竹炭及其固定化微生物对浙东滨海地区盐碱土壤的改良效果研究

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我国盐碱土壤地区分布范围广、面积大、占耕地比重大,且盐碱化土壤理化性质差、肥力低,严重阻碍了农作物的生长。目前关于盐碱土壤改良的研究多集中于农业措施、工程改良等,对于竹炭及其固定化微生物这类新型改良剂对盐碱土改良作用的研究极少。盐碱土作为土地储备资源,具有发展为农业土壤资源的潜力,盐碱土改良已被广泛关注。本文针对我国浙东滨海地区土壤盐碱化问题,结合该地区的土壤围垦现象,分析围垦对沿海滩涂土壤碳库的影响因素及其特征,阐明竹炭及其固定化微生物对土壤理化性质、土壤微生物多样性、植物生物量、光合指标、抗氧化酶等的影响,为滨海地区盐碱土壤的修复提供理论依据。本研究得出以下主要结论:(1)滩涂围垦后土壤碳库组分和化学性质的演变受围垦年限和人类活动的共同影响。随着围垦年限增加,0—10 cm表层土壤有机碳含量逐渐降低,10—90 cm土层土壤有机碳含量则在围垦31 a后显著增加。土壤无机碳含量(0—30 cm)在围垦10 a后显著增加,各个土层的无机碳含量在围垦31 a后达到最大值。冗余分析表明表层土壤含盐量的积聚是导致土壤有机碳含量降低的重要原因。土壤p H和电导率的降低是促进土壤有机碳和无机碳积累的重要环境因素之一。(2)竹炭及其固定化微生物均提高了土壤有机碳、碱解氮、有效磷、K+、Ca2+含量,降低了Na+含量。有机碳和K+含量以5%浓度竹炭处理最高,增量分别为25.55%、6.82倍;碱解氮和Ca2+含量以5%浓度固定化微生物处理最高,增量分别为90.2%、22.4%;有效磷含量以1%浓度竹炭处理最高,增量为14.6倍。除5%浓度竹炭和1%浓度固定化微生物外,其余浓度添加物使土壤Mg2+含量得到了提高。施用竹炭增加了微生物α多样性,施用竹炭固定化微生物却降低了微生物α多样性。竹炭及其固定化微生物显著提高了真菌担子菌门、伞菌纲、和细菌酸杆菌门、放线菌门的相对丰度,降低了盘菌纲的相对丰度。(3)施用不同浓度竹炭及其固定化微生物均提高了植物生物量。其中3%竹炭对总生物量和根生物量的提高效果最好,分别比对照增加了105.67%和109.38%。1%竹炭固定化微生物对地上部生物量的提高效果最好,比对照增加了173.45%。施用竹炭固定化微生物对植物叶绿素含量的影响优于施用竹炭,1%浓度竹炭固定化微生物对总叶绿素含量的提高效果最好,比对照提高了13.8%。竹炭及其固定化微生物显著提高了植物的光和指标,以1%的竹炭效果最优,净光合速率(A)、气孔导度(g)、蒸腾速率(E)分别比ck显著提高了107.9%、113.5%、105.35%。施用竹炭及其固定化微生物提高了植物抗氧化酶活性。3%浓度竹炭固定化微生物效果最佳,SOD、POD酶活性分别提高了49.56%、7.36%。当用于固定化微生物的竹炭浓度超过5%时会导致植物抗氧化酶活性降低。综合指标评价表明,添加适当浓度竹炭及其固定化微生物有利于植物生长发育,随着添加物浓度的增加,综合指数呈下降趋势。当固定化微生物浓度超过5%时,不利于植物生长发育。
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