生物炭基肥对植烟土壤养分及根际真菌群落结构与功能影响分析

植烟土壤生物学特性对土壤肥力和土壤养分循环非常重要,是评价土壤肥力的重要生物学指标。探讨减氮条件下配施生物炭基肥对秦岭烟区植烟土壤养分、酶活和真菌群落组成的影响,以期为植烟土壤养分高效利用和根际微生物态菌群结构改善提供理论依据。采用随机区组试验设计,设置两个试验处理:常规施肥(CK),750 kg·hm^(-2)生物炭基肥+常规施肥减氮10%(ST)。在烟苗移栽后75 d采集土壤样品,利用高通量测序技术对植烟根际土壤真菌群落及环境因子进行分析。生物炭基肥能够提高土壤的基础理化性质,增加真菌群落的α多样性,改变真菌群落结构;生物炭基肥能够降低子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、毛霉菌门(Mucoromycota)等优势菌门的相对丰度,增加芽枝菌门(Blastocladiomycota)、镰刀菌属(Fusarium)的相对丰度,同时降低植烟土壤根际病理营养型真菌的相对丰度,在植物生长发育过程中对植物病害有一定的抵御作用。根际土壤真菌群落结构的改变是多因子共同作用的结果,相关性分析表明,门水平下真菌大多与土壤理化性质呈正相关关系。研究结果说明,施用生物炭基肥有利于土壤养分的固持作用,显著改善烟株根际微生物群落结构,增加优势微生物相对丰度,降低病理营养型真菌的相对丰度。

减氮条件下生物炭基肥对土壤养分及细菌群落结构的影响

【目的】探究减氮条件下生物炭基肥对植烟土壤养分及细菌多样性和群落的影响。【方法】设置对照施肥(CK)、常规施肥减氮10%+0.6 t·hm^(-2)生物炭基肥(T1)、0.9 t·hm^(-2)生物炭基肥(T2)和1.2 t·hm^(-2)生物炭基肥(T3)4个大田试验处理,研究土壤速效养分及根际土壤细菌群落结构和功能的变化规律。【结果】施加生物炭基肥显著促进烟株生长,T2处理对烟株农艺性状的提升最明显;各处理土壤有机质和速效养分含量较CK处理均显著升高,其中T2处理土壤有机质含量较CK处理增加了27.63%;T3处理土壤容积质量较CK处理降低了16.46%。施加生物炭基肥对土壤细菌群落组成产生了显著的影响,增加了变形菌门的相对丰度,降低了酸杆菌门的相对丰度,纤线杆菌纲和放线菌纲的相对丰度显著提高,拟杆菌纲相对丰度降低,相关性分析表明,绿弯菌门受土壤理化性质的影响较大,与土壤理化指标均显著相关。【结论】生物炭基肥可以显著提高减氮条件下的土壤养分积累并保障烟株成熟期养分需求,改善土壤功能细菌群落结构。

不同年限烤烟连作对土壤养分和微生物变化的影响

为探究烤烟连作障碍的关键影响因素及规律,对汉中地区种植5种不同年份处理:连作0 a(CK)、连作2 a(T1)、连作4 a(T2)、连作6 a(T3)和连作8 a(T4)的烤烟土壤进行了土壤理化性质、微生物多样性及群落结构变化的分析。结果显示:烤烟土壤有机质、土壤pH和总碳含量随着种植年限的增加而降低;T4处理相比于CK处理,土壤有机质、土壤pH和总碳含量分别减少8.34%、25.39%和25.20%;土壤中细菌和真菌多样性及丰富度均呈现先增加后减少的趋势,其中细菌优势菌门为放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门;真菌优势菌门为子囊菌门、担子菌门和毛霉菌门,相比于CK处理,T3处理下微生物相对丰度变化较大,其中放线菌门、厚壁菌门和担子菌门变化幅度分别为4.04%、6.24%和28.86%。结果表明,连作降低了土壤有机质含量、土壤pH和全碳含量,影响土壤微生物群落组成。

