炉渣与生物炭施加对稻田土壤碳库及微生物的后续影响

论文摘要

水稻田是重要的粮食生产基地,其生产力高低对人类生存有着重要影响。土壤有机质是土壤肥力的核心,也是影响水稻可持续生产的基础。本课题组以福州平原稻田为实验区,在前期的研究中发现,稻田施加生物炭和炉渣,具有一定的固碳减排作用。为了进一步了解施加处理的后续效应,本研究在2015年对稻田进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣（混施）处理,以不施加处理作为对照。2年后（2017年）,对稻田土壤碳库组成、理化性质、微生物数量、微生物多样性及其群落组成结构进行了测定,并且用Pearson相关性分析了环境因子与活性碳组分、微生物数量之间的关系;用CCA分析了碳组分、环境因子与菌群的关系。本文所研究的施加处理对稻田土壤微生物群落组成结构的后续影响及土壤固碳与有机质的维持机制,对于改善中国的农业生产管理模式、明确废弃物施加处理的有效时间、实现稻田土壤固碳减排具有重要的现实意义。主要研究结果如下:1.炉渣、生物炭施加处理2年之后仍能减少稻田CO2和CH4的排放通量,施加处理增加了早稻土壤N2O的排放,降低了晚稻土壤N2O的排放。施加处理显著降低了温室气体全球增温潜势。CO2与土壤容重、温度呈显著正相关,与pH、电导率呈显著负相关。CH4与土壤温度、电导率呈显著正相关。N2O与pH呈显著正相关,与土壤温度、容重呈显著负相关。2.不同施加处理稻田土壤SOC、EOC、DOC、MBC的含量分别介于15.36-16.80g·kg-1、22.75-37.16 mg·kg-1、4.40-4.86 g·kg-1、289.04-327.66 mg·kg-1。炉渣、生物炭单一施加和混合施加2年后,施加处理组土壤SOC含量较对照组有显著提高;DOC、EOC、MBC含量与对照组差异不显著。3.施加处理对不同稻季、不同生长期稻田土壤的细菌数量和真菌数量影响不同。从早、晚稻拔节期和成熟期细菌数量的均值来看,炉渣、生物炭、混施等3种处理的细菌数量均较对照组高,但真菌数量与对照组没有显著差异。4.不同施加处理使早稻土壤细菌多样性降低,晚稻土壤细菌多样性增加。稻田土壤细菌以变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）为主。早稻土壤的优势菌属为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、马赛菌属（Massilia）;晚稻土壤的优势菌属为鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、梭菌属（Clostridiumsensustricto1）。5.不同施加处理使早稻土壤真菌多样性降低,晚稻土壤真菌多样性增加。稻田土壤真菌以子囊菌门（Ascomycota）、壶菌门（Chytridiomycota）担子菌门（Basidiomycota）为主。早稻土壤的优势菌属为Paranamyces、翅孢壳属（Emericellopsis）、镰刀菌属（Fusarium）;晚稻土壤的优势菌属为翅孢壳属（Emericellopsis）、镰刀菌属（Fusarium）。6.在早稻生长期,炉渣、生物炭施加处理降低了产甲烷菌的数量,而混合施加增加了产甲烷菌的数量。在晚稻生长期,各施加处理均增加了产甲烷菌的数量。7.早、晚稻施加处理均增加了Candidatus methanoperedens的相对丰度,早稻土壤中甲烷八叠球菌属（Methanosarcina）的相对丰度多于晚稻土壤,甲烷鬃菌属（Methanosaeta）的相对丰度少于晚稻土壤。甲烷杆菌属（Methanobacterium）的相对丰度与稻田土壤pH呈极显著正相关（P<0.01）,甲烷杆菌属（Methanobacterium）、Methanoculleus的相对丰度与土壤温度呈极显著负相关（P<0.01）。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 绪论
•   1 研究背景
•   2 研究进展
•   3 废弃物施加对稻田固碳减排的影响
•     3.1 生物炭施加对稻田固碳减排的影响
•     3.2 炉渣施加对稻田固碳减排的影响
•   4 研究目标
•   5 研究内容
