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不同蚓堆肥浸提液对烟草幼苗生长的影响

中国土壤与肥料 2022年第9期 117-122页

作者：董青君李小龙张仕祥李卫红焦加国南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 江苏徐淮地区淮阴农业科学研究所江苏淮安223001 福建省烟草公司南平市公司福建南平353000 中国烟草总公司郑州烟草研究院河南郑州450001

为探索不同的蚓堆肥浸提液对烟草幼苗生长的影响,以期为蚓堆肥浸提液的应用提供一定的理论依据。以猪粪蚓堆肥和餐余废弃物蚓堆肥为原料,获得不同蚓堆肥浸提液,以改良的霍格兰营养液为对照(CK),进行不同浓度蚓堆肥浸提液的烟草育苗试验... 详细信息

为探索不同的蚓堆肥浸提液对烟草幼苗生长的影响,以期为蚓堆肥浸提液的应用提供一定的理论依据。以猪粪蚓堆肥和餐余废弃物蚓堆肥为原料,获得不同蚓堆肥浸提液,以改良的霍格兰营养液为对照(CK),进行不同浓度蚓堆肥浸提液的烟草育苗试验。结果表明,添加蚓堆肥浸提液均不同程度地促进了烟草幼苗的生长发育,且随着蚓堆肥浸提液添加比例的增高,烟草育苗效果总体上呈现出先上升后下降的趋势,以质量浓度为7.5%的蚓堆肥浸提液的综合效果最好,且7.5%质量浓度的餐余蚓堆肥浸提液的育苗效果整体优于猪粪蚓堆肥浸提液。7.5%质量浓度的餐余废弃物蚓堆肥浸提液的株高、茎粗、SPAD值、G值、壮苗指数、根系活力较对照(CK)分别提高118.06%、207.05%、19.28%、450.00%、600.00%、150.00%,总根长、根表面积、根体积、根尖数分别提高272.23%、449.25%、700.00%、613.51%,适合作为优质的蚓堆肥浸提液原料。总之,7.5%质量浓度的蚓堆肥浸提液均适合应用于烟草育苗,且以餐余废弃物蚓堆肥浸提液效果最好。

关键词：蚓堆肥浸提液烟草育苗

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蚓堆肥热干扰后对土壤质量和作物生长的影响

土壤学报 2020年第1期57卷 142-152页

作者：周星陈骋常海娜王东升郑勇焦加国胡锋刘满强南京农业大学资源与环境科学学院土壤生态实验室江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210095 南京市蔬菜科学研究所南京210042

了解热干扰对蚓堆肥肥效的影响有助于指导其规模化加工和应用,促进有机废弃物的高效循环利用。通过模拟不同热干扰梯度(30、40、50、60和70℃)研究蚓堆肥自身性质的变化,将新鲜的蚓堆肥置于烘箱中加热20 h,并于温室中采用盆栽试验探究... 详细信息

了解热干扰对蚓堆肥肥效的影响有助于指导其规模化加工和应用,促进有机废弃物的高效循环利用。通过模拟不同热干扰梯度(30、40、50、60和70℃)研究蚓堆肥自身性质的变化,将新鲜的蚓堆肥置于烘箱中加热20 h,并于温室中采用盆栽试验探究经过热干扰后的蚓堆肥对土壤性质及番茄生长的影响。结果表明,随着热干扰温度的升高,蚓堆肥的pH、可溶性有机碳及铵态氮含量呈上升趋势且在最高温干扰处理下达到最高,但硝态氮和速效钾含量呈下降趋势;微生物生物量碳氮含量先上升后下降,而其中参与碳氮循环的酶活性逐渐降低。经不同热干扰处理后的蚓堆肥施入土壤后,相比30℃的对照,蚓堆肥经热干扰后番茄的地上部生物量提高了2倍左右,根系生物量增加了56%~115%;伴随蚓堆肥热干扰温度的增加,植物氮磷钾养分的吸收量逐渐提高,蚓堆肥对土壤氮磷钾养分的供应量(土壤速效养分与植物有效养分吸收量之和)先升高后下降并在50℃干扰处理后达到最高;土壤pH及可溶性有机碳含量逐渐升高,土壤微生物生物量碳氮含量呈先上升后下降的趋势且在70℃干扰后降至最低,而土壤中参与碳氮循环的酶活性变化趋势不一致,但与对照相比总体呈上升趋势。总之,热干扰导致蚓堆肥生物活性下降及养分有效性增加,相应地,热干扰后的蚓堆肥施入土壤后能明显促进作物氮磷钾养分的吸收,有利于蚓堆肥发挥其肥效。因此,蚓堆肥加热处理有利于其发挥短期培肥和植物促生功效,而其长期效果有待今后在更大时空尺度上的研究。

