上海新村乡土壤养分时空变异研究与耕地质量评价

以崇明区新村乡为调查区域,基于高密度采样数据,对研究区土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾等土壤养分进行了时空变异特征和影响因素分析。结果表明:新村乡土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾的平均含量分别为19.1 g∕kg、100.6 mg∕kg、14.0 mg∕kg和136.6 mg∕kg。土壤有机质和有效磷含量偏低,土壤有机质含量大于30 g∕kg的土壤仅占2.8%,土壤有效磷含量在5—10 mg∕kg的缺磷土壤占23.3%,不同点位土壤养分的时空变化差异较大。为有效推进新村乡优质米绿色生产和土壤健康,建议推行绿肥轮作休耕、养分精准管理与根际土壤调控等技术,实现新村乡农业高质量发展。

餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响

为探讨餐厨有机肥对设施菜地土壤理化性质的影响,使用商品有机肥料为对照,开展了设施菜地餐厨有机肥的田间试验。结果显示,施用餐厨有机肥料可提高蔬菜产量5.3%~11.6%,增产效果和商品有机肥无显著差异。餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质含量25.5%~31.8%、土壤速效氮含量8.6%~11.3%、土壤有效磷含量3.1%~12.6%、土壤速效钾含量6.5%~8.2%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间土壤有机质、速效氮、有效磷和速效钾含量均未出现显著差异;餐厨有机肥处理的菜地土壤可溶性总盐含量提高4.0%~5.8%,但餐厨有机肥和商品有机肥处理间无显著差异;餐厨有机肥可以提高土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量9.9~14.5百分点,餐厨有机肥和商品有机肥处理之间无显著差异。总的来看,餐厨有机肥料和普通商品有机肥的肥效基本类似;餐厨有机肥可提高设施菜地土壤有机质、速效养分和土壤水稳性大团聚体(R0.25)含量,其效果和商品有机肥料基本相似;餐厨有机肥料可导致土壤可溶性总盐含量小幅上升,但上升幅度和商品有机肥料无明显差异。

施用餐厨有机肥对设施菜地土壤重金属含量的影响

为明确施用餐厨有机肥对设施菜地土壤重金属含量的影响,用化肥、商品有机肥作对照,在设施菜地开展了青菜大田试验。结果表明,与化肥对照相比,施用餐厨有机肥后青菜产量提高了4.03%~8.86%;与无肥处理、化肥对照相比,施用餐厨有机肥虽然会造成设施菜地土壤重金属含量的上下小幅波动,但是对设施菜地土壤重金属的累积无明显影响,各处理青菜样品中的重金属含量均符合国家规定的相关标准(GB/T 2762-2017)。

秸秆添加对土壤微生物–根系形态介导的番茄磷吸收的影响

【目的】研究了添加秸秆后土壤微生物(包括解磷微生物)丰度、磷有效性的动态变化,以及作物根系的生长发育特征对作物磷吸收的影响。【方法】以番茄(Solanum lycopersicum)为供试作物进行田间试验,设置添加秸秆和不添加秸秆对照两个处理,在番茄移栽后第15、30及45天,测定了番茄地上部生物量、磷含量和根系形态,同时测定了土壤微生物数量(细菌、真菌、解磷微生物)、微生物生物量磷和速效磷含量,分析了微生物-根系–作物磷吸收的关系。【结果】添加秸秆提高了成熟期番茄的地上部生物量,显著提高了叶片和地上部的磷吸收量,地上部(叶+茎+果实)总磷吸收量较不加秸秆番茄增加21.8%。与无秸秆对照处理相比,添加秸秆处理提高了土壤细菌以及具pho D,pho C和pqq C功能基因的解磷微生物丰度,增加了微生物量磷。添加秸秆处理降低了移栽后15天番茄根系生物量和组织密度,增加了根系比根长,降低了移栽后15到30天的番茄根系生长。番茄移栽后第30天到45天,土壤细菌、真菌丰度下降,微生物量磷降低,丰富的解磷微生物以及微生物量磷降低介导的磷活化,驱动番茄根系生长加快,比根长增加,根系直径降低。根系生长与土壤有效磷(OlsenP)相关性显著。【结论】添加秸秆初期微生物增生导致番茄根系生长缓慢,后期微生物量磷的降低和解磷微生物对磷的活化促进细根的快速伸长。秸秆还田激发微生物量磷活化协同根系高效磷吸收特征,促进成熟期番茄地上部磷吸收的增加。

