本文關(guān)鍵詞： 生物炭 磷素/鉀素有效性 解磷/解鉀微生物 微生物多樣性 種群結(jié)構(gòu)　出處：《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：磷素和鉀素是作物生長(zhǎng)所需的重要營養(yǎng)元素。隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展,作物對(duì)磷素和鉀素的需求不斷增加。雖然土壤中磷素和鉀素的含量都十分豐富,但絕大部分都以鋁硅酸鹽等難溶形態(tài)存在,而能夠被植物直接利用的有效態(tài)磷素和鉀素十分不足。因此,絕大多數(shù)農(nóng)作物都要追施磷肥和鉀肥,然而肥料利用率低、過度施肥都嚴(yán)重阻礙了環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此,提高土壤中磷素和鉀素的有效性,以及高效利用磷肥與鉀肥成為當(dāng)今農(nóng)業(yè)的重要課題。自然界中存在著大量的有助于磷素與鉀素向有效態(tài)轉(zhuǎn)化的微生物,即解磷微生物和解鉀微生物。并有研究證明,生物炭可以調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì),進(jìn)而影響土壤的微生物群落結(jié)構(gòu),甚至影響微生物的功能與活性。本論文在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究在土壤中添加生物炭能否影響土壤的微生態(tài)環(huán)境,有助于解磷菌和解鉀菌生長(zhǎng),從而促進(jìn)無效態(tài)的磷素和鉀素向有效態(tài)轉(zhuǎn)化,以提高土壤磷素和鉀素的有效性。為證明以上假設(shè),本論文開展了三部分試驗(yàn)內(nèi)容,包括田間試驗(yàn)、土壤室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)和細(xì)菌培養(yǎng)試驗(yàn)。其中,田間試驗(yàn)地點(diǎn)選在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)的北山玉米連作長(zhǎng)期定位試驗(yàn)田,選擇不同配置的三種施肥處理(不施肥、施氮鉀肥和施氮磷鉀肥),并且分別添加或不添加玉米秸稈生物炭,以考察生物炭與不同施肥處理對(duì)玉米養(yǎng)分吸收、棕壤土理化性質(zhì)以及棕壤土微生物多樣性的影響；土壤室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)選擇紅壤、棕壤和鹽堿土三種不同土壤,分別添加濃度為0 t/hm2、10t/hm2、20 t/hm2和40t/hm2的稻殼生物炭,在28℃和15℃下晝夜交替培養(yǎng)9周,以考察不同施炭梯度對(duì)不同土壤的理化性質(zhì)和微生物多樣性的影響；細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)選擇解鉀細(xì)菌Bacillus mucilaginosus AS1153為實(shí)驗(yàn)菌株,在其生長(zhǎng)過程中分別添加玉米秸稈生物炭、玉米穗軸生物炭、稻殼炭和竹子生物炭,以考察不同原料的生物炭對(duì)解鉀菌株B. mucilaginosus AS1153的細(xì)胞生長(zhǎng)的影響,并且在其生長(zhǎng)過程中分別添加清洗過的玉米秸稈生物炭以及其清洗溶液,以考察玉米秸稈炭本身及其表面物質(zhì)對(duì)解鉀菌株B. mucilaginosus AS1153的細(xì)胞生長(zhǎng)的影響。田間試驗(yàn)和室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,土壤添加生物炭能夠有效地調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì)。首先,土壤pH與含水量是影響土壤環(huán)境的兩個(gè)重要因素。適宜的土壤pH有助于推動(dòng)土壤養(yǎng)分元素的化學(xué)行為,并且可以促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán)過程中相關(guān)微生物的生長(zhǎng)與活性。同樣,適宜的土壤含水量可以使作物根際范圍內(nèi)的水分更充足,更有利于礦質(zhì)元素的釋放與遷移,從而能夠更好的被作物以及微生物所吸收。本論文中土壤添加生物炭后,可以有效調(diào)節(jié)土壤的pH和含水量,并且可以使土壤pH持續(xù)升高。進(jìn)一步,本論文驗(yàn)證了生物炭可以顯著提高土壤有效磷和速效鉀的含量,并且經(jīng)過計(jì)算,有效磷和速效鉀的增加量高于生物炭本身所帶入的有效磷和速效鉀的含量。其次,添加生物炭可以顯著提高土壤微生物量碳、土壤微生物量磷的含量以及土壤磷酸酶的活力。這在一定程度上可以說明,生物炭促進(jìn)了士壤微生物和解磷微生物的生長(zhǎng),并且增強(qiáng)了解磷微生物的活性。