•   6 研究意义
•   7 技术路线
• 第一章 炉渣与生物炭施加对稻田温室气体排放的后续影响
•   1 研究区与研究方法
•     1.1 研究区概况
•     1.2 施加物
•     1.3 实验设计
•     1.4 样品采集
•     1.5 数据测定
•     1.6 数据计算与处理
•   2 结果与分析
• 2排放通量特征'>    2.1 不同施加处理稻田CO₂排放通量特征
• 4排放通量特征'>    2.2 不同施加处理稻田CH₄排放通量特征
• 2O排放通量特征'>    2.3 不同施加处理稻田N₂O排放通量特征
•     2.4 炉渣、生物炭施加对稻田温室气体综合增温潜势的影响
•     2.5 炉渣、生物炭施加处理下稻田土壤环境因子变化及其与温室气体的关系
•   3 讨论
• 2排放通量的影响'>    3.1 炉渣、生物炭施加对稻田CO₂排放通量的影响
• 4排放通量的影响'>    3.2 炉渣、生物炭施加对稻田CH₄排放通量的影响
• 2O排放通量的影响'>    3.3 炉渣、生物炭施加对稻田N₂O排放通量的影响
•     3.4 稻田温室气体与土壤环境因子的关系
•   4 结论
• 第二章 炉渣与生物炭施加对稻田土壤碳库及微生物的后续影响
•   1 研究区与研究方法
•     1.1 研究区概况
•     1.2 施加物
•     1.3 实验设计
•     1.4 样品采集与测定
•     1.5 数据处理与分析
•   2 结果与分析
•     2.1 炉渣与生物炭施加对稻田土壤有机碳和活性有机碳的影响
•     2.2 炉渣与生物炭施加对水稻土微生物数量的影响
•     2.3 环境因子与稻田土壤有机碳含量及微生物的相关性
•     2.4 稻田土壤有机碳含量与微生物的相关性
•   3 讨论
•     3.1 炉渣与生物炭施加对稻田土壤有机碳的后续效应影响
•     3.2 炉渣与生物炭施加对稻田土壤微生物的影响
•     3.3 稻田土壤有机碳含量、微生物及其与环境因子的关系
•   4 结论
• 第三章 炉渣与生物炭施加对稻田土壤细菌、真菌特征的后续影响
•   1 材料与方法
•     1.1 研究区概况
•     1.2 施加处理
•     1.3 样品采集
•     1.4 土壤微生物群落结构分析——高通量测序技术
•   2 结果与分析
•     2.1 土壤细菌群落组成及其结构分析
•     2.2 真菌群落组成及其结构的分析
•   3 讨论
•     3.1 不同施加处理对稻田土壤微生物多样性、群落结构及丰度的影响
•     3.2 不同施加处理下环境因子、土壤微生物对土壤碳库的影响
•   4 结论
• 第四章 炉渣与生物炭施加对稻田古菌丰度及群落结构的后续影响
•   1 材料与方法
•     1.1 研究区概况
•     1.2 样品采集
•     1.3 产甲烷菌（mcrA基因）丰度的测定——qPCR技术
•   2 结果与分析
•     2.1 不同施加处理对稻田土壤产甲烷菌（mcrA基因）丰度的后续影响
•     2.2 不同施加处理条件下稻田土壤古菌多样性指数比较
•     2.3 稀释曲线
•     2.4 不同施加处理条件下稻田土壤古菌OTUs分布Venn图
•     2.5 稻田土壤门（phylum）水平古菌群落组成结构
•     2.6 稻田土壤属（genus）水平古菌群落结构组成
•     2.7 不同施加处理条件下稻田土壤古菌属水平分布热图
•     2.8 环境因子与群落结构之间的关系
•   3 讨论
•   4 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 蓝兴福

导师: 许旭萍,王维奇

关键词: 炉渣,生物炭,温室气体,碳库,土壤微生物

来源: 福建师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学,农艺学,农艺学,农作物

单位: 福建师范大学

分类号: S511;S153;S154.3

DOI: 10.27019/d.cnki.gfjsu.2019.000442

总页数: 96

文件大小: 2272k

下载量: 12