稻壳生物炭与棕壤作物根际解磷微生物的复合增效机制研究

Composite technology on biochar and phosphate-solubilizing microorganisms(PSM) played an important role in agricultural production.Synergy of biochar and PSM might reduce the shortage of phosphorus; improve application of chemical fertilizers and pesticides; decrease the secondary salinization and acidification of Soil.Relevant research on soil nutrient and microflora imbalance is also of great significance. Based on unique physical and chemical properties (carbon-rich, alkalescent, multipore) of biochar, this study combined the technology of microbial colonization in screening soil phosphate-solubilizing, to research the "microbial colonization biochar" as the core of composite synergistic technology biochar and PSM . Aimed at making clear the property, dosage,technical parameters of biochar and adapter genus of phosphate-solubilizing bacteria, microcosm incubation experiment and field test was performed. We are also committed to clarify metabolic pathways of the test strains and explore the interaction mechanism of surface or embedded reactive molecules of biochar and the metabolic activity of PSM.

生物炭与解磷微生物复合增效技术对于解决农业生产中磷素匮缺；化肥农药不合理施用；土壤板结、次生盐渍化、酸化；土壤养分及微生物区系失衡等问题具有重要意义。本研究基于生物炭良好的理化性质（富碳、弱碱、孔隙丰富），结合微生物定殖技术，筛选生物炭适生棕壤解磷菌，研究以“微生物定殖生物炭”为核心的生物炭与解磷微生物复合增效技术。在技术上明确生物炭的性质，用量，适配解磷菌的种属等技术参数，在原理上阐明试验菌种参与土壤磷素矿化过程的代谢途径，探索生物炭及其表面或内含活性分子对解磷微生物代谢活动的交互作用机制。

生物炭与解磷微生物复合增效技术对于解决农业生产中磷素匮缺；化肥农药不合理施用；土壤板结、次生盐渍化、酸化；土壤养分及微生物区系失衡等问题具有重要意义。本研究基于生物炭良好的理化性质（富碳、弱碱、孔隙丰富），结合微生物定殖技术，筛选生物炭适生棕壤解磷菌，研究以“微生物定殖生物炭”为核心的生物炭与解磷微生物复合增效技术。在技术上明确生物炭的性质，用量，适配解磷菌的种属等技术参数，在原理上阐明试验菌种参与土壤磷素矿化过程的代谢途径，探索生物炭及其表面或内含活性分子对解磷微生物代谢活动的交互作用机制。结果表明：（1）生物炭与解磷菌配合施用（MBP）使培养20天水稻苗的株高较CK1、CK2和CK3处理分别提高了21%、35%和23%；干物质量分别提高了11%、17%和21%；植株全磷含量分别提高了179%、277%和199%。（2）MBP处理显著提高了总根长、根系总表面积、根系总体积，和根尖数。（3）MBP处理能使培养液中有效磷含量较CK2提高9.81 mg·L-1，酸性磷酸酶和碱性磷酸酶的活力分别提高69.22μmol·h-1L-1和9.66μmol·h-1L-1。（4）培养液中有效磷含量是影响水稻苗根系生长最关键的环境因子；培养液碱性磷酸酶活力和有效磷含量是影响水稻苗期生长和全磷含量的关键环境因子。综上，生物炭与解磷菌配合施用对磷胁迫水稻苗生长具有显著的促生效应。（5）土壤中施入生物炭与复合解磷菌（BM）处理的樱桃番茄实测产量较CK处理提高了31.33%，干物质量提高了28.94%。（6）BM处理能够显著提高设施樱桃番茄的总根长、根系总表面积、根系总体积和根尖数。（7）BM处理的根际土壤和非根际土中全磷含量和速效磷含量显著降低，但樱桃番茄植株的全磷含量提高了5.1％；（8）BM处理能够显著提高樱桃番茄土壤的微生物量碳、微生物量磷含量和土壤碱性磷酸酶的活性，但对土壤酸性磷酸酶活性没有显著影响。（9）樱桃番茄非根际土壤中，微生物量碳含量是影响樱桃番茄根系生长、磷素吸收及产量的最关键的环境因子；而根际土壤中，微生物量磷含量是影响樱桃番茄根系生长、磷素吸收及产量的最关键的环境因子。生物炭与复合解磷菌协同作用能够显提高设施樱桃番茄的产量，并促进其根系生长和对磷素吸收。