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除导致土壤酸化板结外,长期过量施用化肥还会引起土壤中氮磷等养分随径流进入水体,从而引发水体富营养化等环境问题。生物有机肥以农业有机固体废弃物为主要原料并添加了具有特定功能的微生物,在资源化利用农业废弃物的同时,其田间施用后还具备改善农产品品质、改良土壤性状及提高作物产量的功能。贵州木霉NJAU 4742(以下简称木霉)为本实验室分离获得的具显著促生和防控土传病害功能的有益真菌,利用其研制的生物有机肥已经在不同作物上体现出了优异的增产效果,但木霉生物有机肥长期施用的田间效应仍需进一步研究。本实验室已经在南京市横溪镇建立了木霉生物有机肥促生效应评估长期田间定位试验点,先前的研究表明连续4季施用木霉生物有机肥显著提高了白菜-甘蓝轮作体系的产量,且相比有机肥,施用生物有机肥显著改变了土壤微生物区系。本研究进一步探究了连续施用木霉生物有机肥对白菜-甘蓝轮作体系产量及土壤微生物区系的影响,全文共分为三个部分:(1)探究连续施用生物有机肥对白菜/甘蓝产量和品质的影响;(2)探究了生物有机肥中功能微生物木霉的连续施用对土壤微生物区系的影响;(3)进一步研究了木霉生物有机肥连续施用7季后对土壤微生物区系的影响。主要研究结果如下:1.长期连续施用木霉生物有机肥有效提高了白菜-甘蓝轮作体系的田间产量,改善了蔬菜品质。第5-8季的大田试验结果表明,相比于化肥处理(CF)、普通有机肥处理(OF)、灭菌有机肥处理(SOF)、灭菌生物有机肥处理(SBIO)和空白对照处理(CK),生物有机肥处理(BIO)的产量均有提升,相比以上各个处理,其产量分别增加 2.31%-22.99%、7.54%-21.39%、4.87%-23.96%、8.62%-11.74%和23.78%-65.19%。其中BIO处理的产量与第5季CK、CF和SBIO、第6季CK 和 OF、第 7 季 CK、CF 和 SOF 及第 8 季 CK、CF、OF、SOF 和 SBIO 均具有显著性差异;相比于SBIO处理,灭菌生物有机肥再接种木霉处理(SBIOT)的产量均有显著提升,其增幅分别达1.03%、8.38%、12.77%和6.48%;此外,施用生物有机肥除提高作物产量外,还改善了甘蓝维生素C、蛋白质、还原糖和硝酸盐等品质指标。2.通过比较白菜-甘蓝轮作大田前四季SBIOT和SBIO处理的土壤微生物区系,解析了施用木霉菌种促进白菜-甘蓝轮作大田产量的土壤微生物生态学机理。结果表明,随着施用季度(第1季、第2季、第3季和第4季)的延长,处理(SBIO和SBIOT)间土壤微生物区系差异逐渐加大。具体体现在:(1)相较施用灭菌基质,长期施用灭菌基质添加木霉菌种后制成的生物有机肥显著降低了土壤细菌丰富度和多样性,提高了真菌丰富度和多样性;(2)属分类水平上,在前4季土壤中,相较施用灭菌基质,施用木霉菌种显著增加了 土壤中木霉属(Trichoderma)微生物的相对丰度,同时土壤中芽单胞菌属(Gemmatimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和青霉属(Penicillium)等潜在关键微生物相对丰度显著提升,且以上潜在关键微生物相对丰度的升高与产量增加呈显著正相关关系;(3)连续四季施用木霉固体菌种提高土壤pH和EC值并增加土壤养分含量,土壤理化性质和功能微生物(施肥方式)及其相互作用是改变土壤微生物区系的主要驱动因子。3.进一步比较了第7季CF、BIO、SBIO和SBIOT处理间大田土壤微生物区系的差异,结果表明不同肥料的长期施用对土壤微生物区系产生的较大的影响。具体体现在:(1)与施用木霉菌种趋势一致,相较施用化肥和灭菌基质,长期施用生物有机肥显著降低了土壤细菌丰富度和多样性,提高了真菌丰富度和多样性;(2)属分类水平上,在第7季土壤中,生物有机肥的施用显著增加了木霉属(Trichoderma)的相对丰度,并激发了小梨形菌属(Pirellulla)、Pir4lineage属、茅孢杆菌属(Bacillus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、粪盘菌属(Ascobolus)、被孢霉属(Mortierella)和青霉属(Penicillium)等微生物的相对丰度,这些微生物相对丰度的升高与产量增加呈显著正相关关系;(3)在前4季和第7季土壤中,相较施用灭菌基质,施用灭菌基质添加木霉菌种后制成的生物有机肥均显著增加了木霉属(Trichoderma)的相对丰度,并激发了茅单胞菌属(Gemmatimonas)、茅孢杆菌属(Bacillus)和青霉属(Penicillium)的相对丰度;(4)在白菜-甘蓝轮作体系中,无论施用木霉生物有机肥,还是施用木霉固体菌种,均能提高土壤pH和EC值,增加土壤养分含量,除功能微生物和土壤理化性质外,木霉生物有机肥产品中的土著微生物同样与土壤微生物区系的改变有关。综上所述,长期施用木霉生物有机肥能够有效提高白菜-甘蓝轮作体系的田间产量,改善土壤理化性状和果实品质;无论是长期施用木霉菌种还是木霉生物有机肥,均能改变土壤微生物区系,提高土壤中木霉属微生物相对丰度,激发土著潜在关键微生物相对丰度,且这些属微生物相对丰度的增加与产量存在显著正相关;除土壤理化性质外,生物有机肥中的功能微生物和土著微生物均是促进土壤微生物区系发生变化的动力。