生物质炭化还田作为土壤改良与循环农业的技术途径分析

循环农业与绿色低碳是生态文明建设的重要途径。生物质炭化还田在土壤改良与循环农业等方面具有良好的发展潜力。土壤中施入生物质炭是通过改善土壤理化性质、提高土壤肥力、修复土壤污染等方式对农业土壤生态系统功能产生影响。围绕生物质炭理化特性及炭化还田改良土壤这一基本途径,系统分析了生物质炭用于改良土壤的研究现状,明确了生物质炭改良植烟土壤所具有的突出优势,提出了生物质炭化还田技术利用模式,探讨了生物质炭在植烟土壤保育和营养管理等方面的潜力。

基于高通量测序的生物炭施用量对植烟土壤细菌群落的影响

以烤烟K326根系土壤为研究对象,对原始土壤(OEE)、不施用生物炭(CK)以及3个生物炭施用量递增处理(0. 75、1. 5、2. 25 t/hm^2)的根系土壤进行高通量测序,分析细菌群落多样性及组成,以期为生物炭改良山地土壤提供参考。结果表明,与CK相比,生物炭处理细菌Chao1、Shannon指数均有所降低,但生物炭的施入对放线菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、装甲菌门(Armatimonadetes)的群落丰度有明显的提高作用,而对酸杆菌门(Acidobacteria)的群落丰度则表现出抑制作用,对螺旋体菌门(Saccharibacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、变形菌门(Actinobacteria)群落丰度的促进或抑制作用因施用量不同而不同。生物炭处理之间细菌优势菌门组成相似度较高,与OEE细菌优势菌门组成相似度较低,与CK细菌优势菌门组成相似度较OEE高,但较其他生物炭处理低。

生物炭对烤烟成熟期根际真菌群落结构的影响及功能预测分析

为探究植烟土壤中真菌群落结构和功能类群对生物炭的响应,采用大田试验的方式,分别设置CK(常规施肥)和T(常规施肥+750 kg·hm^(-2)生物炭)两组试验,研究了土壤真菌群落结构,并用FUNGuild对真菌进行功能预测。结果表明,在移栽后105 d,添加生物炭处理的烟株株高和中部叶叶长、叶宽较CK分别提高了2.34%、1.71%和5.48%。添加生物炭处理土壤的pH、速效钾、有效磷、有机质含量较CK处理分别显著提高了0.52个单位、11.14%、7.90%和11.76%(P<0.05)。测序结果表明,土壤中优势真菌门类为子囊菌门(Ascomycota)、毛霉菌门(Mucoromycota)、一种SAR超类群(SAR-k-NORANK)和担子菌门(Basidiomycota),平均相对丰度分别为84.78%、5.96%、2.66%和2.29%,施加生物炭提高了毛霉菌门和担子菌门的丰度,升幅分别达到了54.02%和31.49%,子囊菌门的相对丰度较CK处理降低了1.20%。FUNGuid分析结果表明,施加生物炭后,土壤中病理营养型真菌丰度降低了62.07%,腐生营养型真菌丰度升高了69.80%。对烤后烟叶进行分析发现,烟叶总糖、还原糖和钾含量均有显著提高(P<0.05),增幅分别为16.47%、10.82%和11.78%,烟碱、总氮和蛋白质含量分别提高了2.65%、2.24%和2.14%,氯含量降低了1.46%。研究表明,施加生物炭可以增加土壤微生物对腐生物质的分解速率,提高土壤养分含量并促进物质循环,改善烟株性状,提升烤后烟叶品质,同时可以降低烤烟的病害风险。