施磷影响番茄磷吸收的根系及微生物动态过程

探究不同供磷条件下蔬菜作物根系形态、根际生理属性和解磷微生物丰度的变化,有助于揭示蔬菜作物高效利用磷的机制,为高投入蔬菜种植体系实现减磷增效提供理论基础。以番茄为供试作物进行田间试验,设置T_(0)(不施化学磷肥)、T_(0.5P)(施磷量100 kg/hm~2;减施化学磷肥50%)、T_(0.8P)(施磷量160 kg/hm~2;减施化学磷肥20%)、T_(P)(施磷量200 kg/hm~2;常规施磷)4个处理,测定移栽后第15、30及45 d番茄地上部生物量和磷吸收以及根系形态(根长密度、比根长)、根际生理属性(有机酸含量)和土壤解磷微生物(pho D、pho C和pqq C)基因丰度,阐明降低磷肥施用量影响作物根系、微生物以及驱动番茄磷吸收的动态过程。与常规施肥相比,减施磷肥50%(施磷100 kg/hm~2)促进了移栽后45 d番茄根系比根长的增加,提高了移栽后45 d番茄根际有机酸的分泌,同时刺激了移栽后30和45 d土壤编码pho C和pqq C基因解磷微生物的增生。解磷微生物pho C和pqq C基因丰度与番茄根系比根长和根际有机酸的分泌呈显著正相关。减施磷肥20%(施磷160 kg/hm~2)与常规施肥相比,对番茄根系根长密度、比根长以及根际有机酸的分泌无显著影响,但显著促进了成熟期番茄地上部磷吸收。集约化蔬菜种植体系具有较大的减施磷肥的空间,最大化发挥植物根系形态、生理可塑性以及协同解磷微生物活化磷的能力是实现减磷增效的关键。

光温条件和pH对浮萍生长及磷吸收的影响

试验以长江三角洲地区常见的稀脉浮萍和少根紫萍为研究对象。在Hoagland’s E-Medium营养液进行实验室模拟培养的基础上,研究了光温条件以及pH对两种浮萍生长和磷去除能力的影响。结果表明,在1 500~6 000 lx光照强度范围内,光照越强,两种浮萍的生长和磷去除能力越强;在10~35℃温度范围内,两种浮萍生长和磷去除的最佳气温为25℃,高温和低温对浮萍的生长都有一定的抑制作用,且低温的抑制作用更明显;在pH5~9范围内,稀脉浮萍和少根紫萍生长和磷去除的最佳pH值分别为6.0和5.0,越偏离最佳生长pH值,pH对浮萍生长和磷去除的抑制效果越明显。

水肥优化耦合下设施青菜的养分吸收和干物质积累规律

为明确最佳灌溉施肥条件下设施青菜对氮、磷、钾养分的吸收规律,通过田间试验研究了微喷灌条件下设施青菜在不同生育期氮、磷、钾养分吸收积累和干物质积累的特征以及与养分累积吸收量的相关性。结果表明,在不同生育期,设施青菜氮、磷、钾养分含量存在显著差异(P<0.05)。旺长期青菜体内氮、磷、钾含量均显著高于幼苗期(P<0.05),进入成熟期后略有降低。从养分吸收速率来看,旺长期3种养分的吸收速率均最大,幼苗期和成熟期吸收速率较小。3种养分的吸收速率从大到小依次为钾、氮和磷。整个生育期养分累积量和干物质累积量从大到小依次为旺长期、幼苗期和成熟期。此外,设施青菜体内养分吸收量与干物质积累呈显著正相关(P<0.05),水肥优化耦合条件下氮、磷、钾3要素之间存在着相互促进吸收的正相关作用。

