论文部分内容阅读
生物有机肥是现代农业可持续发展中一种绿色环保的新型肥料,兼具微生物菌剂和有机肥效应,有利于提高土壤养分含量、促进作物生长发育和营养成分分解转化。本试验为了验证生物有机肥防控农田土壤氨挥发效果,并初步探究其微生物生态学机制,通过温室盆栽生菜和田间示范的方式,探究在生物有机肥与化肥的影响下,土壤氨挥发量、作物品质及产量、土壤微生物的变化及植物促生菌的定殖效果。并从土壤pH、硝化作用、土壤酶和参与氮循环功能基因方面分析生物有机肥的控氨机理。同时,试验利用高通量测序技术和Q-PCR技术分析了生物有机肥的添加对土壤微生物群落结构和丰度的影响。研究结果如下:(1)生物有机肥防控农田土壤氨挥发和作物促生效果。施肥后,土壤迅速出现氨挥发现象且达到峰值,随后开始下降。与施用化肥相比,生物有机肥处理通过使土壤氨挥发速率达到峰值的时间提前,进而减少土壤氨挥发量。解淀粉芽孢杆菌生物有机肥处理控氨效果优于绿色木霉生物有机肥处理,能够减少农田土壤氨挥发量79.48%84.81%,绿色木霉生物有机肥处理减少农田土壤氨挥发量47.52%79.12%。同时,解淀粉芽孢杆菌生物有机肥显著提高了生菜产量和品质,与对照相比,增产50.5%。(2)生物有机肥降低农田土壤氨挥发的作用机理探究。试验从土壤pH、硝化作用和参与氮循环功能基因三个方面分析生物有机肥控氨机制。首先,在氨挥发峰值期间,生物有机肥代替部分或全部化肥处理的土壤pH有所降低。影响土壤氨挥发速率的重要因素包含土壤pH,其值越高,氨挥发速率越快。其次,生物有机肥的施用促进土壤中的NH4+-N向NO3--N转化,NH4+-N浓度降低,氨挥发量降低。最后,生物有机肥的施用使土壤中氨氧化菌群数量提升,促进NH4+-N向NO3--N转化,从而降低氨挥发量。(3)生物有机肥对农田土壤微生物群落结构的影响。生物有机肥提高了土壤细菌群落的多样性及丰富度,群落结构及细菌组成具有明显差异。相对于化肥处理,代替部分或全部化肥的解淀粉芽孢杆菌生物有机肥处理的芽孢杆菌(Bacillus)和硝化螺菌属(Nitrospira)相对丰度分别提高47.0%69.4%和8.43%19.28%,其促进土壤硝化过程,降低土壤氨挥发。(4)化肥和解淀粉芽孢杆菌生物有机肥配施防控土壤氨挥发的田间示范应用。在田间示范应用中,通过对比四种不同的施肥处理,证实了解淀粉芽孢杆菌生物有机肥在碱性农田土壤中减少氨挥发的有效性,并从土壤酶、基因和微生物三个层次揭示了潜在的控氨机制。一是通过化肥与解淀粉芽孢杆菌生物有机肥的配施,使土壤氨挥发损失减少68%,同时提高作物产量19%和氮肥利用效率19%。二是解淀粉芽孢杆菌生物有机肥通过减缓肥料氮向NH4+-N的转化,增强氨氧化作用,从而减少了土壤中NH4+-N的积累,降低氨挥发。三是解淀粉芽孢杆菌负载于有机肥上施入土壤中有较好的定殖和存活能力。最终验证了解淀粉芽孢杆菌生物有机肥与化肥配施是降低农业氨排放、提高作物产量的最佳方式。