[00132727]棉秆炭化还田对新疆连作棉田土壤微生物多样性及黄萎病病原菌影响的研究

新疆是我国最大和最重要的商品棉生产基地,连作现象很普遍。棉秆就地粉碎还田是目前棉秆利用的主要方式,但棉秆木质化程度高,腐解速度缓慢,且带病菌棉秆长期还田导致棉田枯、黄萎病加重,棉秆分解产生的化感物质在土壤中积累的自毒效应也进一步加重了连作障碍。棉秆炭具有含碳量高、孔隙发达、比表面积大、吸附性、抗氧化能力强等特性,能提升土壤稳定碳库储量、改善土壤理化性质、促进作物生长、消除秸秆上携带的病原菌及通过吸附土壤中化感自毒物质,缓解棉花连作障碍。本项目采用实验室模拟及田间应用相结合的方法,对新疆灰漠土和风沙土连作棉田施用生物炭土壤养分和微生物多样性的变化;棉秆直接粉碎还田和棉秆炭化还田对新疆连作棉花根际土壤微生物数量、群落功能和结构多样性的影响;连作棉田施用棉秆炭土壤微生物多样性与土传黄萎病病原菌数量的关系开展了较为系统的研究,在以下方面取得了重要进展：（1）研究表明,施用生物炭对新疆灰漠土和风沙土连作棉田根际土壤养分和微生物多样性均有一定的提升作用。且施用生物炭对土壤养分和微生物的提升效果风沙土好于灰漠土。土壤微生物群落碳源利用表明,施用生物炭土壤微生物活性差异不显著或显著提升,但风沙土根际土壤微生物的作用效果好于非根际土壤;根际土壤Shannon指数有升高趋势。（2）过常规施肥条件下移除棉秆、棉秆直接还田和炭化还田处理微区定位实验,采用平板计数法、Biolog碳源利用和PCR-DGGE、高通量测序等分子生物学技术,分析了不同棉秆处理对新疆连作棉田根际土壤微生物数量、群落功能和结构多样性的影响和益生、拮抗等功能特征。微区定位试验证实,棉秆炭施用显著增加了连作棉田根际土壤中细菌和放线菌数量;棉秆炭处理AWCD 值较高,显著提高了微生物丰富度指数,可促进利用糖类、氨基酸类和羧酸类碳源的微生物生长,尤其是利用与根系分泌物相关的酚酸类碳源的微生物．DGGE 电泳结果表明,施用棉秆炭（ 尤其是增量棉秆炭） 后,土壤细菌DGGE 图谱条带数增多,增加了土壤中芽单胞菌门、酸杆菌门、变形菌门和放线菌门中一些菌群的丰度．表明高量施用棉秆炭可显著提高棉花根际土壤微生物多样性,并明显改变土壤细菌群落结构,对连作棉田生态系统健康有改善作用。（3）比较了棉秆移除、棉秆直接粉碎还田和棉秆炭化还田处理连作棉田土壤中黄萎病病原菌数量的消长。结果显示,与棉秆移除和棉秆直接粉碎还田相比,棉秆炭化还田土壤中黄萎病病原菌数量明显下降,虽然没有显著降低棉花黄萎病发病率,但有缓解病害发病程度的趋势。综合上述结果,可以说明,经过4年的连续施用,与传统的棉秆粉碎还田相比,棉秆炭可显著提高棉花根际土壤微生物多样性,并明显改变土壤细菌群落结构,降低黄萎病病原菌数量,对连作棉田生态系统健康有改善作用。本项目共发表论文6篇,其中SCI论文1篇,中文一级核心期刊《中国农业科学》和《应用生态学报》各1篇。2014年发表在《中国农业科学》的文章《新疆连作棉田施用生物炭对土壤养分及微生物群落多样性的影响》入选中国科技信息研究所“领跑者5000（F5000）-中国精品科技期刊顶尖学术论文”。