秸秆还田对植烟土壤酶活性及细菌群落多样性的影响

为明确秸秆还田的烟田土壤微生态效应,通过3年定位试验研究了不同用量小麦及玉米秸秆还田对植烟土壤酶活性及细菌群落多样性的影响。结果表明,秸秆还田可不同程度提高土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶及脲酶活性。玉米秸秆还田的土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性高于等量小麦秸秆还田处理。与对照相比,玉米及小麦秸秆中低量(4500及1500 kg/hm~2)还田后土壤的细菌群落多样性下降,而高量(7500 kg/hm~2)还田后则不变或稍有增加。此外,高量玉米秸秆还田与其他处理间的土壤细菌群落相似系数仅为0.57,表明其群落结构变化较大。而且低、中、高量玉米秸秆还田土壤DGGE图谱中的特异条带分别属于乳酸球菌(Lactococcus)、不可培养细菌(Uncultured bacterium)及硝化螺菌(Nitrospira)。可见,两种秸秆还田均能提高植烟土壤的蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,且玉米秸秆在高量还田后可增加土壤细菌群落的丰度及多样性。     

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。      

秸秆还田和腐熟有机肥对植烟土壤养分、酶活性及微生物多样性的影响

为探讨不同有机物料对植烟土壤的改良效应,通过2015—2017年的田间定位小区试验,研究了水稻秸秆、玉米秸秆、烟草秸秆还田和腐熟有机肥对植烟土壤养分、酶活性、微生物数量和功能性菌群的影响。结果表明:秸秆还田和腐熟有机肥可提高土壤速效钾、有机碳、有效锌、有效镁和有效硼含量(质量分数);土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性呈增加趋势,较对照分别提高55.0%、25.1%和129.5%,以腐熟有机肥处理的效果最好。秸秆还田和腐熟有机肥处理的土壤微生物OTUs总量为8 038～8 643,较对照提高7.4%～15.5%。施用腐熟有机肥还提高了土壤微生物群落多样性和丰富度,降低固氮菌微生物的相对丰度;而秸秆还田降低了土壤硝化功能菌和反硝化功能菌微生物的相对丰度,提高固氮菌微生物的相对丰度和土壤微生物固氮水平。秸秆还田和腐熟有机肥可降低土壤中烟草致病菌的相对丰度,腐熟有机肥处理较对照降低37.9%,且降低烟草感病风险的效果优于秸秆还田。综合分析,腐熟有机肥还田比秸秆还田对烟叶生产更为有利。     

有机物料对植烟土壤养分、酶活性和微生物群落功能多样性的影响

  目的  为探究有机物料施用对土壤养分和生物学特性的影响。  方法  采用盆栽试验,研究了草炭、花生壳炭、蒸汽爆破烟梗和玉米秸秆对植烟土壤的影响,采用BIOLOG ECO平板培养技术分析了土壤微生物群落功能多样性。  结果  施用有机物料能够显著提高土壤有机碳、速效氮、速效磷和速效钾含量;汽爆玉米秸秆处理土壤MBC、MBN含量及脲酶、蔗糖酶活性提高幅度最大。BIOLOG分析结果表明,有机物料提高了土壤微生物AWCD和多样性指数。主成分分析结果表明,生物炭促进了以羧酸类和多聚物类物质为碳源的微生物的生长,汽爆玉米秸秆有利于以碳水化合物类、氨基酸类、酚酸类和胺类物质为碳源微生物的生长。  结论  施用有机物料可提高植烟土壤养分含量,改善土壤微生态环境,其中以汽爆玉米秸秆效果最好。      

