施用生物质炭对日光温室黄瓜生长及土壤微生物和线虫群落结构的影响

摘要

我国温室蔬菜的种植发展迅速，由于日光温室蔬菜生产过程中集约化管理和高投入、复种指数高等问题，导致土壤质量退化和土壤生态系统不稳定，作物病害加重，土地可持续利用能力下降，致使蔬菜的产量与品质受到威胁。在蔬菜生产管理过程中如何防治病虫害、提高蔬菜品质和产量成为日光温室蔬菜高产优质的主要挑战。近年来，农业废弃物热裂解产生的生物质炭在农业生产中的应用受到极大的关注。研究表明，施用生物质炭不仅可以提高作物产量和品质，还能够改善土壤质量，增强土壤生态系统的稳定性。目前，生物质炭对蔬菜生长的影响已有一些报道，但对土壤生物学特性特别是对线群落结构的研究还鲜有报道。本研究选择长期种植黄瓜的日光温室系统为对象，通过不同用量生物质炭的施用:0 t/hm2(C0)、24 t/hm2(C1)、48t/hm2(C2)。研究生物质炭施用对日光温室土壤理化性质、黄瓜的生长和品质的影响;生物质炭对土壤微生物群落结构、土壤线虫群落结构以及根结线虫病的影响。主要研究结果如下:
　　(1)施用生物质炭土壤有机碳增加范围为22.4％～37.2％ C2处理土壤全氮、铵态氮、速效钾含量分别显著提高了10.2％、53.3％、43.7％。生物质炭处理显著提高土壤pH，并降低土壤客重11.0％以上。与C0相比，C2处理黄瓜根系生物量增加了56.9％。C2处理黄瓜可溶性糖和有机酸含量较C0分别显著提高27.4％和17.9％，C1处理显著降低黄瓜硝酸盐含量25.5％。土壤中添加生物质炭对黄瓜产量没有显著影响。
　　(2)生物质炭对日光温室土壤微生物群落结构的研究表明:土壤微生物生物量碳的含量随着生物质炭用量的增加而增加，C2处理与C0相比显著增加14.7％。采用PLFA技术发现不同用量生物质炭处理下，土壤细菌、真菌、放线菌与PLFA总量均未发生显著性变化。真菌/细菌比值在C2处理与C1处理之间产生显著性差异，C2比C1显著降低了9.9％。革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌、单不饱和/支链脂肪酸以及饱和/单不饱和脂肪酸比值在各处理间不存在显著差异。而主成分分析发现C2处理土壤微生物群落结构的稳定性下降。
　　(3)生物质炭对土壤线虫群落结构的研究结果表明:生物质炭对土壤线虫总数没有影响，而改变了线虫群落结构。C2处理土壤食细菌线虫的数量比C0显著降低了38.3％，而C1与C0处理间未达到显著差异水平。与此同时，C1处理食真菌线虫数量显著低于C0，降低了61.9％，而植食性线虫和捕杂食性线虫数量及相对丰度没有显著影响。土壤线虫生态指数分析表明:与C0处理相比，C1处理线虫通路比值(NCR)显著增加了27.1％，而C1处理下F/B ratio显著降低50.7％，因此适量生物质炭能够增加以食细菌线虫为主导的分解通道。同时线虫生态指数（H'，Margalef和MI）各处理间没有显著差异，表明施用生物质炭短期内对土壤线虫群落多样性和稳定性没有显著影响。施用生物质炭对土壤根结线虫有一定的影响，C2（高施炭量）较C0处理显著增加了根结指数89.7％，黄瓜根系的根结指数和单株卵块数分别为C0的1.9和4.8倍。
　　综上所述，生物质炭能够显著改善土壤理化性状，提高黄瓜品质，促进作物根系的生长，生物质炭对土壤微生物群落结构的改变主要来自对土壤环境的改善，高施用量下土壤微生物群落稳定性下降。线虫群落的改变在不同生物质炭用量下表现出不同的效应，主要体现在对食细菌线虫和食真菌线虫数量和比例的改变。适量生物质炭更能促进以细菌主导的能流通道。生物质炭对土壤食物网的影响并未延伸到较高营养级水平上，且能保持土壤线虫群落的稳定性，C2（高用量的生物质炭）施用增加根结指数。施用生物质炭对黄瓜产量没有明显影响。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1．1 我国农业秸秆利用现状

1．1．2 生物质炭的基本特性

1．2．1 生物质炭对土壤理化性质的影响

1．2．2 生物质炭对作物生长、产量和品质的影响

1．2．3 生物质炭对土壤微生物和土壤线虫的影响

1．3．1 土壤微生物的生态功能

1．3．2 土壤微生物多样性的研究进展

1．4 土壤线虫及根结线虫

1．4．1 土壤线虫及其在土壤生态系统中的功能

1．4．2 土壤线虫作为指示生物的优势

1．4．3 根结线虫概述

1．4．4 根结线虫的防治措施

1．5．1 研究目的与意义

1．5．2 研究内容

1．5．3 技术路线

第二章 生物质炭对日光温室黄瓜产量和品质的影响

2．1 引言

2．2．1 试验地概况

2．2．2 供试材料

2．2．3 试验设计与田间管理

2．2．4 土壤样品的采集和测定

2．2．5 黄瓜产量及品质的测定

2．2．6 数据处理

2．3 结果与分析

2．3．1 施用生物质炭对土壤理化性质的影响

2．3．2 施用生物质炭对黄瓜生长及品质的影响

2．4 讨论

2．4．1 施用生物质炭对土壤理化性质的影响

2．4．2 施用生物质炭对黄瓜生长及品质的影响

2．5 小结

第三章 生物质炭对土壤微生物群落结构的影响

3．1 引言

3．2．1 试验地概况

3．2．2 供试材料

3．2．3 试验设计与田间管理

3．2．4 土壤样品采集与微生物的测定

3．2．5 数据处理

3．3 结果与分析

3．3．1 生物质炭处理对土壤微生物生物量碳氮的影响

3．3．2 生物质炭处理对土壤微生物类群PLFA的含量的影响

3．3．3 不同处理土壤微生物PLFA的比值

3．3．4 主成分分析

3．3．5 土壤微生物和微生物群落与土壤因子相关性分析

3．4 讨论

3．5 小结

第四章 生物质炭对土壤线虫群落结构及根结线虫病的影响

4．1 引言

4．2．1 试验地概况

4．2．2 供试材料

4．2．3 试验设计与田间管理

4．2．4 土壤线虫分离鉴定

4．2．5 土壤线虫生态指数计算

4．2．6 根结线虫病情指数调查与测定

4．2．7 数据统计分析

4．3 结果与分析

4．3．1 生物质炭处理对土壤线虫数量的影响

4．3．2 生物质炭处理对土壤线虫营养类群的影响

4．3．3 不同处理下土壤线虫生态指数

4．3．4 土壤线虫群落与生物质炭和土壤因子之间的相关性分析

4．3．5 施用生物质炭对黄瓜根结线虫病的影响

4．4 讨论

4．4．1 生物质炭处理对土壤线虫群落结构的影响

4．4．2 生物质炭处理对黄瓜根结线虫病的影响

4．5 小结

第五章 全文结论与展望

5．1 全文结论

5．2 全文创新点

5．3 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