减氮配施生物炭基肥对蜜柚土壤理化性质及酶活性的影响

【目的】研究减氮配施生物炭基肥对蜜柚果园土壤理化性质、土壤酶活性的影响,以期为蜜柚果园土壤质量提升提供理论依据。【方法】试验于2020年12月—2021年11月在江西井冈蜜柚科技小院试验基地进行,设不施肥(CK)、优化施肥(OF)、优化施肥+生物炭(BOF)、生物炭基肥替代20%氮肥(BF20%)、生物炭基肥替代40%氮肥(BF40%)、生物炭基肥替代60%氮肥(BF60%)、生物炭基肥替代80%氮肥(BF80%)共7个处理,分析了减氮配施生物炭基肥条件下井冈蜜柚果园土壤理化性质指标及土壤酶活性。【结果】生物炭基肥的施用可以有效降低土壤容积质量,提高土壤孔隙度、含水率及田间持水量,随着生物炭基肥施用量的增加改良效果愈佳;生物炭基肥处理显著提高了土壤pH值,改良了土壤酸碱性,促进了土壤中微量元素有效性的提升,以BF40%处理效果最佳,土壤pH值较OF处理提高了27.22%,土壤交换性钙、交换性镁含量较OF处理分别提高了93.17%、48.81%;生物炭基肥能够显著提高土壤硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、蔗糖酶、过氧化氢酶的活性,整体以BF40%处理的土壤酶活性相对较高;相关性分析表明,土壤容积质量、孔隙度、含水率及田间持水量之间存在显著的相关关系,土壤酶活性与其对应的土壤养分之间有着显著的正相关关系。【结论】生物炭基肥能够有效改善土壤孔隙结构,改良土壤酸性,有效提升土壤养分及酶活性,以BF40%处理效果最佳。

烤烟叶片氯密度高光谱预测模型的建立

连续2a设置烤烟3个品种处理和3个地点处理,提取10个植被指数[修正三角形植被指数(Modified triangular vegetation index,MTVI)、归一化植被指数1(Normalized difference vegetation index 1,NDVI1)、归一化植被指数2(Normalized difference vegetation index 2,NDVI2)、新型植被指数(New vegetation index,NVI)、比值植被指数1(Ratio vegetation index 1,RVI1)、比值植被指数2(Ratio vegetation index 2,RVI2)、比值植被指数3(Ratio vegetation index 3,RVI3)、水分指数(Water index,WI)、归一化色素叶绿素植被指数(Normalized chlorophyll pigment vegetation index,NCPI)、简单比值水分指数(Simple ratio water index,SRWI)],用一元线性回归模型、多元线性回归模型、BP神经网络模型分别对烤烟叶片氯密度进行估算,比较其对烤烟叶片氯密度的预测效果。结果表明, NDVI2 、 NVI、RVI2、RVI3、NCPI、SRWI 6个植被指数与烤烟叶片氯密度均极显著相关,相关系数均> 0.680 。一元线性回归模型、多元线性回归模型、BP神经网络模型的决定系数分别为0.617、 0.617 、0.868,其均方根误差分别为1.573、1.577、0.828。BP神经网络的预测效果比一元线性回归模型、多元线性回归模型预测效果好。

高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响

【目的】探究施用高碳基土壤修复肥对烤烟根际土壤细菌群落结构及烟叶产值的影响。【方法】采用田间试验方式,分别设置高碳基土壤修复肥0 kg·hm^(-2)(CK)和600 kg·hm^(-2)(T)2组处理。【结果】烟株移栽90 d后,T处理显著提高了土壤有机质含量(23.59%)、碱解氮含量(17.41%)、pH值(1.07个单位)和含水率(24.17%);显著提高了土壤蔗糖酶活性(97.65%)、中性磷酸酶活性(363.64%)、脲酶活性(356.60%)和过氧化氢酶活性(19.02%);显著增加了细菌Chao指数、Observed_OTUS和Shannon指数,降低了Simpson指数。其中GAL15菌门、芽单胞菌门和硝化螺旋菌门相对丰度显著减少;奇古菌门相对丰度显著增加;显著提升了烟叶经济性状,上等烟比例和产值分别提高12.74%和12.15%。【结论】施加高碳基土壤修复肥改变了土壤细菌群落结构,增加了土壤养分含量及酶活性,改善土壤pH值,提高了烤后烟叶品质。