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。     

厌氧消毒对植烟土壤质量及细菌群落结构的影响

为了解添加不同有机物料的土壤厌氧消毒(Anaerobic soil disinfection,ASD)对土壤质量及细菌群落结构的影响,设置了烟梗、水稻秸秆、菜粕、米糠、甘蔗渣5种有机物料和不添加物料(CK1)的ASD处理,以原始土壤为对照(CK),分析了不同处理的土壤质量和细菌群落结构。结果表明,与CK相比,ASD处理均可显著提高土壤pH,降低土壤EC和Eh,改善土壤养分,其中添加烟梗显著提高了速效钾、有机质的含量,菜粕显著提高了全氮、有机质、速效氮含量及过氧化氢酶以及脲酶的活性。利用16SrDNA对土壤细菌测序表明,ASD显著改变了细菌门类水平上各种群的比例,其中添加菜粕和烟梗的ASD处理微生物构成与CK、CK1差异较大,厚壁菌门及其门下厌氧型细菌梭菌科、瘤胃菌科和耐受性细菌芽孢杆菌科的相对丰度显著增加,而其土壤青枯菌数量却显著降低。总的来看,添加不同有机物料的ASD对植烟土壤的理化性状和细菌群落结构可产生显著不同的影响,其中添加菜粕和烟梗的ASD明显改善土壤养分,影响了土壤细菌群落结构组成及其多样性,厌氧和耐受型细菌丰度大幅增加,青枯菌数量减少。     

烟秆生物质炭对烟草根际土壤养分及细菌群落的影响

通过田间小区试验研究了不同生物质炭用量对植烟土壤养分、微生物多样性和菌群丰度的影响。结果表明,梯度施入烟秆生物质炭提升了酸性土壤pH,促进了土壤有机质及全氮的积累,随着生物质炭用量的加大,土壤pH、有机质含量均有逐步升高的趋势,土壤速效钾释放速率也得到提高。施用烟秆生物质炭后,烟草根际土壤的微生物种类(OTU数)提高了26.4%。优势菌种中,变形菌门所占比例最大,达到47.19%~54.32%。生物质炭施用下,部分有利植物生长的促生菌呈增长趋势。将烟秆生物质炭用于烟田土壤改良,既可提升土壤肥力,又可缓解烟秆不合理利用导致的环境污染问题,但烟秆生物质炭推广应用还有一定的局限性。     

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。     

两种生物炭对植烟土壤生物学特性的影响

目的:研究花生壳生物炭和烟秆生物炭对植烟土壤生物学特性的影响。方法:选用品种为中烟100,在河南郏县开展大田试验。试验设四个处理,分别为:CK不施肥、T1为常规施肥、T2为花生壳生物炭+常规施肥、T3为烟秆生物炭+常规施肥,生物炭的用量均为6000kg/hm~2。结果表明:施用生物炭增加了植烟土壤细菌数量,尤其是在移栽后45d～75d,细菌数量提高幅度较大;施用生物炭增加了土壤真菌数量,烟秆生物炭在烟株生长前期作用明显,而花生壳生物炭在烟株生长后期作用明显;施用烟秆生物炭有增加放线菌数量的趋势,而花生壳生物炭对放线菌数量影响不明显。施用花生壳生物炭增加了植烟土壤微生物生物量碳含量,而烟秆生物炭降低了烟株生长后期的微生物生物量碳含量;施用烟秆生物炭增加了微生物生物量氮含量。施用生物炭增加了前期微生物生物量碳和微生物生物量氮的比值,降低了后期微生物生物量碳和微生物生物量氮的比值。施用生物炭增加了植烟土壤全碳和全氮含量,以花生壳生物炭效果明显。结论:施用花生壳生物炭和烟秆生物炭对植烟土壤的生物学特性有较好的改良作用。     