关键词：蚓堆肥热干扰废弃物利用番茄生态系统功能微生物生物量及活性

蚓堆肥施用量对蔬菜和土壤的重金属污染风险研究

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蚓堆肥施用量对蔬菜和土壤的重金属污染风险研究

作者：陈骋南京农业大学

学位级别：硕士

高强度集约化农业生产对作物高产的追求常伴随着化肥的过量投入,由此带来食品安全及土壤污染等生态环境问题。相比传统堆肥,以蚓堆肥为代表的生物有机肥保留了更高的微生物活性和有益微生物类群,并且含有大量的植物生长激素和类腐殖酸物... 详细信息

高强度集约化农业生产对作物高产的追求常伴随着化肥的过量投入,由此带来食品安全及土壤污染等生态环境问题。相比传统堆肥,以蚓堆肥为代表的生物有机肥保留了更高的微生物活性和有益微生物类群,并且含有大量的植物生长激素和类腐殖酸物质,在改善土壤健康、提高作物品质等方面也更具有优势,具有减施化肥和改善生态环境的潜力。然而,蚓堆肥的原料畜禽粪便含有重金属等有毒有害物质,长期或者高量施用可能会存在污染风险。当前有关研究集中于蚓堆肥堆制过程中性质的变化和施用后对土壤肥力的影响,缺乏有关蚓堆肥对作物生长和重金属污染风险的综合影响研究。基于菠菜-青椒-番茄轮作的田间定位试验,探究了施用不同用量的蚓堆肥对作物生长和土壤重金属污染风险的影响。试验设置了 5个蚓堆肥替代化肥水平,按照氮磷钾总量相等原则,分别是0 t ha-1(单施化肥),5 t ha-1蚓堆肥,10 t ha-1蚓堆肥,20 t ha-1蚓堆肥和40tha-1蚓堆肥与化肥的配施处理,测定了土壤理化性质、作物品质、重金属积累量、重金属生物有效性等,在综合评价蚓堆肥施用量的重金属污染风险的基础上,揭示蚓堆肥的重金属污染影响机制。主要结果如下:1、施用蚓堆肥后改善了土壤理化性质。随着蚓堆肥施用量的增加,土壤的保水能力增强,酸化状况改善,土壤有机碳含量提高,并且可溶性有机质的组成发生改变;随着蚓堆肥施用量的增加,可溶性有机质中的类富里酸组分含量随之增加。2、随着蚓堆肥施用量的增加,砷、铅和镉的生物有效性降低,主要归因于土壤pH提高及可溶性有机质组成的改变,进而作物对重金属的吸收积累也相应地减少。3、蚓堆肥的施用可提高作物的产量(P蚓堆肥最高施用量下最高,增产14%～68%。青椒在施用中量蚓堆肥(20tha-1)处理下达到最高,增产23%。作物品质也得到明显的改善,且在最高施用量下效果最为明显。综上,施用低量蚓堆肥对重金属生物有效性影响能力弱,在短期的农业生产中,对作物重金属污染风险大;施用高量蚓堆肥会使得重金属在土壤中积累,在长期连续多年施用后将增加土壤重金属的污染风险。

