论文部分内容阅读
旱地红壤是江西重要的农业生产资源,丰富的水热资源使得该区农业生产和经济发展潜力巨大,在我国农业可持续发展中发挥着重要作用。但由于旱地红壤地力低下,严重制约了江西红壤区农业的可持续发展。如何提高旱地红壤肥力,改善土壤生态系统环境,是旱地红壤资源可持续利用的首要问题。基于此,本研究选择旱地作物花生壳及由其制备的生物质炭作为研究材料,试验共设置7个处理:(1)CK:常规管理、(2)S1:施用花生壳(3000 kg/hm~2)、(3)S2:施用花生壳(4500 kg/hm~2)、(4)S3:施用花生壳(6000 kg/hm~2)、(5)BC1:施用花生壳生物质炭(1000 kg/hm~2)、(6)BC2:施用花生壳生物质炭(1500 kg/hm~2)、(7)BC3:施用花生壳生物质炭(2000 kg/hm~2),通过田间定位试验的方法,研究花生壳及其生物质炭对旱地红壤理化性质、微生物活性、微生物群落结构及红薯产量的影响,探讨影响旱地红壤质量的主导因子,为旱地红壤肥力的提升提供科学依据,为旱地红壤区农作物秸秆综合利用及循环农业的实施提供理论及实践指导。主要研究结果如下:(1)花生壳及其生物质炭的施用均能降低土壤容重,其中花生壳对土壤容重降幅最大是在S3处理的15-30 cm土层,达1.24%;生物质炭对土壤容重降幅最大是在BC3处理的0-15 cm土层,达3.01%。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤有机碳含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤有机碳含量增幅最大均是在块根形成初期,S3、BC3处理的0-15 cm土层,分别达3.11%、3.84%。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤全氮含量,其中处理S2、BC2对土壤全氮含量的提升效果最显著,但随施用量的提高先增加后下降。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤全磷含量,且随施用量的提高而增加,其中处理S3、BC3对土壤全磷含量的提升效果最优。花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤水解氮含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤水解氮含量增幅最大均是在块根形成初期,S3、BC2处理的15-30 cm土层,分别达47.36%、57.23%。花生壳及其生物质炭的施用对土壤有效磷含量的影响无显著性变化。(2)花生壳及其生物质炭的施用均能提高土壤呼吸强度、微生物量碳含量,其中花生壳对土壤呼吸强度增幅最大是在苗期,S3处理的0-15 cm土层,达152.20%,对微生物量碳含量增幅最大是在块根收获期,S3处理的0-15 cm土层,达183.56%;生物质炭对土壤呼吸强度增幅最大是在块根收获期,BC2处理的15-30 cm土层,达242.47%,对微生物量碳含量增幅最大是在块根形成初期,BC2处理的15-30 cm土层,达251.15%。花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上提高了土壤FDA水解酶、脱氢酶活性,其中处理S2、BC2对土壤FDA水解酶、脱氢酶活性的促进作用最显著,较多施用(处理S3、BC3)会对FDA水解酶、脱氢酶活性产生抑制作用。花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性表现为促进作用,其中处理S3、BC2对土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性的促进作用最显著。花生壳及其低剂量生物质炭(BC1处理)的施用均能提高土壤脲酶活性,其中花生壳对土壤脲酶活性增幅最大是在苗期,S3处理的15-30 cm土层,达45.70%;低剂量生物质炭(BC1处理)对土壤脲酶活性增幅最大是在苗期,BC1处理的15-30 cm土层,达47.79%。(3)花生壳及其生物质炭的施用在一定程度上提高了土壤微生物总PLFAs含量及各菌群PLFAs含量,其中花生壳及其生物质炭对土壤微生物总PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达106.64%、112.16%;花生壳及其生物质炭对土壤革兰氏阳性菌PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达95.33%、102.52%;花生壳及其生物质炭对土壤革兰氏阴性菌PLFAs含量增幅最大均是在块根形成初期,S2、BC2处理的0-15 cm土层,分别达108.72%、115.64%;花生壳及其生物质炭在一定程度上均提高了土壤真核微生物PLFAs、放线菌PLFAs、丛枝菌根真菌PLFAs、真菌PLFAs的含量,其中S2、BC2处理对各菌群PLFAs含量的提高最显著。较多施用(处理S3、BC3)会降低土壤微生物总PLFAs含量及各菌群PLFAs含量,从而改变了土壤微生物群落结构。(4)花生壳及其生物质炭的施用均能提高旱地红壤红薯产量,红薯产量随着花生壳及其生物质炭施用量的增加先增加后下降,但总体上均高于对照CK处理,其中花生壳对红薯产量增幅最大是S2处理,达13.00%,生物质炭对红薯产量增幅最大是BC2处理,达20.72%。综上所述,适量施用花生壳及其生物质炭能够有效改善土壤理化性质、土壤微生物活性及微生物群落结构,提高作物产量,总体上施用生物质炭对旱地红壤质量的提升效果要优于施用花生壳的效果,且处理BC2对土壤质量的提升效果最优。因此施用花生壳及其生物质炭并在结合旱地红壤实际种植情况下,对改良土壤微生物环境、减少土壤养分流失、提高土壤肥力、促进土壤修复等方面具有一定的可行性。