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。     

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。     

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。     

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。      

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。     

PGPR菌剂配合化肥减施对植烟土壤nosZ型细菌群落的影响

研究化肥减施情况下PGPR（plant growth promoting rhizobacteria）菌剂对植烟土壤反硝化作用的微生物调控机制，为植烟土壤科学施肥、培肥地力提供理论依据。本试验在四川攀枝花米易县的传统烤烟种植区通过化学分析和末端限制性长度多态性分析手段（T-RFLP）分别对PGPR菌剂配合化肥减肥处理下的植烟土壤理化性质及土壤nosZ型细菌群落组成和多样性进行研究。结果表明，与常规施肥相比，PGPR菌剂配合化肥减施的处理土壤pH和碱解氮含量显著提高，有机质、全氮含量提高但未达显著水平，部分处理速效磷、速效钾含量显著提高。PGPR菌剂配合化肥减施改变了nosZ型细菌的物种组成，Rhodobacter（红杆菌属）和Bacterium（杆菌属）为5个施肥处理共有的优势菌属，而Bradyrhizobium（慢生根瘤菌属）和Azospirillum（固氮螺菌属）仅为施用PGPR菌剂处理的优势菌。全量化肥配施PGPR菌剂处理下的Shannon多样性指数和均匀度显著低于其他处理，其他各处理细菌群落多样性之间无显著差异。冗余分析表明，土壤pH、有机质和速效钾是影响植烟土壤nosZ型细菌群落结构变化的主要因子。综上所述，PGPR菌剂配合化肥减施影响了土壤理化性质进而导致土壤nosZ型细菌群落结构组成发生改变。     

饼肥和腐殖酸对植烟土壤养分及烤烟生长影响

１９９７～１９９８年通过盆栽试验,对纯施化肥、饼肥与化肥配合、不同种类腐殖酸与化肥配合情况下烟叶土壤营养状况、烤烟生长状况和烤后烟叶化学成分进行分析研究。结果表明：施用腐殖酸和饼肥可使土壤ｐＨ值下降,改善水肥条件,优化烟草生长环境,从而促进烟草早发快长;烟叶干物质积累和烟草根系体积明显增加,并对后期叶绿素ａ降解和成熟落黄有较好的作用;能够促使烟叶化学成分更加协调,提高烟叶质量。结果还表明,Ａ类腐殖酸优于其它腐殖酸,且与饼肥施用效果近似,但它们在有些方面的作用各有侧重     

丛枝菌根真菌对植烟土壤磷含量及烟株养分吸收的影响

为明确菌根化烟苗移栽后的菌根效应,通过大田试验研究了3种氮肥水平(45,67.5和90 kg/hm2)下菌根化烟苗对植烟土壤磷含量及烤烟旺长期氮、磷营养吸收的影响.结果表明:①烤烟接种Arbuscular mycorrhizal(AM)真菌在45和67.5 kg/hm2施氮水平下对植烟土壤及烟株磷含量影响较小,但在90 kg/hm2水平下能有效提高磷含量;②不同施氮水平下,接种摩西球囊霉Glamus mosseae( Gm01)显著降低了烤烟根、茎、叶氮含量,但接种Glamus mosseae( Gm02)仅在90 kg/hm2施氮水平下达到显著水平;③不同施氮水平下,接种AM真菌均有效降低烤烟的氮磷比,其中,Glamus mosseae( Gm01)的菌根效应较佳.可见,不同施氮水平影响AM真菌的菌根效应,但不同来源的摩西球囊霉(Glamus mosseae)对烤烟的作用效果有一定差异.     

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。     

秸秆还田对植烟土壤有机质及团聚体特征的影响

通过2010—2012年的秸秆还田定位试验,利用干、湿筛法研究了不同用量小麦以及玉米秸秆还田后对植烟土壤有机质和团聚体特征的影响。结果表明,随着秸秆还田量的增加,土壤有机质含量、团聚体平均重量直径（MWD）及几何平均直径（GMD）有所增加,但不同秸秆还田对土壤有机质及团聚体特征的效果不同。干筛法测得土壤团聚体的分形维数随两种秸秆还田量增加而减少,湿筛法测得高量玉米秸秆还田（7500 kg/hm²）较低量秸秆还田（1500 kg/hm²）处理的团聚体分形维数显著降低,同时分形维数随着小麦秸秆还田量的增加而降低。等量玉米秸秆较小麦秸秆在提高土壤有机质含量及团聚体特征方面效果较好。土壤有机质与干筛测得MWD及GMD呈极显著正相关,与干筛测得分形维数呈极显著负相关,与湿筛测得GMD及>0.25 mm团聚体含量呈显著性的正相关。总之,通过秸秆还田可增加土壤有机质含量,影响团聚体分布并提高团聚体稳定性。