另外,在田間試驗(yàn)中土壤有效磷、土壤微生物量磷的含量以及土壤磷酸酶的活力的變化趨勢(shì)與土壤含水量具有相關(guān)性,這進(jìn)一步說明添加生物炭可以調(diào)節(jié)棕壤的理化性質(zhì),如pH和含水量,為微生物提供有利的生長(zhǎng)環(huán)境,提高其活性,進(jìn)而提高了土壤磷素與鉀素的有效性。已證明生物炭可以提高土壤磷素與鉀素的有效性后,本論文進(jìn)一步考察了玉米對(duì)磷素和鉀素的吸收情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,土壤添加生物炭后,可以顯著提高玉米莖葉和籽粒中磷的含量；并且可以顯著提高玉米籽粒中鉀的含量。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果與土壤微生物多樣性的檢測(cè)結(jié)果相結(jié)合,說明生物炭可以通過調(diào)節(jié)土壤的理化性質(zhì),進(jìn)而有效的影響土壤微生物的群落結(jié)構(gòu),并且促進(jìn)或加速紅壤與鹽堿土的微生物群落結(jié)構(gòu)在一定程度上向棕壤轉(zhuǎn)變,形成更加肥沃的土壤微生物區(qū)系,并且生物炭對(duì)紅壤的影響更為明顯。生物炭在培養(yǎng)前期提高了三種土壤中的硫桿菌屬(Thiobacillus)的比例：紅壤和鹽堿土中的假單胞菌屬(Pseudomonas)以及紅壤中的黃桿菌屬(Flavobacterium)的比例。這三種菌屬包含了許多典型的解磷細(xì)菌。雖然這種影響在培養(yǎng)前期更明顯,而且不能一直持續(xù),但在一定程度上說明了,生物炭對(duì)一部分解磷細(xì)菌是有促進(jìn)作用的,進(jìn)而促進(jìn)土壤的磷素有效性。細(xì)菌培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,不同原料制成的生物炭對(duì)解鉀細(xì)菌Bacillus mucilaginosus AS 1153細(xì)胞生長(zhǎng)的影響程度是不同的,并且試驗(yàn)中所有生物炭,都對(duì)Bacillus mucilaginosus AS 1153細(xì)胞生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。其中玉米秸稈生物炭通過促進(jìn)解鉀細(xì)菌細(xì)胞生長(zhǎng)的效果最明顯,并且其表面營養(yǎng)物質(zhì),和玉米秸稈生物炭本身都具有促進(jìn)解鉀細(xì)菌Bacillus mucilaginosus AS 1153細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。綜上,土壤添加生物炭可以有效調(diào)節(jié)紅壤、棕壤和鹽堿土的理化性質(zhì),如pH和含水量等,進(jìn)而在短期內(nèi)促進(jìn)或加速紅壤與鹽堿土的微生物群落結(jié)構(gòu)在一定程度上向棕壤的微生物群落結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,形成更加肥沃的土壤微生物區(qū)系。并且為部分解磷細(xì)菌和解鉀細(xì)菌提供有利的生長(zhǎng)環(huán)境,促進(jìn)其生長(zhǎng)以及增強(qiáng)其活性。從而提高土壤磷素與鉀素的有效性,并且促進(jìn)玉米對(duì)磷素和鉀素的吸收。
[Abstract]:In this paper , we studied the effects of phosphorus and potassium on soil microbial community structure and microbial diversity . The results show that the soil pH and moisture content are two important factors affecting soil environment . The microbial community structure of red soil , brown soil and saline - alkaline soil can be effectively regulated , such as pH value and water content , so as to promote or accelerate the microbial community structure of red soil and saline - alkali soil to some extent to form more fertile soil microbial flora .

【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S158

【參考文獻(xiàn)】

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