不同品种浮萍磷素吸收动力学特征

以长江三角洲地区常见的3种浮萍——稀脉浮萍(Lemna aequinoctialis)、少根紫萍(Spirodela oligorrhiza)和紫萍(Spriodela polyrrhiza)为对象,研究不同品种浮萍对HPO42-的吸收动力学影响。结果表明,3种浮萍对无机磷的吸收动力学特征基本可采用Michaelis-Menten方程描述3,种浮萍无机磷吸收速率V对磷浓度S双倒数曲线的拟合关系均在α=0.01水平上显著。稀脉浮萍对无机磷的亲和力较强,适宜应用于对低磷浓度污水的净化;紫萍对无机磷的最大吸收速率Vmax较高,适宜应用于对高磷浓度污水的净化。

上海地区典型设施菜地的生菜适宜施氮量研究

在设施大棚种植条件下,采用田间小区试验方法研究了不同施氮处理对生菜产量、品质及氮素利用率的影响。结果表明,与农民习惯施氮量150 kg·hm-2相比,减少20%的氮素用量能保持生菜的产量和氮素利用率,维持蔬菜品质。施氮120 kg·hm-2能使大棚生菜产量增加至5 353 kg·hm-2,氮素利用率达17.8%,净收入达12 091元·hm-2。生菜的叶片数、株高、生物量以及可溶性糖含量也在施氮120 kg·hm-2时最高。生菜叶片中的硝酸盐的积累与施氮量呈明显的正相关性,减少施氮能有效抑制生菜叶片中硝酸盐的积累。综合产量效益和经济效益等因素,对上海地区土壤含氮量较高的大棚,推荐生菜适宜施氮量为120 kg·hm-2。

不同供氮条件下施用蚯蚓粪对水稻生长及根系活性的影响

采用盆栽试验研究高、中、低氮水平下施用蚯蚓粪对水稻生长及根系活力的影响。结果表明:在3种供氮水平下,增施蚯蚓粪均能明显改善水稻根系与地上部生长及提高根系活力;在施氮的基础上增施蚯蚓粪,移栽25 d后稻株的茎蘖数及地上部干重平均比单施氮肥分别提高9.8%、44.7%,而根干重、根系总体积及根系活力则分别提高20.1%、29.5%和50.7%。在高氮水平下,水稻的分蘖及根系活力等均受到一定程度的抑制,但该抑制效应可被施用蚯蚓粪而缓解。

西瓜产量与养分含量的灰色关联度和通径分析

采用灰色关联度分析和通径分析法,对设施西瓜养分含量与产量进行了分析。通径分析结果表明,西瓜各器官养分含量对产量贡献率大小依次为:茎K>叶P>瓜N>叶K>瓜K>叶N>茎N>茎P>瓜P。灰色关联分析的结果表明,影响西瓜产量的各养分含量因子的重要性排序为:茎K>瓜K>叶N>瓜N>茎P>茎N>叶K>瓜P>叶P。试验中通径分析得到的贡献率大小及次序与灰色关联分析得到的关联度有所不同,但两种方法均显示茎K对产量的贡献最大、关联性最强;同时,瓜P对产量的直接负向效应最大,对产量的关联度较小。表明生产中可将提高西瓜茎中钾积累量和控制瓜中磷积累量作为西瓜增产的一个重要参考指标。

不同磷初始浓度对紫萍生长及磷吸收效率的影响

采用室内模拟培养试验方法,研究不同磷初始浓度对紫萍生长及磷吸收效率的影响。结果表明,水体初始ρ(磷)为3.0 mg.L-1时,紫萍相对生长率最高,生长繁殖速度最快。当初始ρ(磷)为0.3～3.0 mg.L-1时,紫萍对水体中磷的去除率在70%以上。紫萍累积吸磷量和磷吸收能力均随磷初始浓度的升高而增加,但当初始ρ(磷)为45.0 mg.L-1时,紫萍累积吸磷量和单位鲜质量紫萍吸磷量均明显下降。当初始ρ(磷)≤1.5 mg.L-1时,紫萍体内酸性磷酸酶活性升高,但随着低磷胁迫时间的延长,低磷条件和高磷条件间酸性磷酸酶活性差异减小。

