【摘要】：設施蔬菜地生產(chǎn)因其集約化程度高、復種指數(shù)高、單位產(chǎn)量高、經(jīng)濟效益高、受季節(jié)影響小等優(yōu)點,在我國的種植面積持續(xù)擴大。但是不合理的輪作、大量氮肥施用使得土壤出現(xiàn)嚴重的次生鹽漬化、酸化、板結(jié)化等土壤退化現(xiàn)象,乃至土傳病害頻繁發(fā)生引起蔬菜減產(chǎn)或絕產(chǎn)。近年來,一種稱為強還原土壤滅菌(Reductive Soil Disinfestation,RSD)的退化蔬菜地土壤修復技術快速發(fā)展,該技術采用短期淹水(或覆膜)并添加有機物料的方法,制造強還原環(huán)境來快速修復退化設施蔬菜地土壤,達到消除連作障礙、殺滅土傳病害、提高作物產(chǎn)量的目的。因此,研究RSD方法的修復效果及修復過程的環(huán)境效應十分必要。為此,本研究選取退化設施蔬菜地土壤為研究對象,采用有機物料+淹水RSD法及有機物料+飽和水覆膜RSD法對退化土壤進行修復,比較上述兩種RSD法修復效果及修復過程中溫室氣體的排放規(guī)律,明確生物炭添加對于RSD修復過程中溫室氣體的減排效果及機制,把握RSD法修復前后土壤溫室氣體排放功能微生物及總細菌、總真菌群落的變化規(guī)律。本研究結(jié)果如下:(1)盆栽實驗和田間實驗結(jié)果顯示,有機物料+淹水RSD法和有機物料+飽和水覆膜RSD法修復退化設施蔬菜地土壤,均能顯著改善土壤退化現(xiàn)象,兩種方法對于土壤理化性質(zhì)改善和土傳病原菌殺滅效果無明顯差異。兩種RSD法修復過程中土壤溫室氣體排放規(guī)律不一致,其中有機物料+飽和水覆膜RSD法修復過程中處理的土壤N2O累計排放量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,而有機物料+淹水RSD法修復過程中N2O累計排放量逐漸上升,然后維持恒定;兩種方法RSD修復過程中土壤CH4累計排放量均呈逐漸上升趨勢,憑借較強的還原環(huán)境,有機物料+飽和水覆膜RSD法修復過程中CH4排放量上升速率顯著高于有機物料+淹水RSD法。相關功能微生物分析顯示,在退化設施蔬菜地強還原修復過程中,反硝化微生物一氧化氮還原酶活性可能決定著土壤N2O排放規(guī)律,而產(chǎn)甲烷古菌活性可能決定著土壤CH4排放規(guī)律。(2)RSD法修復(i)顯著降低了土壤細菌和真菌豐度。(ii)顯著提高了土壤細菌群落豐富度而降低其群落均勻度。(iii)降低了土壤真菌群落豐富度而顯著提高其群落均勻度。(iv)改變了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)和組成。其中隸屬于Bacteroidetes 的 Macellibacterides和Bacteroides、隸屬于 Firmicutes的Bacillus和Clostridium、隸屬于Euryarchaeota的MethanosarcineI等細菌類群相對豐度顯著上升;而隸屬于 Proteobacteria 的 Nitrosomonadaceae、,隸屬于 Actinobacteria的Nocardioides和Arthrobacter等細菌類群相對豐度顯著降低。(v)改變了土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和組成。其中Ponturostyla,Scizoplasmodium等7個真菌屬相對豐度呈上升趨勢,而Chaetomium等3個屬相對豐度呈下降趨勢。(vi)相比于有機物料+淹水RSD法,有機物料+飽和水覆膜RSD法修復對于土壤真菌豐度抑制更為顯著,而有機物料+淹水RSD法與有機物料+飽和水覆膜RSD法修復對退化設施蔬菜地土壤細菌和真菌群落多樣性和群落結(jié)構(gòu)無顯著影響。(3)施加5%生物炭提升了土壤pH、改變了反硝化關鍵功能微生物豐度,緩解了土壤退化的同時也有效降低了退化設施蔬菜地土壤及其強還原修復過程中的N2O排放。施加生物炭顯著改變了土壤norB和nosZ基因,線性回歸分析表明,非強還原修復過程和強還原修復過程中土壤N20排放的微生物機理不同,前者顯著受nosZ基因豐度影響,而后者顯著受norB基因豐度影響。通過上述研究,我們探明了有機物料+淹水和有機物料+飽和水覆膜這兩種RSD方法修復過程中的溫室氣體排放規(guī)律及其微生物學機制,明確了 RSD法修復對退化設施蔬菜地土壤微生物群落的影響,明確了生物炭對于退化設施蔬菜地土壤及RSD法修復過程中N2O減排效果及機制。上述研究為RSD法施用的環(huán)境效應評價提供了基礎,也為RSD法在退化設施蔬菜地土壤中的規(guī)模化應用提供數(shù)據(jù)支撐。
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X144;X172
【圖文】：

逑總的來說，土壤中Ｎ２０的主要來源于生物途徑，主要產(chǎn)生途徑有硝化作用、反逡逑硝化作用和硝化微生物的反硝化作用（圖１－１）。硝化過程和反硝化過程一般是土逡逑壤Ｎ２０產(chǎn)生的主要途徑；而在厭氧環(huán)境中，反硝化作用是Ｎ２０產(chǎn)生的主要途徑逡逑（Ｚｈｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１３）0逡逑’邐１邋ＮＨ，邋１逡逑0７逡逑丨ＮＨ：ＯＨ丨ｉ邋１邋Ｎ？０邋Ｉ邐x夯體義縣�、一．￣辶x縣睿海耄睿蓿櫸澹弁咭躉⑸锏姆聰躉鰨義希ュ澹邋五邋五邋五義希卞澹危�，－邋１－邋Ｕd澹

本文編號：2806077