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秸秆生物炭施用对植烟土壤碳、氮形态及相关酶活性的影响研究

文登鸿  
【摘要】:植烟土壤由于连年种植、长期施用化肥,表现出土壤结构性变差、土壤微生物活性下降、土传病害加重等问题,制约着烟叶产量和质量的提高。秸秆生物炭在农业应用方面受到广泛关注,但对植烟土壤肥力和烤烟生长的影响方面研究较少。本文通过大田试验,运用2种不同类型秸秆生.物炭(玉米和油菜),采用3种不同的施用方式(条施、穴施、条施+穴施),分别在烤烟团棵期、旺长期、现蕾期和成熟期采集上(0-15cm)、下(15-30cm)两层土样,研究不同秸秆生物炭类型、不同施用方式对植烟土壤碳氮形态含量和土壤酶活性动态变化的影响,并对秸秆生物炭施用下土壤酶活性与土壤碳、氮形态变化间进行相关性分析,为改良植烟土壤、培肥地力,维持植烟土壤可持续发展提供科学依据。主要研究结果如下:(1)施用秸秆生物炭显著提高土壤有机碳和活性有机碳(可溶性有机碳、易氧化有机碳、颗粒态有机碳、微生物量碳)含量(P0.05)。油菜秸秆炭提高幅度最大,相比常规施肥(CG),有机碳含量及其活性组分提高幅度高达39.70%、51.24%;在颗粒态有机碳含量提高效应方面,油菜秸秆炭与玉米秸秆炭处理间差异不显著。从不同施用方式来看,上层(0-15cm)土壤有机碳含量及其组分的提高效应,表现为穴施条施+穴施条施,穴施与条施+穴施施用方式间差异不显著;下层(15-30cm)土壤则表现为条施条施+穴施穴施,且在易氧化有机碳和微生物量碳含量的提高效应方面,条施与条施+穴施施用方式差异达到显著水平。(2)施用秸秆生物炭对植烟土壤全氮、微生物量氮含量影响达到显著水平(P0.05)。随烤烟生.育期的推进,上层(0-15cm)土壤全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、铵态氮(NH_4~+-N)含量不断下降,而下层(15-30cm)土壤全氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)、微生物量氮(MBN)含量表现出先增加后降低的趋势。相比常规施肥(CG),秸秆生物炭施入显著降低了土壤NO_3~--N、NH4--N含量。从不同生物炭类型来看,与常规施肥(CG)相比,上层土壤(0-15cm)NOC--N、NH4--N含量表现出油菜秸秆炭降低幅度比玉米秸秆炭大,下层土壤(15-30cm)TN含量变化,表现出玉米秸秆炭提高幅度比油菜秸秆炭高,但差异不显著。从施用方式来看,0-15cm 土层土壤为穴施对TN、MBN提高幅度最高,而15-30cm 土层土壤则为条施最高。(3)土壤酶活性受秸秆生物炭施入显著影响,但随生育期推进,其影响效应并明显规律性变化。与常规施肥(CG)相比,秸秆生物炭施入显著提高了土壤蔗糖酶活性;对β-葡萄糖苷酶活性的提高效应不明显,仅在烤烟团棵期(0-15cm 土层)、成熟期(15-30cm 土层)有显著影响;对脲酶的显著影响仅表现在现蕾期(0-15cm土层)、成熟期(15-30cm);对蛋白酶活性的影响,分别在旺长期、现蕾期和成熟期达差异显著水平。从不同生物炭类型来看,对烤烟旺长期0-15cm土层土壤蔗糖酶活性、β-葡萄糖苷酶活性表现为玉米秸秆炭提高效果较优,而脲酶、蛋白酶活性影响效应差异不显著;对烤烟现蕾期15-30cm 土层的蔗糖酶活性、旺长期的β-葡萄糖苷酶活性表现为玉米秸秆炭效果更优,脲酶活性、蛋白酶活性提高效应则以油菜秸秆炭为佳。从不同施用方式来看,0-15cm 土层蔗糖酶、蛋白酶以穴施为宜,β-葡萄糖苷酶则以条施+穴施为宜;15-30cm 土层蔗糖酶、脲酶、蛋白酶活性提高效应以秸秆生物炭条施为宜。(4)土壤碳、氮各形态与相关酶活性变化之间相关性分析结果表明,0-15cm土层,土壤蔗糖酶与碳形态都呈极显著相关,其中与土壤有机碳总量(TOC)、微生物量碳(MBC)相关性最高,而在氮形态中则与TN、MBN呈极显著相关;β-葡萄糖苷酶与土壤有机碳形态均无显著相关性,但与土壤NH_4~+-N含量变化极显著相关;脲酶与土壤MBC相关性极显著,与土壤NH_4~+-N无显著相关性;蛋白酶与MBC相关性最高,与土壤TN、MBN极显著相关。15-30cm 土层,土壤蔗糖酶与C、N各形态,除了 MBC外,均呈极显著正相关,其中与土壤TOC、MBN相关性最高;β-葡萄糖苷酶与TOC、MBC呈显著相关,与各氮形态变化极显著正相关;脲酶与土壤C、N形态均呈极显著正相关,与土壤可溶性有机碳(DOC)相关性最高:蛋白酶与易氧化有机碳(ROC)、MBC呈显著相关,与NO_3~--N、NH_4~+-N无显著相关性。总体来看,秸秆生物质炭(玉米、油菜)施用,与常规施肥(CG)相比,促进了土壤蔗糖酶、蛋白酶活性,从而显著的提高土壤有机碳以及TN、MBN含量,说明生物炭施用可能对土壤养分活化以及供应产生明显的效果,有利于改善植烟土壤结构和土地生产力。与常规对照(CG)相比,显著降低了 NO_3~--N、NH_4~+-N含量,这有利于氮素向缓效态转化,能够防止氮素淋失。油菜秸秆炭促进作用总体优于玉米秸秆炭,而施用方式总体表现为0-15cm 土层以穴施效果最佳,15-30cm 土层以条施效果最优。


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