关键词：蚓堆肥重金属生态风险可溶性有机质土壤健康蔬菜品质

蚓堆肥配施化肥的比例对土壤健康及作物生长的影响

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蚓堆肥配施化肥的比例对土壤健康及作物生长的影响

作者：王佳俊南京农业大学

学位级别：硕士

设施农业虽然极大的提高了作物产量及农民的收入,但由于传统农业方式密集的施用农用化学品,导致了土壤质量日益恶化,以及化肥利用率较低等造成的土壤、大气及农产品食用安全问题愈发严重。同时大量的农业有机废弃物得不到资源化利用,而... 详细信息

设施农业虽然极大的提高了作物产量及农民的收入,但由于传统农业方式密集的施用农用化学品,导致了土壤质量日益恶化,以及化肥利用率较低等造成的土壤、大气及农产品食用安全问题愈发严重。同时大量的农业有机废弃物得不到资源化利用,而蚓堆肥能有效处理有机废弃物并改善土壤质量及促进作物生长,在农业生产中利用蚓堆肥在减少生态环境污染、改善土壤质量及提高作物品质等方面具有良好的应用前景。本研究基于氮磷钾养分等量原则,共设置5个蚓堆肥配施化肥的施用水平(0 t ha、5 t ha、10 t ha、20 t ha、40 t ha)来探讨了不同用量蚓堆肥配施部分化肥对蔬菜（青椒-菠菜）轮作系统土壤健康及作物生长的影响。1、蚓堆肥配施化肥施用土壤后,不论是在青椒季还是在菠菜季,均不同程度提高了土壤最大持水量,改善了土壤保水能力;同时,改善了土壤有机质水平,提高土壤养分利用率。2、蚓堆肥配施化肥的比例在25%时对土壤微生物学性状影响显著。两季作物下,土壤微生物生物量碳氮含量随蚓堆肥施用量的增加呈显著上升趋势,且不同程度提高了参与土壤碳氮循环酶活性。3、与未施蚓堆肥处理相比,蚓堆肥施用提高了土壤中速效磷、钾等养分含量,且不同程度提高了青椒季和菠菜季作物产量,增产幅度分别为12.2%和50.6%,但只有在菠菜季差异达到显著水平（P蚓堆肥配施化肥的比例在25%和50%时对农产品品质及植物根系性状影响最为显著。4、蚓堆肥施用后显著影响了土壤线虫群落结构。随蚓堆肥施用量的增加显著降低了土壤中植食性线虫数量,增加了捕杂食线虫数量,土壤线虫的生态指数如富集指数和结构指数也显著增加,使土壤线虫群落趋于稳定。综上,随着蚓堆肥配施化肥比例的增加,土壤生境及资源有效性得到明显改善,作物品质及养分含量也得到明显的提高,从农业生产角度出发,当蚓堆肥配施化肥的比例在50%(20 t ha蚓堆肥+化肥)左右时,能够发挥蚓堆肥最大经济效益。

关键词：蚓堆肥作物生长根系性状土壤线虫群落土壤健康

化肥减施下绿肥种植和蚓堆肥施用对土壤线虫群落的影响

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化肥减施下绿肥种植和蚓堆肥施用对土壤线虫群落的影响

作者：王春兰南京农业大学

学位级别：硕士

线虫在土壤生态系统中发挥着重要的功能,是公认的土壤健康指示者。传统农业中化肥过量施用会造成土壤生物多样性下降并带来严重的生态环境问题。有机肥替代部分化肥能够有效促进土壤生物多样性和改善生态环境。其中,已有研究证实了豆科... 详细信息