生物炭对青枯病烟株的根际土壤微生物群落结构调控机制分析

烟草青枯病是一种细菌性病害,对烟株生长危害严重,为探究烟株发病后土壤微生物群落结构变化及其生物学调控机制,采用大田试验方法,设置ZCTR(常规施肥,健康烟株的根际土壤)、ZCSW(施加1.2 t·hm^(-2)生物炭,健康烟株的根际土壤)、QKTR(常规施肥,青枯病烟株的根际土壤)和QKSW(施加1.2 t·hm^(-2)生物炭,青枯病烟株的根际土壤)4个处理,研究细菌群落结构的差异。结果表明,生物炭施用后细菌α多样性升高,但差异不显著,细菌群落丰富度和菌群结构均有所改变。相同施肥条件下,青枯病烟株的根际土壤细菌α多样性和群落丰富度均小于健康烟株根际土壤;未添加生物炭的青枯病烟株根际土壤与健康烟株根际土壤相比,芽单胞菌门、酸杆菌门的丰度增加0.26、1.27个百分点,变形菌门、放线菌门的丰度降低1.08、0.14个百分点。施用生物炭后烟株的株高、叶长、叶宽、茎围分别较未添加生物炭处理增加了11.83%、16.88%、6.70%、10.80%,同时降低了烟株的病害指数,施加生物炭处理青枯病的发病率较未施加生物炭处理低9.1个百分点。研究表明,生物炭的施用会缓解青枯病带来的细菌丰富度下降,减少致病性细菌门类的相对丰度,并驱动功能促生性细菌(芽单胞菌门)相对丰度增加,从而降低青枯病发病率。研究初步明确了生物炭对植烟土壤青枯病微生态调控的作用机制。

生物炭与氮肥配施对植烟土壤微生物及碳氮含量特征的影响

土壤健康和化肥减施是实现绿色农业发展的基础,探究减施氮肥的同时添加生物炭对植烟土壤的影响对科学施肥具有重要意义。以烤烟“K326”根际土壤为研究对象,通过大田试验研究了烟株生育期内生物炭配合减氮措施对土壤养分、碳含量和土壤微生物群落的影响。生物炭配合减氮措施能够增加土壤中的有效磷含量,且以T3处理的增幅最大,达82.22%。在烟草4个生育期T4处理的速效钾含量分别较CK2显著增加了11.89%、35.11%、25.95%、15.85%。4个生物炭配合减氮措施处理的碱解氮含量较CK2分别增加了7.21%、8.03%、12.41%、12.76%。T3处理的全碳含量在烟草4个生育期较CK2分别显著增加了12.44%、18.48%、16.58%、6.15%。生物炭配合减氮措施能够提升土壤碳氮比,以T4处理最大,达到8.96。植烟土壤中土壤细菌的优势菌纲为放线菌纲(Actinobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和α-变形菌纲(Alphaproteobacteria),土壤真菌的优势菌纲为粪壳菌纲(Sordariomycetes)、散囊菌纲(Eurotiomycetes)和子囊菌门某纲(norank_p_Ascomycota)。较CK2处理,生物炭配合减氮措施会增加α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、纤线杆菌纲(Ktedonobacteria)、散囊菌纲(Eurotiomycetes)和子囊菌门某纲(norank_p_Ascomycota)的相对丰度,减少放线菌纲(Actinobacteria)及酸杆菌纲(Acidobacteria)的相对丰度。研究表明,生物炭配合减氮措施能够促进作物根际区域土壤碳氮平衡,改善植烟土壤根际微生态环境并提高土壤功能微生物相对丰度,提高养分利用效率,为植烟土壤氮肥高效利用和健康土壤培育提供理论依据。

滴灌条件下施用生物炭对土壤改良效果及氮肥利用率的影响

为解决河南登封植烟区长期施用化肥氮素造成的土壤品质退化、肥料利用效率低的问题,采用田间试验在滴灌和减氮条件下分别施用600、1 200和1 800 kg/hm2的生物炭,并测定了各处理植烟土壤的相关指标。结果表明:施用生物炭可以显著提高土壤C/N,且与常规对照(CK2)相比,滴灌下施用生物炭的各处理在烟株生长中后期土壤微生物量碳、氮和脲酶、蔗糖酶活性的提高幅度分别为24.68%～111.62%、36.10%～136.27%、1.02%～135.38%和34.26%～97.46%,且1 200 kg/hm2生物炭施用量对土壤改良的综合效果最好,其表观氮肥利用率达到68.01%。因此,在河南登封植烟区滴灌条件下施用生物炭可改善土壤品质,促进烟株对氮素的有效利用。

滴灌减氮下生物炭基肥对植烟土壤无机氮组分含量的影响

为探究滴灌条件下不同生物炭基肥施用量对植烟土壤氮素组分含量的影响,探索资源节约型和环境友好型减氮新途径。采用大田试验,在滴灌减氮条件下分别施用600,1200和1800 kg·hm-2生物炭基肥并对各处理植烟土壤氮素组成进行分析。结果表明,与常规对照处理相比,中高添加量的生物炭基肥能延缓硝态氮的淋失时间,显著提高土壤硝态氮含量;与对照相比,滴灌下施用生物炭基肥能显著提高移栽中后期的铵态氮、碱解氮、无机氮、全氮含量,且T3处理可提高66.59%,36.17%,59.4%和58.8%;减氮50%条件下,滴灌下施用生物炭基肥处理的农艺性状指标基本上均高于对照处理;滴灌下施用生物炭基肥能提高移栽后45~90 d的叶面积,满足烟株高产的需要。

