【摘要】：設(shè)施蔬菜地生產(chǎn)因其集約化程度高、復(fù)種指數(shù)高、單位產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益高、受季節(jié)影響小等優(yōu)點(diǎn),在我國(guó)的種植面積持續(xù)擴(kuò)大。但是不合理的輪作、大量氮肥施用使得土壤出現(xiàn)嚴(yán)重的次生鹽漬化、酸化、板結(jié)化等土壤退化現(xiàn)象,乃至土傳病害頻繁發(fā)生引起蔬菜減產(chǎn)或絕產(chǎn)。近年來(lái),一種稱為強(qiáng)還原土壤滅菌(Reductive Soil Disinfestation,RSD)的退化蔬菜地土壤修復(fù)技術(shù)快速發(fā)展,該技術(shù)采用短期淹水(或覆膜)并添加有機(jī)物料的方法,制造強(qiáng)還原環(huán)境來(lái)快速修復(fù)退化設(shè)施蔬菜地土壤,達(dá)到消除連作障礙、殺滅土傳病害、提高作物產(chǎn)量的目的。因此,研究RSD方法的修復(fù)效果及修復(fù)過(guò)程的環(huán)境效應(yīng)十分必要。為此,本研究選取退化設(shè)施蔬菜地土壤為研究對(duì)象,采用有機(jī)物料+淹水RSD法及有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法對(duì)退化土壤進(jìn)行修復(fù),比較上述兩種RSD法修復(fù)效果及修復(fù)過(guò)程中溫室氣體的排放規(guī)律,明確生物炭添加對(duì)于RSD修復(fù)過(guò)程中溫室氣體的減排效果及機(jī)制,把握RSD法修復(fù)前后土壤溫室氣體排放功能微生物及總細(xì)菌、總真菌群落的變化規(guī)律。本研究結(jié)果如下:(1)盆栽實(shí)驗(yàn)和田間實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,有機(jī)物料+淹水RSD法和有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法修復(fù)退化設(shè)施蔬菜地土壤,均能顯著改善土壤退化現(xiàn)象,兩種方法對(duì)于土壤理化性質(zhì)改善和土傳病原菌殺滅效果無(wú)明顯差異。兩種RSD法修復(fù)過(guò)程中土壤溫室氣體排放規(guī)律不一致,其中有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法修復(fù)過(guò)程中處理的土壤N2O累計(jì)排放量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì),而有機(jī)物料+淹水RSD法修復(fù)過(guò)程中N2O累計(jì)排放量逐漸上升,然后維持恒定;兩種方法RSD修復(fù)過(guò)程中土壤CH4累計(jì)排放量均呈逐漸上升趨勢(shì),憑借較強(qiáng)的還原環(huán)境,有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法修復(fù)過(guò)程中CH4排放量上升速率顯著高于有機(jī)物料+淹水RSD法。相關(guān)功能微生物分析顯示,在退化設(shè)施蔬菜地強(qiáng)還原修復(fù)過(guò)程中,反硝化微生物一氧化氮還原酶活性可能決定著土壤N2O排放規(guī)律,而產(chǎn)甲烷古菌活性可能決定著土壤CH4排放規(guī)律。(2)RSD法修復(fù)(i)顯著降低了土壤細(xì)菌和真菌豐度。(ii)顯著提高了土壤細(xì)菌群落豐富度而降低其群落均勻度。(iii)降低了土壤真菌群落豐富度而顯著提高其群落均勻度。(iv)改變了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和組成。其中隸屬于Bacteroidetes 的 Macellibacterides和Bacteroides、隸屬于 Firmicutes的Bacillus和Clostridium、隸屬于Euryarchaeota的MethanosarcineI等細(xì)菌類群相對(duì)豐度顯著上升;而隸屬于 Proteobacteria 的 Nitrosomonadaceae、,隸屬于 Actinobacteria的Nocardioides和Arthrobacter等細(xì)菌類群相對(duì)豐度顯著降低。(v)改變了土壤真菌群落結(jié)構(gòu)和組成。其中Ponturostyla,Scizoplasmodium等7個(gè)真菌屬相對(duì)豐度呈上升趨勢(shì),而Chaetomium等3個(gè)屬相對(duì)豐度呈下降趨勢(shì)。(vi)相比于有機(jī)物料+淹水RSD法,有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法修復(fù)對(duì)于土壤真菌豐度抑制更為顯著,而有機(jī)物料+淹水RSD法與有機(jī)物料+飽和水覆膜RSD法修復(fù)對(duì)退化設(shè)施蔬菜地土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性和群落結(jié)構(gòu)無(wú)顯著影響。(3)施加5%生物炭提升了土壤pH、改變了反硝化關(guān)鍵功能微生物豐度,緩解了土壤退化的同時(shí)也有效降低了退化設(shè)施蔬菜地土壤及其強(qiáng)還原修復(fù)過(guò)程中的N2O排放。施加生物炭顯著改變了土壤norB和nosZ基因,線性回歸分析表明,非強(qiáng)還原修復(fù)過(guò)程和強(qiáng)還原修復(fù)過(guò)程中土壤N20排放的微生物機(jī)理不同,前者顯著受nosZ基因豐度影響,而后者顯著受norB基因豐度影響。通過(guò)上述研究,我們探明了有機(jī)物料+淹水和有機(jī)物料+飽和水覆膜這兩種RSD方法修復(fù)過(guò)程中的溫室氣體排放規(guī)律及其微生物學(xué)機(jī)制,明確了 RSD法修復(fù)對(duì)退化設(shè)施蔬菜地土壤微生物群落的影響,明確了生物炭對(duì)于退化設(shè)施蔬菜地土壤及RSD法修復(fù)過(guò)程中N2O減排效果及機(jī)制。上述研究為RSD法施用的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)提供了基礎(chǔ),也為RSD法在退化設(shè)施蔬菜地土壤中的規(guī)�；瘧�(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：南京師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X144;X172
【圖文】：

逑總的來(lái)說(shuō)，土壤中Ｎ２０的主要來(lái)源于生物途徑，主要產(chǎn)生途徑有硝化作用、反逡逑硝化作用和硝化微生物的反硝化作用（圖１－１）。硝化過(guò)程和反硝化過(guò)程一般是土逡逑壤Ｎ２０產(chǎn)生的主要途徑；而在厭氧環(huán)境中，反硝化作用是Ｎ２０產(chǎn)生的主要途徑逡逑（Ｚｈｕ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１３）0逡逑’邐１邋ＮＨ，邋１逡逑0７逡逑丨ＮＨ：ＯＨ丨ｉ邋１邋Ｎ？０邋Ｉ邐x夯體義縣�、一．￣辶x縣睿�，丨岭ｎ＾五［瓦引宪O⑸锏姆聰躉鰨義希ュ澹邋五邋五邋五義希卞澹危�，－邋１－邋Ｕd澹

本文編號(hào)：2806077