线虫在土壤生态系统中发挥着重要的功能,是公认的土壤健康指示者。传统农业中化肥过量施用会造成土壤生物多样性下降并带来严重的生态环境问题。有机肥替代部分化肥能够有效促进土壤生物多样性和改善生态环境。其中,已有研究证实了豆科绿肥种植和蚓堆肥施用均可以通过增加土壤有机碳、补充养分、改善土壤物理结构等促进土壤生物群落的发展,从而达到改善土壤健康、提高作物产量和品质等多种生态系统功能目标。尽管绿肥和蚓堆肥的单独作用已经众所周知,但是豆科绿肥作物与蚓堆肥的联合作用、尤其是对土壤生物群落的影响则鲜有报道。理论上,在绿肥播种前施蚓堆肥可以改良土壤结构、提高以磷和微量元素为代表的养分有效性,缓解绿肥生长期间的养分限制,绿肥分解有利于土壤生物,尤其是线虫群落的发展,但是以往对绿肥协同蚓堆肥影响土壤线虫群落的研究相对较少。基于此,本研究以设施蔬菜大棚土壤中的线虫群落作为研究对象,设置三因素二水平完全交互因子设计(减量化肥40%与否2水平、绿肥种植与否2水平、蚓堆肥施用与否2水平),探究减施化肥、绿肥种植和蚓堆肥施用及其交互作用对土壤理化性质、微生物及线虫群落结构的影响。本研究主要结果如下:(1)不同施肥措施对土壤线虫群落的影响存在差异。减量化肥、蚓堆肥、绿肥三者两两交互及三者联合交互可显著影响土壤线虫各营养类群丰度(P蚓堆肥在全量施肥条件下可增加土壤捕杂食线虫的比例;减量化肥条件下,绿肥可增加土壤植食性线虫的比例,这可能是由于绿肥为线虫提供了食物供给。蚓堆肥和绿肥在减量化肥条件下连续两年显著提高线虫富集指数;蚓堆肥在全量化肥条件下显著提高线虫群落的香农多样性指数,绿肥连续两年显著降低线虫群落的香农多样性指数(P蚓堆肥通过影响土壤理化性质和微生物群落调控土壤线虫群落。研究第1年,减量化肥条件下,绿肥和蚓堆肥显著降低土壤容重,提高土壤有机碳、可溶性有机碳、速效磷含量;同时,显著提高土壤真菌/细菌比值。研究第2年,减量化肥条件下,绿肥和蚓堆肥显著降低土壤容重、提高土壤有机碳、全氮和速效磷含量;同时,显著提高土壤微生物总量、真菌/细菌比值以及革兰氏阳性菌/革兰氏阴性菌比值。绿肥在全量化肥不施用蚓堆肥条件下可显著提高土壤矿质氮含量。线虫群落性质指标与土壤环境因子的相关性分析表明,土壤容重、可溶性有机碳、全氮、矿质氮、真细菌生物量、真细菌比及微生物总量分别与土壤线虫总数、各营养类群线虫数量、以及富集指数、结构指数和丰富度指数显著相关(P蚓堆肥可通过影响容重影响线虫群落结构,或者直接刺激线虫群落结构。第2年,蚓堆肥和化肥可间接通过影响土壤速效磷含量调控线虫群落结构。综上所述,在减量化肥的条件下,绿肥和蚓堆肥能够显著改善土壤理化性质,提高土壤微生物生物量。土壤理化性质和微生物群落性质的改善能够显著影响线虫群落组成和结构。有机替代的集成措施可以协同改善土壤健康,且土壤线虫群落与土壤功能之间有密切联系,从而证明线虫生态指数可以指示施肥措施引起的土壤健康的变化。

关键词：蚓堆肥绿肥减施化肥线虫群落土壤微生物

不同用量的蚓堆肥替代化肥对土壤生物群落及作物生长的影响

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不同用量的蚓堆肥替代化肥对土壤生物群落及作物生长的影响

作者：周星南京农业大学

学位级别：硕士

在集约化农业生产中,农业有机废弃物的积累和不当使用造成了严重的环境污染问题。近年来,随着人们对食品、环境及土壤质量等问题的日益关注,通过施用环境友好型及可更新的资源,利用生物调控作用来实现保护环境和农业的可持续发展受到了... 详细信息

