论文部分内容阅读
生物炭有固碳减排的作用,能够提升土壤的养分,同时还能吸附土壤中的重金属和有机污染物,但生物炭的施用可能会影响土壤微量元素的生物有效性,目前相关研究还很缺乏。因此,本研究通过盆栽实验,设置施加生物炭和种植不同水稻品种的处理,探究短期内,生物炭对植物吸收微量元素,土壤微量元素生物有效性,土壤微生物群落多样性的影响;长期生物炭还田定位实验,设置不同温度和不同施用量的生物炭,探究生物炭对植物吸收微量元素和土壤微量元素生物有效性的长期影响。主要研究内容和结果如下:（1）利用两种水稻作为受试植株进行盆栽实验,研究生物炭对不同品种水稻体内微量元素的影响。短期盆栽实验结果表明,生物炭能够增加水稻地上部生物量;使水稻地上部Fe、Zn和Cd的含量降低,原因可能是施加生物炭降低了土壤Fe、Zn和Cd的生物有效性;生物炭使水稻根表铁膜中Fe的含量有所提升,提升了铁膜对Cd的吸附能力,减少了水稻地上部Cd的累积;生物炭使扬稻根部OsNRAMP5、OsHMA2和OsHMA3的表达量升高,影响了 Cd向地上部的转运。不同水稻品种之间也存在着差异,蘖初期扬稻地上部Fe、Mn、Zn和Cd的含量高于9108,分蘖盛期9108高于扬稻;在两个时期扬稻的生物量均高于9108;在分蘖初期扬稻根表铁膜中Cd含量要高于9108,分蘖盛期9108高于扬稻;扬稻根部OsNRAMP5、OsHMA2、OsHMA3的表达量高于9108,9108根部OsLCT1的表达量高于扬稻。（2）采用16sRNA测序,探究生物炭与水稻品种对细菌群落的影响。结果表明,施加生物炭降低了厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度,而拟杆菌门（Bacteroidota）和巴氏杆菌（Patescibacteria）的相对丰度上升。种植扬稻土壤不同门水平丰度均值要高于种植9108 土壤。施加生物炭使得芽孢杆菌属（Bacillus）、norankfSymbiobacteraceae 和 norankfAnaerolineaceae 的丰度降低。种植扬稻只有芽孢杆菌属（Bacillus）的丰度比种植9108高。由RDA分析可知,土壤NH4+-N、Eh、DOC、总C、pH和总N是影响土壤细菌群落结构的重要环境因子。（3）利用水稻作为受试植株进行长期定位,研究不同温度生物炭的施用对植物微量元素营养的影响。结果表明在连续11年施用玉米秸秆生物炭后,只有施用400℃生物炭处理的土壤无机氮（NH4+-N和NOx--N）显著上升。三种温度（300℃、400℃、500℃）生物炭均增加了土壤总C、总N、有效P、总K和有效Zn,500℃的生物炭降低了土壤总Zn。不同温度生物炭均降低了水稻籽粒的K、Cu、Mn和Zn浓度。所以,400℃生物炭在显著提升土壤养分的基础上,还提升了土壤有效Zn的含量。（4）利用水稻作为受试植株进行长期定位,研究不同施用量（0 tha-1、2.4tha-1、6tha-1和12 tha-1）的生物炭是否会影响植物的微量元素营养。结果表明连续11年施用玉米秸秆生物炭增加了表层土壤总C、总N、有效P、有效K、总P和有效Zn,12 tha-1的生物炭降低了表层土壤中的总Fe和总Mn。生物炭降低了水稻籽粒Fe、Mn和Cu的浓度。所以,高剂量生物炭没有改善水稻固有的低微量营养素状况,还减少了原本的微量元素。