滩涂土壤固氮菌群落与环境因子的典范对应分析

选择连续4年进行水稻–紫云英轮作的田块,在0~10、10~20、20~40和40~80 cm剖面深度分别采集土样,利用PCR-DGGE技术分析水稻–紫云英轮作对土壤不同剖面深度固氮菌nif H基因丰度与群落多样性的影响,并对固氮菌群落与8个环境因子进行了典范对应分析(CCA)。试验结果表明,水稻–紫云英轮作能提高滩涂土壤固氮菌的丰度和多样性。水稻-紫云英轮作处理10~20 cm土壤剖面中固氮菌丰度最大,水稻–休闲处理40~80 cm土壤剖面中的最小,其Shannon-Weaver多样性指数分别为3.18和1.51。滩涂土壤环境因子中,总氮与NH_4^+-N、EC与有效磷、pH与速效钾,两两之间的相关性最高;CCA排序图表明土壤有机质、NH_4^+-N和有效磷是影响滩涂土壤固氮菌群落的主要因子。

滩涂盐碱地大麦产量形成的关键农艺性状分析

为研究滩涂盐碱地区大麦植株农艺性状对产量影响的相对重要性,通过对大麦产量及农艺性状进行相关分析、多元线性回归及通径分析,结合大麦生长发育特点,确定了影响大麦产量的关键农艺性状。结果表明:大麦主要农艺性状变异系数大小顺序为第一节间长>第二节间长>单株有效穗数>总穗数>成穗率>株高>茎粗>穗长>每穗粒数>结实率>千粒重;相关性分析表明千粒重(0.934)、总穗数(0.893)、株高(0.820)、成穗率(0.764)和第二节间长(0.762),与产量均呈极显著正相关关系;多元线性回归分析入选的6个因子(茎粗、第一节间长、穗长、总穗数、每穗粒数和千粒重)对大麦产量模型的决定系数达到0.954;通径分析表明株高、成穗率和千粒重对产量的直接正效应最大。在滩涂盐碱地区大麦高产栽培中,建议优先选择植株高、籽粒大而饱满的品种进行栽培。

不同灌溉方式下施氮水平对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响

水肥管理不当是设施春黄瓜生产中的常见限制因子。采用滴灌水肥一体化栽培方式,结合裂区试验研究灌溉方式和氮肥用量对设施春黄瓜产量及氮肥利用率的影响,以期为设施春黄瓜合理水肥一体化管理提供理论依据。结果表明:滴灌水肥一体化栽培方式明显促进了设施春黄瓜的生长发育,提高了产量和氮肥利用率。相同氮肥用量下,滴灌处理设施春黄瓜的茎粗、株高和叶片数均有所增加,平均增幅分别达5.8%、8.5%和14.0%;滴灌处理单果重显著高于喷灌处理,但对果实纵径和果实横径的影响较小;滴灌处理可以明显增加黄瓜果实中干物质量、地上部氮素累积量和氮肥利用率。合理施氮能促进设施春黄瓜地上部的生长,滴灌最优施氮量(245.0 kg·hm^(-2))条件下,黄瓜产量最高可达82 913.4 kg·hm^(-2);喷灌最优施氮量(418.8 kg·hm^(-2))条件下,黄瓜产量最高可达63 792.6 kg·hm^(-2)。当氮肥用量超过最优施氮量时会抑制黄瓜生长,株高、茎粗、叶片数、单果重和果实纵径等指标均有所下降。设施春黄瓜选用滴灌方式进行灌溉施肥,能较好地发挥水肥耦合效应,与喷灌相比,其节肥稳产效果更好,且施氮量以245.0 kg·hm^(-2)为宜。