烤烟连作条件下土壤微生物群落结构变化及驱动因素分析

为探究不同连作条件下烤烟土壤微生物群落结构变化特征及驱动因素,对秦岭腹地商洛地区连作Y1(烤烟种植1 a)、Y2(烤烟连作3 a)、Y3(烤烟连作5 a)和Y4(烤烟连作7 a)4种不同年份的植烟土壤进行了微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物多样性、群落结构变化及驱动因素的分析。结果显示:植烟土壤微生物生物量碳、氮和碳氮比随着种植年限的增加而减少,下降幅度分别为37.16%、20.40%和21.10%。土壤中细菌丰富度和多样性显著减少,其优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门和厚壁菌门,其相对丰度总和占比在80%及以上。在土壤中真菌丰富度显著增加,其优势菌门为子囊菌门、担子菌门和毛霉菌门,其相对丰度总和占比在90%及以上。在Y4连作条件下,土壤有益微生物门水平上相对丰度减少,如厚壁菌门和脱硫菌门,致病微生物门水平上相对丰度增加,如毛霉菌门和壶菌门。长期连作会导致土壤有益微生物相对丰度减少、致病微生物相对丰度增加、土壤微生物生物量碳氮比下降,进而增加烟株病害风险。因此,建立良好的耕作制度或构建微生物群落是缓解或解决连作烟田微生物群落结构失衡的关键技术途径。

不同土壤质地和含水率对炭基肥料氮素矿化的影响

为了探究土壤特性对炭基肥料氮素矿化的影响,采用室内培养和大田小区试验,分析了炭基肥在不同土壤质地(砂质壤土、粉砂质壤土、黏土)及含水率(80%、60%、40%田间最大持水量)条件下,氮素矿化动态变化特征。结果表明:在室内培养条件下,对于不同土壤质地,炭基肥在砂质壤土条件下矿化势最高,其次为黏土,最低的为粉砂质壤土;对于不同田间持水量,在粉砂质壤土条件下,炭基肥矿化势最高的为80%田间最大持水量(80%SMC),其次为60%SMC,最低的是40%SMC;在砂质壤土和黏土条件下,炭基肥的矿化势均表现为60%SMC>80%SMC>40%SMC。培养状态下粉砂质壤土、砂质壤土、黏土条件下最大氮素有效性分别是34.12%、56.31%、41.14%,而在大田条件下,炭基肥单季氮素最大矿化率在粉砂质壤土、砂质壤土、黏土3种土壤质地下分别是50.61%、32.27%、34.29%。

减氮条件下高碳基肥对烤烟土壤真菌群落结构及烟叶质量的影响

【目的】探究减氮条件下施用高碳基肥对烤烟根际土壤真菌群落结构及烟叶质量的影响,为南方烟区烟稻轮作土壤保育、微生物群落调控及提高烟叶质量提供理论参考。【方法】采用大田试验设计,设常规施肥对照(CK)和减氮条件下施用高碳基肥处理(T,较常规施肥减氮15%+高碳基肥600 kg/ha)。采用Illumina高通量测序技术对土壤真菌群落结构进行分析,应用NMDS分析和Pearson相关分析解析土壤真菌群落结构差异性及土壤养分与真菌丰度间的相关性,并测定烟叶化学成分和中性香气物质含量。【结果】减氮条件下施用高碳基肥可显著改善土壤质量(P<0.05,下同),与CK相比,T处理的土壤含水率、p H、有机质、碱解氮、微生物量碳和微生物量氮含量分别增加24.17%、20.42%、23.59%、17.41%、108.32%和92.24%。减氮条件下施用高碳基肥改变了土壤真菌群落多样性和丰富度,土壤真菌群落Simpson指数显著提高,可观察OTU数、Chao1指数和Shannon指数降低;也可改善根际真菌群落结构,尤其是功能微生物的相对丰度,如担子菌门(Basidiomycota)和子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度分别增加20.35%和4.63%。相关分析结果表明,土壤中担子菌门、油壶菌门(Olpidiomycota)和芽枝霉门(Blastochadiomycota)与土壤理化性质和微生物量碳氮显著相关。在烟叶质量方面,T处理的烤后烟叶总糖含量、还原糖含量、糖碱比、两糖比和中性香气物质总量分别增加18.26%、28.10%、30.98%、7.31%和13.11%。【结论】减氮条件下施用高碳基肥可改善南方烟区烟稻轮作土壤的理化性质,调节土壤真菌群落结构,也可协调烟叶化学成分,提高烟叶产量和质量。

