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生物有机肥对水稻生长及土壤中小麦秸秆原位降解的影响

马雪莲  
【摘要】:作物秸秆含有丰富有机碳和植物养分,可广泛用于生物能源生产和土壤肥力改良,但近年来我国田间焚烧和随意处置秸秆的问题十分普遍,不仅是对秸秆资源的浪费而且造成严重的环境污染。虽然许多能够降解植物残体中纤维素、半纤维素、木质素和果胶等物质的微生物已经从实验室中分离出来,但只有少数微生物应用于秸秆处理。市场上的大多秸秆降解菌剂的使用效果尚得不到认可。研究秸秆降解菌强化的生物有机肥,对于有效利用秸秆资源具有重要的意义。目前,对于促进秸秆分解的生物有机肥和作物秸秆在土壤中的原位分解的研究报道较少。在长江中下游地区稻麦轮作体系下研究小麦秸秆的分解特征,对于促进小麦秸秆还田工作十分重要。本文的研究目的是从土壤等环境样品中分离获得高效秸秆降解菌株、通过两季盆栽试验探索秸秆降解菌株强化的生物有机肥对水稻生长和土壤中小麦秸秆原位分解的影响。本研究获得的主要研究结果如下。 (1)从土壤等环境样中分离和筛选获得6株对纤维素和果胶兼具良好降解效果的细菌菌株,16S rDNA序列分析表明,它们分别属于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)M1、链霉菌属(Streptomyces cellostaticus)M6、湿链霉菌(Streptomyces humidus)M8、链霉属(Streptomyces recifensis) M9、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)M16、湿链霉菌(Streptomyces humidus) M18。 (2)第一季盆栽试验结果表明,在小麦秸秆还田条件下秸秆降解菌强化的生物有机肥对水稻根部生长有显著的促进作用。由菌种M18制成的生物有机肥处理(BI06)和哈茨木霉制成的生物有机肥处理(BI07)水稻苗期的SPAD值显著高于其他有机肥处理。菌种M1制成的生物有机肥处理BI01在水稻苗期第21天时总根长最大,较M16制成的生物有机肥处理BI05高32.3%;在水稻苗期第7天时根总表面积最大,较M9制成的生物有机肥处理BI04高22.7%;水稻苗期第21天时BI07处理根直径最大,并且与BI02和BI03处理有显著性差异;根体积受直径影响最大,所以仍然是BI07的根体积最大。地上部干重CF1、CF2、OF和BI06四个处理较高,并且与BI05存在显著性差异,最高的CF2处理较BI05处理高46.4%。 (3)第二季盆栽试验结果表明,在小麦秸秆还田条件下秸秆降解菌强化的生物有机肥对水稻根部生长有显著的促进作用。水稻生长后期生物有机肥处理的SPAD值下降的速度较施用化肥的CF和FSJ处理慢,SPAD值差异性逐渐减小,最后没有差异性。水稻苗期第22天时,总根长最大的是烟曲霉Z5制成的生物有机肥BI08,较最小的FSJ处理大51.0%;总表面积最大的是BIO1处理,较最小的FSJ处理大37.0%;平均根直径差异性较小,值最大的处理是BIO1,与其他处理有显著性差异;根体积受直径影响较大,差异性也很小。植株地上部干重FSJ处理最高,并且与CF、BIO1和BI07有显著性差异。 (4)水稻根内微生物种类和数量因处理不同差异性很大,湿链霉菌M8制成的生物有机肥处理BI06和烟曲霉Z5制成的生物有机肥处理BI08这两个处理根内菌数量都较多,但根内菌菌种组成存在特别大的差异,BI06处理芽孢杆菌数占多数,而BI08处理放线菌数占多数。 (5)原位采集第二次盆栽试验土壤中残留秸秆,经纤维素仪测定表明,表层和亚表层土壤中小麦秸秆中纤维素和总纤维素(纤维素、半纤维素质量和木质素质量之和)百分含量呈不断下降趋势,而木质素和灰分百分含量呈缓慢上升的趋势;秸秆半纤维素百分含量呈先降后升的趋势,但亚表层土壤中半纤维素呈缓慢下降的趋势。表明淹水土壤中纤维素分解是小麦秸秆降解的重要途径,半纤维素和木质素则相对较难分解。BIO1和BI08两个处理在分解纤维素的效果显著优于生物有机肥处理BI06、生物有机肥处理BI07、化肥处理、未强化有机肥处理或市售秸秆降解剂处理。 本研究说明,秸秆还田条件下生物有机肥替代化肥可加速小麦秸秆在土壤中的原位降解和促进水稻根部伸长生长。


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