【摘 要】
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为进一步明确生物炭缓解环丙沙星胁迫下烟草生长及土壤微生态机制,科学利用生物炭提供必要的理论支持。本研究设置了不同生物炭施用量(0、6、12 g/kg)及不同浓度环丙沙星(0、30、60 mg/kg),探讨了不同生物炭施用量对不同浓度环丙沙星胁迫下烟株生长及土壤主要环境因子的影响,主要研究结果如下:(1)随环丙沙星浓度增加,土壤pH、容重和孔隙度变化不显著,会显著降低土壤中粒级>2mm的团聚体数量,
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为进一步明确生物炭缓解环丙沙星胁迫下烟草生长及土壤微生态机制,科学利用生物炭提供必要的理论支持。本研究设置了不同生物炭施用量(0、6、12 g/kg)及不同浓度环丙沙星(0、30、60 mg/kg),探讨了不同生物炭施用量对不同浓度环丙沙星胁迫下烟株生长及土壤主要环境因子的影响,主要研究结果如下:(1)随环丙沙星浓度增加,土壤pH、容重和孔隙度变化不显著,会显著降低土壤中粒级>2mm的团聚体数量,增加1-0.5mm粒级团聚体的数量;单独施加生物炭会使土壤pH值增大,土壤孔隙度增大,容重降低,会显著增加土壤中粒级>2mm的团聚体数量,降低粒级1-0.25mm团聚体数量;环丙沙星污染的土壤中添加6 g/kg生物炭可以使土壤pH值增大,孔隙度增大,容重降低,增加土壤中粒径>1mm的团聚体,12 g/kg生物炭使土壤pH值降低,孔隙度增大,容重降低,增加粒径>0.25mm的团聚体。以上结果说明合理施用生物炭有利于改善土壤理化性质。(2)在环丙沙星污染的土壤中添加适量生物炭可以改变土壤微生物群落多样性组成。从细菌门水平看,生物炭和环丙沙星对土壤中不同门类微生物的数量影响不一样,微生物群落结果中占比最大的变形菌门随环丙沙星浓度的增加呈现降低的趋势,单独施加生物炭使变形菌门的数量先增加后降低;在环丙沙星污染的土壤中施加6 g/kg生物炭可以使变形菌门数量增加,12 g/kg生物炭会使变形菌门数量减少;与X1Y1处理相比,环丙沙星在一定程度上可以增加土壤细菌丰富度、多样性及均匀度,改变土壤细菌群落结构,施加适量生物炭有助于增加土壤细菌丰富度、多样性和均匀度增加土壤细菌群落丰富度。(3)环丙沙星浓度为30 mg/kg时可以增加烟株的株高、茎围、最大叶长叶宽以及有效叶片数,提高烟株的根系活力,增加烟叶鲜重,降低烤后烟叶叶片厚度,激发烟叶内SOD、POD酶活性,降低烟叶MDA值,增加总糖、还原糖、总酚和总黄酮含量;环丙沙星浓度为60 mg/kg时会抑制烟株的株高和有效叶数,降低根系活力和烟叶鲜重,降低烟叶SOD、POD酶活性、总糖、还原糖、总酚和总黄酮含量,增加MDA值;在环丙沙星污染的土壤中施加6g/kg的生物炭可以显著提高烟株的株高、茎围、最大叶长叶宽、有效叶以及叶面积,增加根系活力和烟叶鲜重,激活烟叶SOD、POD的酶活性,降低MDA,增加烟叶内总糖、还原糖、总酚和总黄酮的含量。以上结果说明合理施用生物炭有利于降低环丙沙星对烟株的胁迫,促进烟叶生长,提高烟叶产质量。(4)随生物炭施用量增加,烟叶内残留的环丙沙星含量逐渐减少,说明添加生物炭可以有效减少作物对环丙沙星的吸收,有利于烟株的生长;环丙沙星可以增加叶片内中性致香物质苯乙醇、β-大马酮、β-二氢大马酮,降低苯乙醇、西柏三烯二醇等的含量,增加质体色素降解产物中芳樟醇、β-紫罗兰酮等的含量增加,使β-二氢大马酮、二氢猕猴桃内酯含量减少,单独施加生物炭时,会增加中性致香物质中类胡萝卜素降解产物、美拉德反应产物的含量,同时也会降低苯丙氨酸类、新植二烯的含量,增加质体色素降解产物中巨豆三烯酮1、β-二氢大马酮、金合欢基丙酮1等的含量,但会使芳樟醇、新植二烯等的含量减少,即生物炭、环丙沙星对中性致香物质中不同类别的致香物质影响是不一致的;在环丙沙星污染的土壤中加入生物炭,可以增加中性致香物质、质体色素降解产物的含量。综上所述,施用适量的生物炭可以改善土壤的理化性质,提高土壤pH值,改变土壤的团粒结构,增加土壤中大团聚体的数量,从而改变土壤中不同门类细菌数量和细菌群落结构,为烟株生长提供一个良好的土壤环境,从而提高烟株根系活力,提高烟株的株高、茎围、最大叶长叶宽等农艺性状,增加烟叶的鲜重,降低烟叶含梗率,改善烟叶叶片物理性状,增加烤后烟叶内致香物质的含量,降低烟叶中环丙沙星的含量,因而在土壤中施加适量的生物炭有利于烟株的生长发育。
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