在集约化农业生产中,农业有机废弃物的积累和不当使用造成了严重的环境污染问题。近年来,随着人们对食品、环境及土壤质量等问题的日益关注,通过施用环境友好型及可更新的资源,利用生物调控作用来实现保护环境和农业的可持续发展受到了普遍关注。蚓堆肥是蚯蚓有效处理有机废弃物的副产品,是一种能改善土壤质量及作物生长的优质有机肥。目前大部分研究集中于研究蚓堆肥对土壤非生物性质的影响而忽略了其对土壤生物学性质的影响。本研究基于养分等量原则,设置了5个用量水平的蚓堆肥替代化肥,分别是0 tha-1(单施化肥),5 t ha-1蚓堆肥+化肥,10 t ha-1蚓堆肥+化肥,20 t ha-1蚓堆肥+化肥,40 t ha-1蚓堆肥+化肥。定位实验自2015年建立,在温室大棚条件下进行青椒、番茄、菠菜轮作,于2017年在不同蔬菜作物收获期采集土壤和植物样品,探究土壤养分、微生物活性、线虫群落、作物生长及品质的变化。研究结果如下:1.与未施蚓堆肥相比,施用蚓堆肥后改善了土壤理化性质。随着蚓堆肥施用量的增加,土壤的保水能力增强,酸化状况改善,土壤速效磷和钾的含量也得到提高。2.与未施蚓堆肥相比,施蚓堆肥明显改善了土壤微生物学性质。三季作物下的土壤微生物生物量碳氮含量都随蚓堆肥施用量的增加而上升。在青椒季和番茄季中,参与土壤碳循环的酶活性(AG和BG)随蚓堆肥施用量的增加而增加,但其它参与碳氮循环的酶活性分别在10 tha-1和20 tha-1蚓堆肥下达到较高水平;在菠菜季中,土壤碳氮酶活性也呈先上升后下降的趋势。3.与未施蚓堆肥相比,无论蔬菜作物种类,土壤线虫数量在施用10 t ha-1的蚓堆肥后都达到最高,施用量再增加的促进作用不明显。随蚓堆肥施用量的增加,植食性线虫的数量呈下降的趋势,捕杂食线虫数量逐渐增加,食微线虫的数量在10t ha-1的蚓堆肥处理下达到最高。线虫的成熟度指数及富集指数也随蚓堆肥施用量的增加而增加,而植食性线虫成熟度指数呈下降趋势。4.与未施蚓堆肥相比,蚓堆肥提高了青椒、番茄和菠菜的产量,当蚓堆肥施用量为20 t ha-1时,三季作物产量达到最高且分别增产了 8.5%、66.4%和76.6%,但施用量再增加对产量不再有促进作用。作物品质(蛋白质、可溶性糖和维C含量)在蚓堆肥施用量为20～40 t ha-1改善效果较好,而作物氮磷钾含量在10 t ha-1的蚓堆肥处理下较高。

关键词：蚓堆肥土壤微生物性质线虫群落作物生长土壤功能

连作年限和施肥措施对番茄生长及根结线虫危害的影响

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连作年限和施肥措施对番茄生长及根结线虫危害的影响

作者：常海娜南京农业大学

学位级别：硕士

由于设施蔬菜的连续种植和大量化学肥料的投入,特别是氮肥的过量施用,造成土壤酸化、养分失衡以及土传病害频发等土壤相关的障碍问题日益突出。值得注意的是,食根害虫的防控是当前面临的艰巨任务,其中根结线虫是设施内普遍发生且危害严... 详细信息

