【摘要】：生物炭是生物質在缺氧條件下高溫(300℃)熱解產(chǎn)生的一類具有孔隙度高、比表面積大、穩(wěn)定性強的富碳型多功能材料,其在土壤肥力保持、質地改良及污染修復等方面的潛力被廣泛關注。有關生物炭的土壤生態(tài)調控功能目前尚未形成統(tǒng)一定論,探索生物炭土壤輸入的農(nóng)學效應和生態(tài)響應特征,系統(tǒng)揭示其潛在功能及調控機制,對于農(nóng)業(yè)合理利用生物炭具有積極意義。本研究采用土壤培養(yǎng),結合qPCR檢測及PLFAs分析等方法,觀測不同原料生物炭、改性生物炭添加條件下,土壤真菌細菌群落結構、模式線蟲活動及病原菌侵染行為的變化特征,探索其可能的作用機制。主要研究結果如下:(1)生物炭輸入顯著提高土壤pH值、電導率(EC)和銨態(tài)氮含量,降低了硝態(tài)氮含量。與不施用(CK:pH7.79)相比,pH升高至7.87-8.35,電導率增加1.17%-65.79%,作用大小表現(xiàn)為MBC(玉米秸稈生物炭)PBC(花生殼生物炭)BBC(竹屑生物炭)ABC(楊木屑生物炭)。添加生物炭土壤銨態(tài)氮含量增加12.74%-159.2%,土壤硝態(tài)氮降低68.83%-78.02%。氧化與氮素負載改性,顯著增強生物炭對土壤有機質及氮素養(yǎng)分的調節(jié)作用,與未改性生物炭相比,氧化改性生物炭(HPBC)和載氮生物炭(NPBC)施用分別顯著提高土壤有機質含量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),硝態(tài)氮、銨態(tài)氮含量分別增加提高11.28~27.72g·kg~(-1),0.26~1.53g·kg~(-1)。(2)施用PBC、MBC和ABC對土壤微生物量、土壤細菌量有促進作用,但其增加幅度隨生物炭濃度的升高呈現(xiàn)降低趨勢,而添加BBC則會顯著降低土壤微生物總量、土壤細菌量;PBC、MBC、ABC和BBC對土壤真菌/細菌比有顯著的促進作用,適量添加生物炭(20.0、40.0、80.0 g·kg~(-1))會促進真菌繁殖,但大量(160 g·kg~(-1))添加PBC、BBC會顯著抑制真菌生長;施入生物炭后,生物炭引起土壤酸堿度、土壤電導率等的指標變化是導致土壤細菌真菌群落變化的主要因素,適量施加ABC、PBC相比于BBC、MBC更有利于土壤細菌、真菌群落結構的發(fā)展。(3)生物炭顯著抑制線蟲的生長和繁殖,相對于無生物炭環(huán)境,線蟲體長分別下降了8.7%-28.0%,后代數(shù)量下降了19.1%-41.21%,抑制效果表現(xiàn)為ABCBBCMBCPBC。但四種生物炭對線蟲沒有劇烈的氧化毒性,其所含的揮發(fā)性物質或氣味可刺激線蟲嗅覺,線蟲對其具有一定趨向性;PBC處理線蟲差異表達基因數(shù)和特有基因數(shù)均低于ABC、BBC和MBC處理。ABC、BBC和MBC處理對線蟲差異表達基因功能的影響基本相同,主要包括細胞代謝過程、初級代謝、氮素代謝、細胞組分生化合成、有機物的循環(huán)代謝等。PBC處理影響線蟲差異表達基因的多肽生物合成與代謝、氮素和有機氮化物的代謝與合成、酰胺化合物的合成與代謝功。所有生物炭處理的線蟲體內差異表達基因調控的代謝反應通路相同,perm、col、vit、rpl、rps等家族基因表達受影響顯著,基因表達差異是線蟲表型變化的原因之一。(4)土壤添加生物炭對番茄幼苗立枯病菌的侵染具有顯著的阻控作用,較無生物炭處理,延遲番茄幼苗立枯病發(fā)病時間1-3天,降低發(fā)病番茄幼苗的AUMPC值,降低立枯絲核菌對番茄幼苗的侵染率,且生物炭低量(20、40 g·kg~(-1))施用防控效果優(yōu)于高量(80、160 g·kg~(-1))處理。改性與未改性生物炭均在20 g·kg~(-1)施用量下對番茄幼苗立枯病防治防治效果最佳。HPBC和NPBC的效果由于PBC。
【圖文】：

圖 1- 1 研究技術路線圖Fig 1-1 Flow chart of the study method究目的與意義究揭示不同原料生物炭對土壤真菌、細菌群落、秀麗隱桿線蟲活動和病菌）侵染行為的影響特征，，明確其主要調控因素和響應機制，評估生物統(tǒng)的安全性，為生物炭的農(nóng)學應用提供理論基礎。

沈陽農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文表 2- 2 生物炭相對原子比Table 2-2 Relative atomic ratio of biochar生物炭相對原子比（％）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
【學位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S154.1

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