【摘 要】
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为了满足居民对蔬菜的需求和追求更高的经济效益,设施蔬菜栽培在我国发展迅速。然而栽培过程中大量农药化肥的投入以及不合理的耕作制度,导致设施蔬菜发生严重的土壤退化问题,威胁设施蔬菜的可持续发展。本实验以河南省原阳县沙岗村连续种植10年番茄的设施蔬菜地土壤为研究对象,采用强还原处理（Reductive Soil Disinfestation,RSD）、添加生物质炭（BC）以及两者联用（BC+RSD）三种
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为了满足居民对蔬菜的需求和追求更高的经济效益,设施蔬菜栽培在我国发展迅速。然而栽培过程中大量农药化肥的投入以及不合理的耕作制度,导致设施蔬菜发生严重的土壤退化问题,威胁设施蔬菜的可持续发展。本实验以河南省原阳县沙岗村连续种植10年番茄的设施蔬菜地土壤为研究对象,采用强还原处理（Reductive Soil Disinfestation,RSD）、添加生物质炭（BC）以及两者联用（BC+RSD）三种方法修复退化设施蔬菜地土壤,共设置4个处理,分别为:未修复土壤（CK）、土壤+2%生物质炭（BC）、土壤+2%水稻秸秆+淹水（RSD）和土壤+2%生物质炭+2%水稻秸秆+淹水（BC+RSD）,35℃条件下培养15 d。主要研究结果如下:培养结束时,与CK处理相比,BC处理显著增加了土壤pH、铵态氮（NH4+）、全碳（TC）、碳氮比（C/N）、速效磷（AP）和速效钾（AK）含量（P<0.05）;但对土壤可溶性碳（DOC）、硝态氮（NO3-）以及氧化还原特性没有显著影响。RSD和BC+RSD处理随着培养时间的延长,土壤DOC含量呈持续增加趋势;NO3-含量在1 d快速下降,3 d后维持在1 mg·kg-1以下;氧化还原电位（Eh）在第3 d下降至0 mV,7 d后维持在-100 mV左右;亚铁离子(Fe2+)呈先升高再趋于平稳的趋势;锰离子(Mn2+)呈波动上升的趋势。培养结束时,与CK处理相比,RSD和BC+RSD处理均显著增加了土壤TC、C/N、AK含量（P<0.05）,但RSD处理亦显著降低了土壤AP含量（P<0.05）。冗余分析（RDA）发现土壤氧化还原特性(Eh、Fe2+和Mn2+)与土壤DOC、NO3-以及NH4+显著相关（P<0.05）。随着培养时间的延长,RSD和BC+RSD处理土壤CO2排放速率均呈先升高再降低的趋势;土壤N2O排放速率在第1 d达到最大值;CH4在第7 d开始逐渐产生。培养结束后,相较于CK处理,BC处理显著增加了土壤CO2累积排放量以及综合增温潜势（Global Warming Potential,GWP）（P<0.05）;RSD和BC+RSD处理均显著增加了土壤CO2、N2O、CH4累积排放量和GWP（P<0.05）。但相较于RSD处理,BC+RSD处理土壤N2O累积排放量和GWP显著降低了71.0%和30.0%（P<0.05）。Pearson相关分析表明土壤CO2、N2O、CH4累积排放量以及GWP与土壤DOC、pH、NH4+和NO3-显著相关（P<0.05）,土壤氧化还原特性同样与土壤CO2、N2O、CH4累积排放量以及GWP显著相关（P<0.05）。培养结束时,相较于CK处理,RSD和BC+RSD处理显著降低了细菌和真菌的OTUs数、Chao1和Shannon指数（RSD处理增加真菌Shannon指数除外）;RSD和BC+RSD处理中Firmicutes（厚壁菌门）相对丰度大幅度增加,并成为优势菌门;属水平上,RSD和BC+RSD处理显著降低了unclassified（UC-）Xanthomonadales和Guehomyces的相对丰度,分别减少了62.8%和66.3%、95.1%和93.2%;显著增加了UC-Ruminococcaceae、UC-Draconibacteriaceae、Azospirillum（固氮螺菌属）和UC-Sordariales的相对丰度;而BC处理对土壤微生物多样性及群落结构均无显著影响。与RSD处理相比,BC+RSD处理显著增加了UC-Microascales和Chrysosporium（金孢霉属）的相对丰度,但显著降低了Azospirillum和UC-Sordariales的相对丰度。Pearson相关分析表明微生物重要菌属的变化与土壤DOC、pH、NH4+和NO3-显著相关。RSD单独或与生物质炭联合修复均显著改变了微生物多样性及群落结构,促进了厌氧和发酵型微生物的生长,抑制了病原微生物的生存。论文对比研究了RSD与BC单独修复以及联合修复对退化设施蔬菜地土壤基本性质、氧化还原特性、温室气体排放以及微生物组成的影响,以期为退化设施蔬菜土壤修复以及农业秸秆的合理应用提供科学依据。
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