生物炭对镉污染土壤水稻产量及镉含量的影响

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiuyu19900318
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近年来,我国农田镉污染土壤面积增加,且普遍存在化肥滥用等问题,水稻种植中的重金属镉污染超标情况逐年加剧。因此将研究镉污染地区土壤上的水稻安全生产问题作为主要研究目标,生物炭对农作物的生长能起到有效促进,同时改善土壤环境。而生物炭配施化肥处理对重金属污染稻田的修复效应研究较少,本研究试通过大田试验,探明生物炭及配施化肥处理对水稻产量及谷粒镉含量的影响及其对镉污染的修复效应,研究结果表明:(1)单施生物炭及生物炭化肥配施处理均显著提高了水稻产量(p<0.05)。单施生物炭处理后水稻产量随施炭量的增加而升高,最高上升了41.64%。生物炭配施化肥处理的T2J处理的产量最高,比对照提高了62.02%。单施生物炭处理及生物炭化肥配施处理均显著提高了水稻有效穗数、收获指数(p<0.05)。而生物炭配施化肥处理处理显著提升每穗总粒数、千粒质量,水稻结实率则仅在单施生物炭处理时显著上升(p<0.05)。(2)单施生物炭处理以及生物炭化肥配施处理均能显著性降低水稻籽粒及土壤镉含量,T2J处理对水稻籽粒镉含量有显著最大改善效果,镉含量较空白对照组降低了43.33%(p<0.05)。生物炭及配施化肥处理能够显著降低水稻籽粒镉含量。(3)生物炭化肥配施处理使得水稻籽粒中可溶性糖含量、水稻籽粒脯氨酸含量、镁钾比显著上升,而水稻籽粒可溶性蛋白含量、碳氮比含量则随着处理水平升高而下降,在T2J处理时达到最低值。单施生物炭处理及配施生物炭化肥处理均显著降低了土壤镁、钾含量,并随着生物炭施加量的增加而减少。土壤碳氮比含量则在单施高施加量生物炭时出现显著性升高,生物炭化肥配施处理使土壤碳氮比含量更为稳定。生物炭配施化肥处理较单施生物炭时能够改善土壤镁、钾、碳氮比含量,改善土壤环境。(4)常规稻品种中早39、湘早籼45的产量、镁钾比、碳氮比含量、水稻籽粒镉含量高于杂交稻品种陵两优211、陵两优942。常规稻在此试验地生长状况优于杂交稻。(5)通过16S r RNA基因V3-V4高通量测序技术分析,共获得细菌66门、76纲、135目、224科、389属和232种,生物炭的不同施用量及配施化肥处理时土壤中占主导的细菌类群相同,主要包含变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等主要门类细菌,其中变形菌门为第一优势菌(平均含量40.6%);单施生物炭以及生物炭化肥配施改变了土壤细菌群落多样性及细菌群落丰富度,不同细菌群落受生物炭影响不尽一致,生物炭施加量为T2处理水平时,土壤细菌群落结构及功能较对照差异最大。生物炭的不同施加量处理对土壤细菌群落功能产生影响。生物炭配施化肥处理(T2J),在镉污染土壤上能获得最高水稻产量和最低水稻籽粒镉含量,改善了水稻品质,提高了水稻可溶性糖、脯氨酸等抗逆指标的含量,并且通过改善土壤碳氮比以及理化性质,改变了土壤细菌群落的结构及功能。因此,生物炭配施化肥处理(T2J)是一个非常好的降镉增产的生物炭配施处理,能够改善土壤环境,为镉污染土壤水稻生产提供了一个可行性技术指导。
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