生物炭与化肥配施对大豆田土壤理化特征及产质量的影响
黑龙江省是我国大豆主产区，为改善土壤结构，提高大豆产量，研究生物炭与化肥配施对玉豆轮作体系下大豆生长及土壤理化特征的影响，以期为大豆稳定增产提供理论依据。本研究于2021-2022年在黑龙江省北大荒集团九三分公司鹤山农场科技园区进行，采用田间小区试验方法，以大豆品种黑河43号（高蛋白品种）和克山1号（高油品种）为试验材料，2021年选用2块肥力相似的田块，分别种植大豆和玉米，2022年采用玉米大豆轮作模式进行种植，设置常规施肥处理（CK）、增施生物炭+减量施肥1处理（F1+B）、减量施肥1处理（F1）、增施生物炭+减量施肥2处理（F2+B），减量施肥2处理（F2）5个处理，系统分析了生物炭与化肥配施对土壤理化特征、微生物特性、大豆生长发育及产量的影响。两年试验结果表明： （1）生物炭与化肥配施对大豆生长发育有显著影响。与减肥处理（F1、F2）相比，生物炭与化肥配施处理（F1+B、F2+B）显著提高了黑河43号和克山1号R6期株高与叶面积指数，其中，F1+B处理较F1处理相比株高与叶面积指数分别提高8.77％-10.57%和10.21%-13.45%（Plt;0.05），提高了黑河43号和克山1号大豆叶片不同器官养分含量和干物质积累量，有利于植株养分向籽粒运移，显著提高了克山1号R4期叶片净光合速率、气孔导度，降低了大豆叶片胞间二氧化碳浓度，显著提高了黑河43号R2期和R4期叶片SPAD值，增幅达13.56%-15.23%（Plt;0.05）。 （2）生物炭与化肥配施可改善土壤的水热条件与土壤物理特征。与常规施肥处理（CK）和减肥处理（F1、F2）相比，生物炭和化肥配施处理（F1+B、F2+B）可提高土壤温湿度，显著增加0.25mm-5mm水稳性团聚体的占比，提高了土壤MWD、GMD指数，增强了土壤团聚体稳定性，显著降低了0-10cm与10-20cm土层土壤容重。 （3）生物炭与化肥配施可有效改善土壤的化学特征，提高土壤肥力状况。与常规施肥处理（CK）和减肥处理（F1、F2）相比，生物炭与化肥配施处理（F1+B、F2+B）提高了土壤pH与电导率，土壤阳离子交换量、土壤有机碳和全氮含量也有所提升，显著提高了速效磷、速效钾等土壤养分含量，显著提高土壤表面ZETA电位的绝对值，增强土壤絮凝作用，显著增加土壤表面电荷数量、比表面积和土壤表面电荷密度。 （4）生物炭与化肥配施可有效提高土壤微生物的丰度和多样性。不同处理下大豆田土壤真菌优势种群为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉菌门（Mortierellomycota）；细菌优势菌群为放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿屈挠菌门（Chloroflexi）和变形菌门（Protepbacteria）。通过Alpha和Beta多样性分析，F1+B处理显著提高土壤中细菌和真菌的物种丰度和多样性，增加优势种群、有益菌属的比例和均匀程度。通过对微生物功能预测发现，F1+B处理能够增加土壤腐生菌的丰度，促进土壤中动植物遗骸的分解，减缓细菌群落细胞进程，减弱病原菌的生长，促进细菌群落有机体系统和新陈代谢的提高。 （5）生物炭与化肥配施可显著提高大豆产量，有效改善籽粒品质。两年试验结果表明，生物炭与化肥配施处理（F1+B、F2+B）相较于减肥处理（F1、F2）大豆产量均有所提高，其中F1+B处理相较于F1处理可显著提高黑河43号大豆产量，增幅达3.5%-13.17%（Plt;0.05）；F1+B处理相较于F1处理，黑河43号和克山1号大豆籽粒蛋白质和脂肪含量均有显著提高。黑河43号和克山1号两年均表现为F1+B处理优于F2+B处理。
大豆;生物炭;土壤理化特征;品质;产量
黑龙江八一农垦大学
硕士
作物学
张玉先
2023
中文
S565.1
2023-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）