由于设施蔬菜的连续种植和大量化学肥料的投入,特别是氮肥的过量施用,造成土壤酸化、养分失衡以及土传病害频发等土壤相关的障碍问题日益突出。值得注意的是,食根害虫的防控是当前面临的艰巨任务,其中根结线虫是设施内普遍发生且危害严重的植物土传病害之一。结合田间定位研究和室内盆钵调控试验途径,研究了根结线虫对不同连作年限和施肥措施的响应,系统探讨了连作和施肥的交互作用对根结线虫病的影响以及根结线虫与番茄养分吸收的关系。田间采样分析了番茄连作年限增加对土壤理化性质、植株生长、养分吸收、植株防御酶活性以及根结线虫病的影响,并比较有机肥和化肥处理之间的差异。主要研究结果如下:（1）随着连作年限的增加,土壤pH值和可溶性有机碳（DOC）含量降低,而土壤可溶性盐浓度（EC）和硝态氮（NO3--N）含量升高,且在化肥处理中达到显著差异水平（p＜0.05）。（2）番茄根结指数随着种植年限的延长而不断增大,且相同连作年限下施用有机肥未降低根结线虫的发病率。（3）连作后,番茄植株的株高和地上部生物量明显降低,而根系生物量明显增加;且与化肥相比,施用有机肥更有利于植株的生长。（4）连作后番茄根系的根长、表面积、根体积及平均直径均呈现增加的趋势,且各数值表现为在连作4年的有机肥处理中最大。（5）番茄收获期,植株地上部全氮（TN）、全磷（TP）和全钾（TK）的含量均随着连作年限的增加而显著降低,而根系TN、TP和TK含量均显著升高。（6）连作导致番茄膜质过氧化严重、植株保护酶系统受损,施用有机肥能在一定程度上增强植株的防御能力。为了进一步了解根结线虫对植株养分吸收的影响机制。采集田间土壤并灭菌后接种不同密度（0,1000,5000条·株-1）的根结线虫2龄幼虫,在施肥与否的条件下分析根结线虫和土壤理化性质的变化对植株养分吸收利用的影响机制。研究结果如下:（1）随着根结线虫接种密度的增大,土壤pH值呈现先升高后降低的趋势,而EC值和NO3--N含量呈现先降低后升高的趋势;（2）番茄的根结线虫病情随着根结线虫接种密度的增大而加剧,且施用化肥能加强这类影响;（3）根结线虫接种密度增大和施肥均能显著降低植株地上部的生物量,增加根系的生物量和根系平均直径;（4）接种根结线虫和施用氮肥均促进了根系中氮素的累积,降低了植株地上部对氮素的吸收利用,且随着根结线虫接种密度的增大,植株的氮素吸收利用率和农学利用率均下降;（5）番茄根系感染根结线虫后,其根结部位或根结以外部位的全氮、全磷含量明显增大高于健康根系,尤其是根结部位的养分含量最高。以番茄不同连作年限样地的土壤为基础,分别选择种植1年和连作4年的相同施肥处理小区的土壤布置盆栽试验,比较不同施肥措施（不施肥对照、常规量化肥、氮肥减量30%、化肥配施蚓堆肥、氮肥减量30%并配施蚓堆肥）对连作番茄土壤性质、植株生长和养分吸收的影响以及根结线虫的响应。研究结果如下:（1）化肥配施蚓堆肥或减量施用氮肥均能在一定程度上提高土壤的pH值,降低土壤中的硝态氮含量,也明显增加了土壤DOC含量,且氮肥减量及配施蚓堆肥时能增强这种效果。（2）在连作4年的番茄中,单施化肥导致根系的根结数增多、根结指数增大,而化肥配施蚓堆肥能明显减少根结数并降低根结指数,尤其是与氮肥减量措施相结合的处理效果达到了显著差异水平（p＜0.05）。（3）化肥配施蚓堆肥或氮肥减量均能提高植株地上部的养分吸收,促进植株的生长,在一定程度上通过抑制根结线虫减少了氮素在植株根部的累积。总之,本研究加深了连作和施肥影响下根结线虫发病及其对植株生长和养分吸收影响机制的认识,为研发蔬菜连作障碍修复措施和防控策略提供科学依据。

关键词：连作氮肥减量根结线虫蚓堆肥养分利用率生态农业