秸秆降解复合菌系的鉴定及其菌剂应用效果

[目的]防止秸秆资源浪费,解决秸秆降解问题,探究微生物降解条件下秸秆降解效率。[方法]通过富集驯化培养,从腐熟好的秸秆堆肥中筛选具有降解能力的菌株,构建出具有降解能力的复合菌系ZM-10,对其进行16S rDNA测序,确定系统发育地位。以液体摇瓶发酵产滤纸酶活性(FPA)变化为评价依据,设置单因素试验优化复合菌系ZM-10的产纤维素酶条件及固态菌剂发酵条件,制备出降解效率最佳的发酵菌剂,用于小白菜盆栽试验。[结果]组成复合菌系ZM-10的菌株分别为枸橼酸杆菌(Citrobacter cronae)、芽孢杆菌属(Bacillus velezensis)、台湾假单胞菌(Pseudomonas taiwanensis)、臭苣苔属菌(Myroides odoratus)、克雷伯氏菌属(Klebsiella sp.)。复合菌系ZM-10固态最佳发酵条件包括:培养基配方为玉米秸秆粉4.00 g、麦麸2.67 g、花生片粉2.67 g、豆粕2.67 g,最佳外加碳源为0.3%乳糖,最佳外加氮源为0.3%蛋白胨,最适培养条件为接种量24%、干燥温度60℃、发酵时间6 d,固态菌剂最适载体为生物炭,最佳负载量m(生物炭)∶m(复合菌液)为1∶1.375。盆栽试验表明,施用复合菌剂的处理下小白菜的株高、叶面积、根冠比、Vc含量、可溶性固形物含量等指标均高于对照。[结论]本试验成功构建了高效降解秸秆的复合菌系ZM-10及菌剂,并验证了菌剂对小白菜生长发育的积极影响,为解决秸秆资源浪费和作物生产效率提供了新思路。

蚯蚓原位堆肥与生物炭对黄瓜根结线虫及根际微生物的影响

随着保护地蔬菜连年连茬种植,土壤中的根结线虫大量繁殖,根结线虫病的发生普遍,已经严重危害保护地蔬菜的安全生产。生物防治因其不危害土壤安全被认为是防治根结线虫病的最优措施。目前关于蚯蚓原位堆肥和生物炭联合作用下对黄瓜根结线虫及根际微生物的影响鲜有报道。为探明蚯蚓原位堆肥和生物炭联合作用下对根结线虫和土壤微生物的影响机制,本试验以黄瓜连作土壤为研究对象,以连续3年种植黄瓜的设施土壤为供试土壤,供试黄瓜品种为“德尔99”,试验设计4个处理,分别为对照(CK);V(蚯蚓原位处理);B(生物炭3 t·hm^(-2));VB(蚯蚓原位+生物炭3 t·hm^(-2))。结果表明:蚯蚓原位+生物炭处理在整个时期对黄瓜根结数量有显著的防治作用,其中在盛果期和拉秧期虫口减退率分别达66.51%、80.42%,植株发病率仅13.33%,防治效果达78.57%。另外,蚯蚓原位堆肥处理、生物炭处理对根结线虫的防治效果分别为71.42%、-35.71%,可见单独施用生物炭并不能防治黄瓜根结线虫,但是蚯蚓原位+生物炭处理对根结线虫防治效果显著。采用高通量测序技术结果表明,对于黄瓜连作土壤根际细菌而言,蚯蚓原位+生物炭与对照相比,VB处理的Ace指数、Simpson指数、Shannon指数均显著高于CK处理,分别高44.84%、45.63%和15.01%(P<0.05)。对于黄瓜连作土壤根际真菌而言,与对照相比,各处理也增加了土壤真菌群落的丰富性和多样性。相关性分析结果表明,细菌中放线菌门(Actinobacteriota)、髌骨菌门(Patescibacteria)与黄瓜根结数量呈显著负相关(P<0.05);真菌中丝壳属(Kernia)、未分类的小囊菌属(unclassified-f-Microascaceae)黄瓜根结数量呈显著负相关(P<0.05)。

不同蚯蚓堆肥方式配施生物炭对设施土壤肥力水平及西瓜产量和品质的影响

为研究蚯蚓原位堆肥配施生物炭和异位堆肥配施生物炭对改良土壤的效果,提出一种显著改善土壤质量及增加作物产量品质的堆肥应用方式。此试验在宁夏贺兰产业园内连续3年连作的设施土壤中实施,供试西瓜品种为黄金宝。试验设计7个处理:对照(CK),未添加蚯蚓原位堆肥与生物炭;T1,蚯蚓原位堆肥;T2,蚯蚓异位堆肥(以牛粪为基肥,将蚯蚓置于其中,消解所得的产物即为蚯蚓粪,而后均匀撒在栽培垄上);T3,蚯蚓原位堆肥+生物炭1.5 t/hm^(2);T4,蚯蚓异位堆肥+生物炭1.5 t/hm^(2);T5,蚯蚓原位堆肥+生物炭3.0 t/hm^(2);T6,蚯蚓异位堆肥+生物炭3.0 t/hm^(2)。异位堆肥处理为每一茬均匀撒施蚯蚓腐熟的蚯蚓粪,原位堆肥处理只在试验开始前引入蚯蚓,之后只施加牛粪。结果表明:蚯蚓原位堆肥配施生物炭和异位堆肥配施生物炭均显著降低了土壤的pH值、EC值,提高了土壤速效氮、速效磷、速效钾和有机质的含量,并且提高了土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性(P<0.05)。其也能促进植株生长,提高叶片的光合作用,提高西瓜果实中可溶性糖、可溶性固形物、维生素C的含量,并且使果实中有机酸和硝酸盐的含量下降。相较于蚯蚓异位堆肥,原位堆肥在提升土壤肥力水平、西瓜产量和品质方面效果更优,经过隶属函数分析,T5处理最好,也就是蚯蚓原位堆肥配施生物炭3.0 t/hm^(2)。因此,在生产实践中推荐使用蚯蚓原位堆肥。

不同物料配施对微咸水灌溉黄瓜土壤质量及产量的影响

针对中国北方地区淡水资源短缺,微咸水代替淡水长期灌溉而引发的盐渍化土壤改良问题,该研究以黄瓜“德尔99”为试材,通过连续四茬(2018—2020年)定位试验,探究了土壤增施蚯蚓堆肥(W)、脱硫石膏(DG)或二者配施(DG+W)对微咸水灌溉下土壤理化性质、微生物群落及黄瓜产量的影响,并将其纳入土壤质量指数(Soil Quality Index,SQI),与黄瓜产量进行拟合分析。结果表明:1)施用脱硫石膏+蚯蚓堆肥处理可显著提升土壤速效氮、速效磷、速效钾和有机质含量,与比未处理土壤(CK)相比分别增加了61.63%、23.46%、55.35%和55.45%,可显著降低土壤的pH值和土壤电导率(Electrical Conductivity,EC)(P<0.05);2)施用脱硫石膏+蚯蚓堆肥处理的Chao1指数、Sobs指数和Shannon指数显著高于CK,土壤微生物多样性显著提高;3)连续种植四茬后,脱硫石膏+蚯蚓堆肥配施处理的黄瓜产量与对照(CK)相比,分别增加了8.9%、3.1%、18.67%和13.71%;土壤综合质量指数(SQI)与黄瓜产量呈显著正相关关系。试验结果表明,蚯蚓堆肥与脱硫石膏能够协同提升微咸水灌溉下土壤综合质量与设施黄瓜产量,该研究可为中国北方地区微咸水灌溉下设施蔬菜的可持续生产和盐碱地改良提供理论参考。