虻粪有机肥对土壤理化及其微生物群落演变的影响研究

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近些年,由于无害化、资源化和减量化的优势相对明显,黑水虻(Hermetia illucens L.)生物转化处理厨余垃圾的技术方案受到越来越多的关注。厨余垃圾经黑水虻生物转化后剩余的虻粪残渣,再经二次堆肥腐熟可获得稳定的虻粪有机肥。但虻粪有机肥施入农田后,对农田土壤物理、化学、以及生物性质的影响,我们不甚了解,这不仅制约了虻粪有机肥产品的推广应用,而且影响了废弃物黑水虻生物转化技术的升级换代及其产业化服务。因此,本文选取杭州市余杭区地方特色水果枇杷(Eriobotrya japonica(Thunb.)Lindl.)与经济作物丝瓜(Luffa cylindrica(L.)Roem.)两种作物,开展虻粪有机肥应用的田间实验,并对其施用过程中的土壤理化特性、土壤生物活性和土壤微生物群落的演化特征进行了讨论总结,进而全方位地阐明了虻粪有机肥在农田土壤施用过程中的元素循环和生态环境的演变过程。主要研究结论如下:(1)在虻粪有机肥施用后,与对照组比较,枇杷农田土壤的电导率增加了68.5%,丝瓜土壤的电导率增加了30.3%,并使偏酸性土壤(枇杷组)向中性改良,而对偏碱性土壤(丝瓜组)的改良作用不明显。在枇杷土壤中,溶解性有机质(DOM)、水溶性氮(SN)、铵态氮、有效磷、速效钾、有效硫的含量分别增加了43.6%、92.4%、-27.7%、23.0%、91.8%和33.9%;在丝瓜土壤中,总碳、DOM、总氮、铵态氮、总磷、有效磷、速效钾、总硫、有效硫的含量分别增加了149%、114%、126%、57.0%、419%、283%、78.8%、48.3%和113%。(2)虻粪有机肥施用增强了作物土壤的生物活性,其中枇杷土壤的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性分别提高了14.6%、13.8%和17.4%;丝瓜土壤的蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性分别提高了4.61%、58.3%和16.6%。这些酶活性的提高有利于土壤中元素循环和物质转化。(3)紫外可见吸收光谱研究发现:虻粪有机肥可以提高土壤中DOM的芳香化程度和腐殖化程度,枇杷土中,实验组DOM的E254和E280强度增加了24.8%和27.0%,E250/365的强度下降了6.80%;同样丝瓜土中,实验组DOM的E254和E280强度增加了51.9%和55.6%,E250/365的强度下降了5.69%。(4)16S r DNA高通量测序技术研究发现,施用虻粪有机肥显著改变了土壤微生物群落结构。施用虻粪有机肥的土壤,其群落多样性降低而均匀度提高;而β多样性分析结果表明,虻粪有机肥对丝瓜土壤中的微生物组成影响比对枇杷土壤的影响要更显著;冗余分析结果显示,在枇杷土壤中,DOM的变化与疣微菌门的变异呈正相关,而在丝瓜土壤中,DOM的变化与厚壁菌门的变异呈正相关。
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