【摘 要】
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连作障碍目前已成为作物生产中存在的普遍现象,直接导致土壤退化,进而降低作物产量和品质,不合理施肥是引起这一问题的主要原因之一,而土壤改良剂与化肥配施是改善土壤环境、促进作物生长的有效措施之一。因此,本研究以大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)为试材,比较化肥减量配施生物炭、微生物菌剂、生物有机肥、硅钙镁钾肥不同改良剂对大白菜生长发育和土壤肥力的影响,筛选得到效果较好的
【基金项目】
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陕西省农业科技创新转化项目(编号:NYKJ-2019-YL30); 西北农林科技大学科技创新与成果转化项目(编号:TGZX2019-18);
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连作障碍目前已成为作物生产中存在的普遍现象,直接导致土壤退化,进而降低作物产量和品质,不合理施肥是引起这一问题的主要原因之一,而土壤改良剂与化肥配施是改善土壤环境、促进作物生长的有效措施之一。因此,本研究以大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)为试材,比较化肥减量配施生物炭、微生物菌剂、生物有机肥、硅钙镁钾肥不同改良剂对大白菜生长发育和土壤肥力的影响,筛选得到效果较好的生物炭,在此基础上设置不同生物炭施用量(12、24、48 t/hm~2)并配施枯草芽孢杆菌XF-1,探讨单施生物炭及炭/菌配施处理对大白菜生长发育、产量品质及土壤肥力、微生物多样性的影响,主要结果和结论如下:1.化肥减量配施生物炭、微生物菌剂、生物有机肥、硅钙镁钾肥4种改良剂的田间试验的结果表明,与CK相比,生物炭和有机肥的施用提高了大白菜的VC含量、土壤脲酶和蔗糖酶活性,增幅分别为25.34%-49.58%、3.75%-33.21%和42.75%-109.74%,且施用生物炭和有机肥显著促进大白菜的超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和可溶性糖和可溶性蛋白积累,增幅分别为31.48%-65.66%、52.69%-114.25%、45.04%-62.38%和24.09%-33.19%,并使丙二醛(MDA)含量降低了50.63%-81.89%。化肥减量配施各改良剂均增加大白菜产量但与对照差异不显著。相关性分析结果表明:大白菜的产量主要受土壤脲酶活性,超氧化物歧化酶(SOD)活性和MDA含量的影响。VC含量受到土壤蔗糖酶活性和植物根系形态指标的调节。改良剂在两地的作用效果因原有土壤肥力的差异并不完全一致,与CK相比,有机肥添加显著提高了北沟村土壤有效磷、速效氮含量,但各改良剂对方才关村土壤p H和养分含量均无显著差异。2.单施生物炭及炭/菌配施试验的结果表明,与CK相比,不同用量生物炭单施不同程度上提高了大白菜株高、株幅、叶球纵径和叶绿素含量,促进了根系生长、养分吸收,提高了SOD、POD、CAT活性并降低MDA含量,并增加了可溶性糖、蛋白和维C含量,T2(24 t/hm~2生物炭)处理效果最好。炭/菌配施较生物炭单施对大白菜生长发育和产量品质提升效果好但差异不显著,以T6(24 t/hm~2生物炭+XF-1)处理作用更好。与CK相比,单施生物炭提高了土壤p H、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾含量以及脲酶与蔗糖酶活性,土壤肥力得以增强,炭/菌配施较生物炭单施对土壤养分含量提升效果好但差异不显著。T6处理效果最好,大白菜根际土全量养分(有机质和全氮)分别增加了92.66%-202.23%、14.77%-35.04%;速效钾含量增加了215.90%-275.90%;蔗糖酶和脲酶活性分别提高了140.81%-195.27%、33.75%-51.20%;T2处理效果次之。相关性分析结果表明,产量与土壤有机质、全氮、速效钾含量、脲酶活性、总根长和根尖数显著正相关。3.单施生物炭及炭/菌配施后大白菜根际土壤细菌多样性和丰富度均有所提高。T6处理的土壤细菌多样性和丰富度最高。生物炭施用增加了放线菌门(Actinobacteriota)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)的相对丰度。炭/菌配施提高了节杆菌属(Arthrobacter)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)和芽孢杆菌属(Bacillus)相对丰度,其中生物炭单施及炭/菌配施各处理均增加了土壤中Bacillus的相对丰度,且各配施处理下Bacillus的相对丰度更高。相关性分析结果表明,norank-f--JG30-KF-CM45和norank-f--norank-o_Gaiellales与土壤蔗糖酶活性、p H、全磷、有效磷、有机质、速效钾、全氮和全钾含量分别呈显著正、负相关。综上所述,单施生物炭及炭/菌配施均对白菜生长、养分吸收、抗逆性和品质有促进作用,且能提高白菜根际土壤肥力及细菌丰富度和多样性,增加土壤中优势细菌门属的相对丰度,以改善白菜植株的根际环境而促进生长发育。以T6(24 t/hm~2生物炭+XF-1)处理效果最好,其次为T2(24 t/hm~2生物炭单施)处理。
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