基于ArcGIS的秦岭汉中植烟土壤养分现状及空间分布特征分析

通过分析秦岭汉中地区植烟土壤养分含量,为秦岭汉中植烟土壤科学施肥和土壤健康培育提供理论依据。运用统计学方法和ArcGIS软件分析秦岭汉中植烟土壤养分空间分布规律及特征。研究表明:秦岭汉中植烟土壤有机质、速效氮、有效磷、速效钾和pH平均值分别为16.69 g/kg、159.31 g/kg、43.34 mg/kg、375.22 mg/kg和pH 6.21;土壤有机质含量主要属于第4级别,所占比例为34.09%,速效氮主要属于第2级别,所占比例为46.59%,土壤有效磷、速效钾和pH主要属于第1级别,所占比例分别为38.64%、75.00%和23.86%;土壤各养分含量之间呈极显著正相关关系;从空间分布来看,土壤有机质含量和速效氮含量以南郑县和西乡县接壤地区最高,有效磷含量以宁强县和南郑县最高,速效钾含量以南郑县、宁强县和西乡县最高,pH等级以略阳县中南部、勉县南部、南郑县北部和西乡县中部最高。勉县、洋县、略阳县和西乡县土壤养分含量相对较低,南郑县和宁强县土壤养分状况相对较好,建议增施有机肥提升土壤有机碳含量,并减少化肥的施用,增强土壤固碳培肥能力。

不同海拔条件下烤烟成熟期根际土壤真菌群落结构及生态特征分析

为探究不同海拔条件下植烟土壤真菌群落结构特征,以及驱动真菌群落的主要生态因子,选取3个不同海拔高度ZL(800 m)、ZS(1 000 m)、ZH(1 200 m)的烤烟成熟期根际土壤,采用18S rRNA高通量测序对土壤真菌进行分析。结果表明,中低海拔土壤pH值和速效养分含量显著高于高海拔;中低海拔土壤真菌α多样性显著低于高海拔土壤;3个海拔条件下土壤优势菌门为子囊菌门、担子菌门和毛霉菌门等,其中,1 200m海拔担子菌门的丰度较800 m海拔提高了100.00%;1 000 m海拔捕虫霉门的相对丰度相较于1 200 m海拔提高了238.26%;聚类热图分析结果表明,担子菌门、Aphelidea与微生物量氮含量呈显著或极显著正相关,与速效钾含量和土壤温度呈显著负相关;芽枝霉门与pH值呈显著正相关,与微生物量碳氮比呈极显著正相关;捕虫霉门与碱解氮含量呈显著负相关;FUNGuild分析结果表明,1 000 m海拔土壤腐生营养型真菌相对丰度最高,达30.79%;1 200 m海拔病理营养型真菌丰度最高,达4.45%。烤烟成熟期根际土壤真菌多样性在不同海拔条件下表现出显著差异,土壤温度、速效钾含量和微生物量氮含量是引起土壤真菌群落结构及多样性变异的主要生态因子。

蒸汽爆破处理对烟梗理化特性和非挥发性有机酸含量的影响

研究了蒸汽爆破前后烟梗木质纤维素和非挥发性酸成分含量的变化,探索废弃烟梗的高效资源化利用途径。试验结果表明,随着汽爆压力和时间的增加,木质纤维素相对总量逐步增加且具有显著性,半纤维素和纤维素所占木质纤维素总和的比值随着蒸汽爆破时间和压力的增加,其含量逐步减少且具有显著性;木质素所占木质纤维素总和的比值随着蒸汽爆破时间和压力的增加,其含量逐步增加且具有显著性。烟梗经过汽爆处理后,其非挥发性有机酸、草酸、苹果酸相对含量显著性增加,在蒸汽压力1.4 MPa、保压10 min条件下,烟梗中非挥发性有机酸、草酸、苹果酸含量达到最多。烟梗经过蒸汽爆破处理后,烟梗中木质纤维素和非挥发性有机酸含量发生巨大的变化,为烟梗在农业资源利用方面提取提供了理论依据。

遵义烟区不同海拔下植烟土壤细菌群落及影响因素分析

为探究不同海拔下植烟土壤细菌群落结构特征及影响细菌群落结构的主要因素,在贵州省遵义地区选择海拔800(ZL)、1000(ZS)和1200m(ZH)的3块植烟土壤,采用16S rRNA通量测序法对植烟土壤微生物多样性进行分析。结果表明,ZL和ZH处理植烟土壤细菌α多样性均低于ZS处理;3个海拔下植烟土壤优势门为放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteriota),放线菌门的相对丰度以ZL处理最,较ZH处理提了34.22%;变形菌门表现则相反,ZH处理变形菌门丰度较ZL处理显著提。绿弯菌门与酸杆菌门丰度在3个海拔处理中表现较为一致,均为ZS>ZL>ZH。聚类热图分析结果显示,土壤含水率和pH与Armatimonadota和蓝细菌门(Gyanobacteria)存在显著正相关关系,与变形菌门存在显著负相关关系;变形菌门、厚壁菌门(Firmicutes)和菌门(Patescibacteria)与土壤微生物量氮存在显著正相关关系,而与速效钾存在极显著负相关关系。