生物炭/油茶粕对杉木幼苗生长及土壤环境的影响

作     者：胡玉达 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王永红

授予年度：2024年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：生物炭 有机肥 杉木幼苗 土壤环境 微生物群落多样性 微生物群落结构 

摘      要：杉木是中国特有的一种常绿针叶树种,广泛分布于浙江、江西、湖南等14个省,是我国南方地区最主要的快速生长的用材树种之一。杉木生长快,产量高,抗病能力强,木材质量好,在水土保持、环境绿化、固碳、温室气体减排、生态建设等各领域都起到了至关重要的作用。然而,现在杉木人工林在抚育过程中存在生产力低下、土壤退化等问题,目前人们主要关注于杉木成林的经营,鲜少有研究关注幼苗生长过程中植物-土壤之间的变化。因此,本研究通过把油茶壳和油茶饼分别制成生物炭和有机肥,然后配施到杉木幼苗盆栽土壤中,系统探究生物炭和有机肥对杉木幼苗、土壤理化性质和土壤微生物的影响,揭示生物炭和有机肥处理下杉木幼苗-土壤性质-土壤微生物之间的关系,为杉木幼苗的抚育提供科学依据。采用氮蓝四唑法、愈创木酚法、环刀法、凯氏定氮法测和高通量测序法等方法分别测定了杉木幼苗和土壤的理化性质以及土壤微生物的群落结构。以下为主要的研究结果: （1）生物炭和有机肥对杉木幼苗生长及生化特性的影响。与对照相比,施用生物炭和有机肥都能显著提高了杉木幼苗的株高（PT）、生物量、光合色素含量、渗透调节物含量、抗逆性酶活性和叶片养分含量,显著降低了丙二醛（MDA）含量（P0.05）。其中生物炭和有机肥的混合处理下的杉木幼苗株高（PT）、生物量、叶片中氮（N）含量、抗氧化酶活性、可溶性蛋白含量（L-SP）和光合色素含量最高,而MDA的含量最低。单施有机肥处理组的杉木叶片中的可溶性糖含量（SS）、脯氨酸含量（PRO）和叶片磷含量（P）最高,单施生物炭处理组的叶片钾含量（K）最高。 （2）生物炭和有机肥对杉木土壤理化性质的影响。生物炭和有机肥显著提高了土壤含水率（WC）、孔隙度（SP）、pH、全效养分、速效养分和土壤酶活,显著降低了土壤容重（BD）(P0.05)。其中单施生物炭的处理组的土壤含水率、孔隙度和pH最高,生物炭配施有机肥处理组的土壤容重最低,土壤全氮（TN）、全钾（TK）、铵态氮（AN）、硝态氮（NN）、速效钾（AK）、淀粉酶（AMY）和过氧化氢酶（CAT）最高,单施有机肥处理组的有机碳（SOC）、全磷（TP）、速效磷（AP）、β-葡萄糖苷酶（βG）、蔗糖酶（SUC）、脲酶（URE）和酸性磷酸酶（ACP）最高。 （3）生物炭和有机肥对细菌群落的影响。施用有机肥显著提高了细菌的Chao 1指数和ACE指数（P0.05）。施用生物炭和有机肥使土壤细菌群落结构产生变化,对土壤细菌群落Beta多样性产生了显著影响。变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和酸杆菌门（Acidobacteriota）是土壤中最主要的优势细菌门。施用生物炭和有机肥显著降低了变形菌门的相对丰富度,却显著提高了酸杆菌门的相对丰度,单施生物炭显著提高了绿弯菌门的相对丰度,施用有机肥显著降低了绿弯菌门的相对丰度。 （4）生物炭和有机肥对真菌群落的影响。施用生物炭显著提高了真菌的ACE指数、Chao 1指数和Shannon指数（P0.05）。施用有机肥使真菌群落结构产生了变化,对土壤真菌群落Beta多样性产生了显著影响。子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和未注释的真菌门（unclassifiedFungi）是土壤中最主要的优势真菌门。施用生物炭和有机肥显著提高了子囊菌门的相对丰度,却显著降低了未注释的真菌门,单独施用生物炭,担子菌门的相对丰度得到了显著的提升,施用有机肥显著降低了担子菌门的相对丰度。 综上所述,应用生物炭和有机肥料能有效地优化土壤的构造并增加土壤中的营养成分,为土壤微生物提供了充足的养分和生存环境,促进其生长繁殖,增强杉木幼苗的生理生化活动,促进其生长。