摘要
咖啡渣是速溶咖啡生产的主要废弃物，由于其含有丰富的粗蛋白、纤维和脂质等成分，因而具有良好的资源利用价值。连作障碍是目前中国设施栽培面临的严重问题，障碍土壤生物修复剂的开发与利用对于中国高效农业可持续发展具有重要意义。本研究以咖啡渣作为主料，开展了哈茨木霉、绿色木霉、白僵菌等3种生防菌固体发酵配方优化研究，利用上述3种菌组合形成的复合生防菌剂对连作障碍土壤进行了改良试验，分析了复合生防菌剂与秸秆组合施用对连作障碍土壤理化性质、细菌群落结构、氮代谢基因丰度及有益真菌丰度的影响。主要研究结果如下: (1)依据生防菌固体发酵常规的麦麸培养基配方，以不同比例的咖啡渣替代麦麸形成不同配方开展发酵试验，测定发酵产物孢子含量指标。结果表明:与常规的麦麸发酵配方相比，以咖啡渣为主料的优化配方可明显提高发酵产品孢子含量，哈茨木霉、绿色木霉以及白僵菌发酵产物孢子含量分别提高35.1％、110.9％及68.5％以上。 (2)研究了秸秆+复合生防菌剂、秸秆+秸秆快腐剂和纯秸秆施用对三种含盐量土壤理化性质的影响，并通过盆栽试验分析其对青菜生长的影响。结果表明:秸秆+复合生防菌剂组合施用92d后可有效减少中、高盐土硝态氮含量，每千克土壤施用20g秸秆、4g哈茨木霉菌剂、2g绿色木霉菌剂和2g白僵菌菌剂，土壤硝态氮减少幅度为282.70～361.91mg，同时显著提高土壤有机质、速效磷和铵态氮含量，降低盐分含量，提高青菜出苗率和产量，并且相对秸秆+秸秆快腐剂和纯秸秆处理作用更为明显。 (3)利用实时定量PCR技术对菌剂组合处理土壤norB、AOB基因以及木霉丰度进行了定量分析。结果表明:秸秆+复合生防菌剂能降低中、高盐土norB和AOB基因的相对丰度，但其效果和秸秆+秸秆快腐剂及纯秸秆无显著差异，同时还能显著提高中、高盐土木霉相对丰度及细菌和真菌丰度以及其比值，并且优于其他两种配方，但对中盐土的改良效果不如高盐土显著。 (4)基于Illumina Miseq测序平台对不同处理土壤细菌进行了高通量测序分析。结果表明:与对照相比，秸秆+复合生防菌剂处理土壤细菌群落结构发生明显变化，并且与秸秆处理及秸秆+快腐菌剂处理存在明显的分异，同时还促进了中、高盐土壤细菌群落结构的趋同。通过相关性分析发现，有机质和铵态氮含量的提高以及硝态氮含量的下降，是秸秆+复合生防菌剂处理驱动连作障碍土壤细菌丰富度和多样性提高的主要环境因素。利用FAPROTAX对细菌群落结构功能预测结果表明:与对照相比，施用秸秆+复合生防菌剂能显著提高连作障碍土壤的化能异养型细菌和碳氢化合物降解功能团的相对丰度，显著降低光能自养型细菌、芳香族化合物降解功能团、硝化以及硝酸还原功能团的相对丰度。同时，相比于秸秆+秸秆快腐剂和秸秆，秸秆+复合生防菌剂在中盐条件下的作用比高盐条件下更为明显。 利用咖啡渣发酵生防菌能够明显提高产品产量和质量，施用秸秆+复合生防菌剂能够明显改善连作障碍土壤的理化性质和微生物群落结构，并且效果优于秸秆+秸秆快腐剂和秸秆。
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