,50 03,4 98,0 05,19 16 g/hm2,4类肥料中,磷肥是主要的重金属元素携入者,对除Zn以外其他6种元素的输入贡献率均在50%以上,烟草专用肥是Cr和As(除磷肥以外)的主要携入者,对两元素的平均输入贡献率在40%以上,饼肥则是Cu和Zn的主要携入者,对两元素的输入平均贡献率接近50%.     

微生物菌剂对植烟连作土壤酶活性的影响

采用盆栽试验,研究了微生物复合肥、摩西球囊霉、幼套球囊霉、根内球囊霉对烤烟连作土壤酶活性的影响.结果表明:1)微生物复合肥、摩西球囊霉和根内球囊霉处理的脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,幼套球囊霉处理的脲酶和磷酸酶活性,CK的脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性均在烤烟整个生育期中呈"升-降-升-降"的双峰变化趋势,且它们均在移栽后65 d和98 d时出现活性高峰.2)与CK相比,微生物复合肥、摩西球囊霉、幼套球囊霉均能不同程度地提高连作土壤中蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性,而根内球囊霉只对连作土壤中蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性有明显的提高作用.综合评价不同微生物菌剂处理对烤烟连作土壤中4种酶活性的影响,认为微生物复合肥、摩西球囊霉改善烤烟连作土壤酶活性的效果较好,其次为幼套球囊霉和根内球囊霉.3)4种酶的相关分析显示,蔗糖酶与磷酸酶和过氧化氢酶与脲酶呈极显著正相关,脲酶与磷酸酶、蔗糖酶呈显著正相关,表明4种酶之间在酶促反应时存在着相互促进的作用.     

有机肥对植烟土壤氮素供应及土壤性状的影响

通过田间试验研究了前作和当季作物施用腐熟猪粪、菜籽饼和腐熟秸秆对土壤供氮状况及土壤性状的影响。结果表明:①在烟草移栽后35d,前作施用有机肥的土壤中硝态氮含量明显高于当季施用有机肥的土壤,而在移栽后63d则相反;前作施用有机肥处理的土壤供肥规律与烟草的需肥规律较为吻合;②采收结束时,除当季施用腐熟猪粪的处理外,施用有机肥的其他处理与对照相比土壤容重降低,土壤孔隙度提高。因此,烟草的前作施用有机肥有效地改善了烟株生长的土壤环境。     

增碳减氮对植烟土壤微生物的影响

为探究不同增碳减氮措施对植烟土壤养分及微生物群落结构的影响,以云烟116为研究对象,设置常规施肥(CF)和3个增碳减氮处理[常规施肥减氮10%,分别加施菇渣有机肥750kg/hm²(MO)、高碳基肥600kg/hm²(HB)、生物有机肥750 kg/hm²(BO)],测定其土壤碳氮养分及微生物群落结构。结果表明,MO处理土壤全碳和有机质含量较常规施肥CF分别显著增加了23.62%和25.05%;与CF相比,MO处理酸杆菌门、绿弯菌门两个优势菌门相对丰度更高,慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)相对丰度也明显高于其他处理;HB处理上述菌群相对丰度仅次于MO处理,BO处理上述菌群相对丰度最低,而镰刀菌属、腐质霉属等致病菌属在HB处理中相对丰度最低。研究表明,菇渣有机肥配合减氮措施在促进土壤碳、氮养分释放,改善土壤微生物群落结构,提升养分利用率方面效果最佳。     

有机物料对植烟土壤速效养分含量的影响

为探讨烟田中有机物料的养分释放问题,用砂滤管模拟的方法研究了几种常用有机物料施入紫色土烟田后土壤pH、有效氮、速效磷、速效钾以及有机质组分当季的变化情况。结果表明,水稻秸秆、花生饼肥、猪粪、生物有机肥皆可不同程度地提高烟株移栽后30～60 d土壤环境中有效氮、速效磷、速效钾的含量,保持土壤肥力及改善有机质品质。其中,花生饼肥提高土壤有效氮含量的幅度最大,其次为生物有机肥,且两者皆能在第60 d时适时下降,而生物有机肥保持土壤肥力及改善有机质品质效果最佳。     

不同富钾土壤调理剂对植烟土壤供钾特性和烟叶品质的影响

为探究在中耕培土期追施富钾土壤调理剂对烤烟生产的影响,利用矿物钾肥(水热法)、木本泥炭基腐植酸钾、矿物钾肥(煅烧法)部分替代追肥中的KNO_3或K_2SO_4,研究其对烤烟根区土壤pH、钾含量及烤烟不定根生物量和烟叶品质的影响。结果表明,在中耕培土期追施富钾土壤调理剂能显著提高采烤结束时烟株根区土壤pH,促进烟株不定根发育及地上部分生物量的增加,效果为矿物钾肥(水热法)木本泥炭基腐植酸钾矿物钾肥(煅烧法)。追施矿物钾肥(水热法)及木本泥炭基腐植酸钾能显著提高耕层土壤速效钾(0~15 cm土层)、缓效钾(15~30 cm土层)及中下部烟叶中的钾含量,其0~15 cm土层速效钾含量分别高于对照13.55%、12.10%,15~30 cm土层缓效钾含量分别高于对照19.73%、18.90%,中下部烟叶钾含量分别高于对照21.58%、15.68%。追施矿物钾肥(水热法),中、下部烟叶烟碱含量较对照分别降低21.47%、17.02%。在酸化植烟土壤上,中耕培土期间追施矿物钾肥(水热法)及木本泥炭基腐植酸钾后能改善土壤供钾能力,改良土壤酸化,提高烤烟不定根生物量及烟叶品质。     

不同硫酸钾用量对植烟土壤细菌群落的影响

为研究不同硫酸钾用量对植烟土壤微生物的影响,采用连续8年田间定位试验分析了土壤细菌群落多样性。对各处理植烟土壤16S rRNA V3~V4区进行高通量测序,得到各处理植烟土壤细菌群落的α多样性指数、群落种类组成及丰度信息,并对群落组成及丰度进行了PCA聚类分析及UPGMA聚类分析,将排名前十优势细菌门与土壤pH、土壤酶活性、钾和硫含量进行相关性分析。结果表明：（1）与空闲地相比,不施肥连年栽烟土壤细菌数量降低;而施肥处理中,K₂O的投入量为247.57 kg/hm²,S的投入量为125.46 kg/hm²时,细菌群落丰度、多样性和均匀度明显增加。（2）不同处理的土壤中变形菌门、酸杆菌门和放线菌门均为优势菌群,随着硫酸钾施用量的增多,酸杆菌门相对含量明显减少,而变形菌门与放线菌门均呈不同程度增加趋势。（3）细菌群落相似性分析结果表明,长期施用硫酸钾能显著改变土壤群落组成。（4）相关性分析表明,土壤pH、土壤蔗糖酶、脲酶活性、钾和硫含量对于该地区土壤细菌群落的丰度、多样性及优势种群相对丰度起着重要作用。