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生物炭与丛枝真菌联合对土壤养分和镉的生物地球化学行为影响研究

文献类型:学位论文

作者房鑫
答辩日期2024
文献子类硕士
授予单位中国科学院大学
授予地点中国科学院地球化学研究所
导师李心清
关键词生物炭,丛枝真菌,土壤养分,镉,生物地球化学
其他题名Effects of combined application of biochar and arbuscular fungi on soil nutrients and the biogeochemical behavior of cadmium
英文摘要

本文首先对该领域知识进行综述发现,生物炭与丛枝真菌联合使用产生的协同效应不仅能够钝化土壤中的镉、降低其迁移性和有效性、减少植物富集、同时还能改善植物生长环境促进其生长。协同效应的产生主要在于生物炭对丛枝真菌的保护作用以及生物炭还改善了其生长环境,最终提高了丛枝真菌的侵染率,菌根结构作用得以发挥。但是这种协同效应是不稳定的,生物炭与丛枝菌根真菌联合使用还会产生非协同效应,使得两者的联合作用在减少镉迁移性和有效性、减少植物富集、促进植物生长方面难以产生好的效果。通过随机森林分析发现,这与生物炭类型、生物炭 pH、丛枝真菌种类、土壤镉浓度等因素密切相关。此外,两者联合使用的机制也并未被阐述清楚。因此,为了更好的探究两者产生协同/非协同效应的的原因,我们使用了两种不同类型的丛枝真菌分别与玉米秸秆生物炭进行盆栽实验,通过对土壤理化性质、植物生长和镉迁移转化相关指标的测定,得到如下结果:
1.单独使用生物炭使得土壤pH显著增加了0.83个单位、有机质含量显著增加115%、有效磷含量显著增加13.2%,但生物炭使得土壤中铵态氮和硝态氮含量分别显著降低了27.2%和59.6%。在促进玉米生长方面,生物炭显著增加了玉米地上部分生物量和整株鲜重,但对促进玉米的株高、茎粗和地下生物量无显著影响。此外,生物炭使得玉米叶片镉的含量显著增加了138.9%,且并未显著降低玉米根系中的镉含量与生物富集系数,其也并未降低土壤了可提取态镉含量,但促进了可还原态镉向残渣态镉转化。
2.单独接种Fm和Ri也使得土壤pH显著增加了0.83个单位,显著降低了土壤有效磷浓度(13.7%和14.4%),对土壤有机质和铵态氮含量无显著影响。两者对土壤中硝态氮含量的影响程度不同,Fm使得土壤中硝态氮含量显著降低了9.6%,而Ri使得硝态氮含量减少了37.4%。在促进玉米生长方面,两者都显著增加了玉米地上部分鲜重,Ri增加玉米的整株鲜重,但两者对玉米株高、茎粗和地下部分鲜重无显著影响。单独接种Fm和Ri在侵染率、孢子密度和GRSP方面并无显著差异。单独接种Fm和Ri使得叶片中镉含量分别显著增加了111.1%和136.1%,土壤的可提取态镉含量分别显著增加29.5%和18.7%,可还原态镉含量分别显著降低21.8%与18.1%,但对玉米根系镉含量和生物富集系数无显著影响。
3.BC+Ri处理在显著降低土壤效磷浓度和显著增加土壤有机质含量方面产生协同效应,增幅分别为176.1%和27.8%。BC+Fm在显著降低土壤有效磷浓度(28.4%)、显著增加铵态氮(20.4%)、硝态氮(10.9%)、土壤有机质(137.5%)含量方面表现出了协同作用。在显著增加玉米整株鲜重和地上部分鲜重方面BC+Ri处理所产生的协同效应更为明显,增幅分别达到了63.8%和59.3%。联合使用并未显著改变AMF的侵染率、孢子密度和GRSP的浓度。此外,BC+Fm与BC+Ri处理使土壤中可提取态镉含量分别显著增加了32.1%和43.2%,使得土壤可还原态镉分别显著降低30%和31.7%、玉而米叶片镉含量分别显著增加172.2%和125%,但对玉米根系镉含量和生物富集系数无显著影响。
4.产生非协同效应的主要原因在于生物炭的使用显著增加了土壤肥力(显著增加了土壤有效磷和有机质含量),同时生物炭对土壤种的镉钝化效果较差增加了镉对AMF的毒害作用,导致AMF的侵染率较低,并且镉对共生结构产生毒害更加削弱了共生结构对镉的阻控能力,最终导致无论是单独使用或者联合使用都并未有效减少镉向植物地上迁移。

语种中文
源URL  
专题地球化学研究所_研究生
推荐引用方式
GB/T 7714
房鑫. 生物炭与丛枝真菌联合对土壤养分和镉的生物地球化学行为影响研究[D]. 中国科学院地球化学研究所. 中国科学院大学. 2024.

入库方式: OAI收割

来源:地球化学研究所

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