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生物炭对温室不同连作土壤微生态环境及黄瓜生育影响的研究

王彩云  
【摘要】:在我国北方地区,设施黄瓜栽培普遍,随着连续种植年限的增加,设施土壤结构遭到严重的破坏,次生盐渍化和连作障碍日益严重,不仅影响蔬菜生长发育,还制约了设施农业的可持续发展。生物炭作为一种新型土壤改良物质,对设施连作土壤的改良作用明显,但作用机理尚需进一步研究。本试验是在河北科技师范学院园艺实验站1号日光温室内进行,采用塑料桶栽培的方式,以黄瓜为试材,以温室外从未种植过蔬菜的露地菜田土壤和不同连作年限的黄瓜日光温室土壤为供试土壤,分别进行了生物炭单次施入和连续施入两个试验来探究其对不同连作年限黄瓜植株生长性状、单株产量、果实品质及土壤理化性质、土壤酶活性和微生物多样性等方面的影响,以期为生物炭作为连作土壤改良剂在生产上的应用提供理论支撑,主要研究结果如下:1.在生物炭单次施入试验中,对于连作6年和10年黄瓜日光温室土壤,生物炭的施入促进了黄瓜植株的生长,完善了叶片结构,显著增加了叶片厚度,分别提高了21.92%和32.63%,显著提高了叶片过氧化物酶的活性,分别提高了25.39%和10.72%,提高了黄瓜单株产量、蛋白质和维生素C(VC)的含量,黄瓜单株产量分别提高了11.36%和84.48%,蛋白质含量分别提高了22.74%和5.51%,VC含量分别提高了4.65%和5.13%。生物炭施入对连作障碍程度更严重的10年土壤增产效果明显要好于6年连作土壤。2.对于连作6年和10年黄瓜日光温室土壤,生物炭单次施入显著改善了土壤理化性状,其中土壤容重分别降低了23.70%和18.12%,有机质含量分别提高了17.05%和14.16%,阳离子交换量(CEC)分别提高了10.66%和21.01%;显著提高了土壤细菌数量及细菌/真菌,细菌数量分别是同年限连作土壤的1.13和2.00倍,细菌/真菌分别是同年限连作土壤的1.89和3.64倍,降低了真菌数量,尤其是尖孢镰刀菌数量,分别是同年限连作土壤的1.81和1.79倍,显著降低了脲酶活性,丰富了微生物多样性,改善了微生物的生长环境,减缓了连作对黄瓜的生育障碍。3.在生物炭连续施入的试验中,对于连作7年和11年黄瓜日光温室土壤,生物炭连续施入较单次施入促进了黄瓜植株生长,改善了叶片结构,其中叶片厚度分别显著增加了22.19%和1.66%,降低了丙二醛(MDA)含量,提高了超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)与过氧化氢酶(CAT)的活性,其中POD与CAT的活性达到显著水平,POD活性分别提高了28.81%和17.51%,CAT的活性分别提高了12.60%和42.12%,提高了黄瓜单株产量和果实品质,其中黄瓜单株产量分别提高了6.31%和19.68%,可溶性糖含量分别提高了14.84%和16.36%,生物炭连续施入较单次施入对连作障碍程度更严重的11年土壤的增产效果明显好于7年连作土壤。4.对于连作7年和11年黄瓜日光温室土壤,生物炭连续施入较单次施入显著改善了土壤的理化性状,其中土壤容重分别降低了14.02%和6.62%,有机质含量显著提高,分别提高了16.41%和11.61%,CEC也得到了显著提高,分别提高了2.85%和2.30%,提高了土壤细菌数量及细菌/真菌,其中细菌/真菌分别是同年限连作土壤单次施入生物炭的1.75和1.72倍,显著降低了真菌数量,分别降低了28.99%和31.93%,丰富了微生物多样性,说明连作土壤连续施入生物炭具有更好的理化性状,更有利于根系对养分的吸收,能够显著改善黄瓜连作土壤的生态环境。综上所述,生物炭单次施入降低了连作土壤容重,增加了土壤透气性,提高了土壤pH及CEC,增强了土壤速效磷等养分的有效性,降低了土壤真菌数量,提高了细菌/真菌,提高了微生物均匀度指数、丰富度指数,丰富了微生物群落多样性,改善了根区微生态环境,促进了黄瓜生长,提高了黄瓜单株产量;生物炭连续施入较单次施入对黄瓜生长促进效果更加明显,主要表现在改善了设施连作土壤的理化性质、丰富了微生物多样性,促进了黄瓜植株生长、改善了黄瓜叶片结构、降低了MDA含量,提高了叶片保护酶活性、黄瓜单株产量及品质,为黄瓜生长提供了更多的营养物质并改善了微生物根区生态环境,减缓了连作对黄瓜生长的影响。


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