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不同前作影响烤烟土壤健康的机制及土壤健康修复技术探索

董宁禹  
【摘要】:目前,烤烟连作问题日益突出,病害加重,烟叶产量、品质下降,严重阻碍了我国烤烟产业的发展。轮作倒茬是解决连作问题的关键,然而,轮作本身应用于国内烤烟产业就十分困难,如何选择合理的茬口又是一道难题。种种困惑,亟待解决。随着人们对生态系统认识的逐步深入,从土壤微生态角度解释连作、轮作差异将成为今后研究方向。通过对土壤微生态系统的全面了解,也能够为今后发展不依赖轮作为手段的解决连作问题的事业,提供理论依据。 本研究探索了不同前作烤烟土壤的栽烟前细菌、氮素转化菌数量基数、土壤酶活性、土壤有机碳含量及他们之间的关系;分别对前作甘薯、油菜、辣椒、烟草、玉米的16S rDNA及amoA gene群落多样性进行了分析;讨论了不同前作施肥技术策略;完成利用不同生态炭肥修复连作烟田土壤健康大田试验,并分析了不同处理烤烟长势、抗性以及土壤健康关键参数、细菌菌群多样性。主要结果如下: (1)对5种前作烟田土壤进行细菌常规计数及土壤有机碳含量、酶活性测定分析。土壤细菌数量大小为:甘薯油菜辣椒玉米烟草。土壤有机碳含量:甘薯油菜辣椒玉米烟草。其中甘薯、油菜、前作辣椒土壤有机碳含量达到优质烟叶的生产要求。不同前作的土壤酶活性、有机碳含量和细菌数量显正相关,前作甘薯、辣椒、油菜酶活性均高于前作烟和前作玉米。 前作甘薯的烟田土壤,土壤硝化细菌数量最多,土壤中的含氮化合物,能更多地转化为适合绿色植物吸收硝态氮,因此,这可能是甘薯茬口烟草长势较好的原因之一。辣椒作为前作作物,有利于增强土壤氨化作用,间接刺激有机氮向硝态氮的转换,其他前作对氨化细菌的影响较小。前作玉米的烟田土壤,固氮菌数量较多,可能玉米吸收更多氮养分,刺激土壤自生固氮菌的固氮能力;前作烟草可使土壤释放氮能力增强,反硝化细菌活性增强。 (2)通过Shannon、Simpson和McIntosh等三种多样性指数分析前作土壤总细菌菌落分布情况。 结果表明:相对于烟草,前作甘薯土壤微生物群落的丰富度最高,条带亮;前作油菜,植烟土壤中原有优势的细菌类群受到抑制,其他类群相对提高。前作辣椒丰富了土壤中适宜辣椒根系生长的常见物种的种类,它们占有的比例较多,降低了原有植烟土壤中优势细菌类群。前作玉米,细菌类群分布变化不明显。分析氨氧化细菌PCR-DGGE结果表明:多样性指数综合分析:甘薯>油菜>玉米>辣椒>烟草,结果与细菌DGGE结果基本吻合。 (3)针对不同前作土壤微生态分析结果,从恢复土壤健康角度出发,前作甘薯可以增施化肥;前作玉米、烟草需增施有机肥;前作辣椒、油菜,注重均衡施肥。 (4)利用添加生态炭肥调节土壤C/N比,从而修复烟田土壤健康大田试验。结果表明:在烤烟整个生育期内,施用生态炭肥的处理土壤细菌数量、酶活性、有机碳含量均高于处理CK(无任何生态炭肥添加),且随着生态炭肥含量的提高,土壤微生态指标也相应提高。研究还发现,在烤烟生育期内,常规处理CK烤烟有机碳含量逐渐下降,但差异不显著(P<0.05);蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶活性呈现先降低后升高、先升高后降低、先升高后降低趋势,其中只有蔗糖酶变化趋势差异显著(P<0.05)。 从烤烟生物学和抗性角度,分析了栽烟后60d,不同处理株高、叶片数及黑胫病防效,结果表明,随着处理中炭含量的增加,烟株株高、叶片数增多,抗性也随之增强。 细菌菌落多样性分析结果表明,加入生态炭肥的所有处理在整个生育期内,土壤细菌及氨氧化细菌数量及多样性,均多于处理CK,而且呈现递增趋势。随着处理间生态炭肥中炭含量的增多,土壤细菌总数及多样性也随之增多,其中处理CH-25(高炭含量)表现最好。土壤氨氧化细菌处理M-20(中炭含量)在整个生育期内多样性最为丰富,可能与处理M-20内含有酸性物质有关。整体来看增加土壤C/N比能够提高烤烟土壤细菌及氨氧化细菌多样性。


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