波式潜流人工湿地对生活污水中磷的去除效果研究

通过试验测定波式潜流人工湿地(W-SFCW)与潜流人工湿地(SFCW)中基质、介质填料、植物在污水处理中所截留的磷含量,分析湿地各组成部分对磷的吸收作用,并对各组成部分的去除效果进行比较研究。试验进一步明确了W-SFCW和SFCW对磷的净化机理,从而为优化设计提供了基础。结果表明,在相同试验条件下,W-SFCW对TP的去除率比SFCW高。两种湿地系统中土壤和湿地植物截流吸附了较多的磷,石头填料对污水中的磷也有一定的吸附作用。其中,湿地植物芦苇比美人蕉对污水中磷的吸附作用更为明显。

施用尿素、有机-无机复混肥和包膜有机肥对几种水稻田土表水层pH的影响

采用不同类型的3种水稻田土壤进行模拟培养,研究施用尿素、有机-无机复混肥和包膜有机肥对土表水层pH变化的影响。实验表明:淹水培养5天以后土表水层pH变化趋势明显。水稻田土壤类型不同,培养期间土表水层pH变化差异显著。在培养后5～15天期间,不施肥对照、施用包膜有机肥处理和施用复混肥处理,红壤、灰潮土和盐碱土土表水层pH都明显上升;施用尿素处理在灰潮土和盐碱土上土表水层pH值略微下降,而在红壤上仍呈上升趋势。

水肥优化耦合下设施菜地水、氮响应的定量关系

采用正交试验设计,研究了微喷灌条件下,设施菜地土壤水分含量和硝态氮含量对水肥耦合的响应规律。结果显示:(1)灌溉施肥后,0~60 cm土层土壤含水量下降。青菜成熟期时,土壤含水量高于幼苗期和旺长期。(2)在青菜的不同生育时期,各水肥因子对土壤含水量的影响主次程度不同,施肥量、灌水量和肥料配比对土壤含水量的影响较大,灌水周期对土壤含水量的影响相对较小。(3)土壤硝态氮含量受灌溉施肥的影响波动幅度随土壤深度的增加而减缓。灌水后,0~10 cm土层硝态氮含量最高,达到380.53 mg/kg。(4)高肥低水和低肥高水的水肥耦合方式均会造成表层土壤硝态氮积累,引起氮肥流失。各水肥因子中,施肥量对土壤硝态氮含量影响最大,灌水量和肥料配比的影响次之,灌水周期对土壤硝态氮含量的影响最小。研究结果证实在微喷灌条件下,通过水肥优化耦合可以有效避免氮肥淋失。

不同光温条件下紫背浮萍叶肉细胞和叶绿体超微结构的研究

以浮萍科紫萍属紫背浮萍为试验材料,利用透射电子显微镜研究了紫背浮萍叶肉细胞和叶绿体的超微结构。结果发现:强光下,紫背浮萍叶肉细胞内的叶绿体数明显增加;弱光时虽然叶绿体数减少,但叶绿体基粒片层结构变厚,增加了光合作用反应面积。与25℃适温条件相比,10℃低温和35℃高温下,紫背浮萍细胞均出现一定程度的逆境胁迫作用。表现在低温时部分叶绿体皱缩成带状,叶肉细胞之间出现较大空隙;高温时叶绿体外膜溶解,基质外渗,脂质小球数量增多。紫背浮萍通过改变细胞内部形态结构的方式来适应不同光强和温度环境条件,对逆境光温条件具有一定的耐受性。

造粒工艺对商品有机肥养分释放动态的影响

为研究造粒处理工艺对有机肥养分释放动态的影响,设置了颗粒有机肥与粉状有机肥不同施肥方式处理,通过测定肥料施入淹水土壤后土壤渗漏液中硝态氮、铵态氮、无机磷、钾的含量变化,研究施颗粒有机肥与粉状有机肥处理在淹水土壤中的养分淋漏特性。结果表明,有机肥进行造粒处理后在一定程度上增强了肥料的缓释性能;颗粒状肥料与粉状肥料在养分溶出与渗漏方面存在一定差异,施用颗粒状肥料可以明显减少硝态氮和无机磷的渗漏损失。