土地利用方式对豫西丘陵区土壤团聚体稳定性及其化学计量特征的影响

为探究不同土地利用方式对土壤团聚体组成和碳、氮、磷化学计量特征的影响,以豫西丘陵区相同冲积母质土壤为研究对象,对果园、林地、草地和农田等4种土地利用方式的土壤团聚体稳定性、碳含量、氮含量、磷含量及化学计量特征进行了测定分析。结果表明:4种土地利用方式土壤均表现出以0.25~2 mm粒级为优势团聚体分布的特征,以农田土壤最高,质量分数为58.49%~66.11%,土壤团聚体稳定性农田>林地>草地和果园。全碳含量(以质量比表示)随团聚体粒级的下降呈现减少趋势,果园在4个粒级上的全碳含量均显著地高于其他3种土地利用方式,在<2 mm的2个粒级上4种土地利用方式的全碳含量均表现为果园>农田>林地>草地。果园C/N和C/P均显著地高于林地、草地和农田,林地在<2 mm的3个土壤团聚体粒级上的C/N均显著低于草地和农田,但在<2 mm土壤团聚体粒级上的C/P和N/P均显著高于草地。土地利用方式对土壤团聚体稳定性和化学计量特征有显著影响。豫西丘陵区的农田团聚体稳定度最高,果园显示出高的有机输入特征,林地主要受磷限制,草地主要受氮限制。

接种微生物条件下牛粪+麦秸堆腐过程有机组分的动态变化

大量排放的畜禽粪便若利用不当则会对环境构成威胁,经微生物发酵、制成高效有机肥料是粪肥与秸秆综合利用的一种重要方式。试验以牛粪添加不同比例的小麦秸秆为原料,在接种和非接种微生物的条件下进行堆腐,研究了腐解过程有机组分及腐殖物质的动态变化。结果表明,随着腐解进行,乙醇溶性组分含量逐渐降低;水溶性组分含量先升高再降低;半纤维素和纤维素含量随腐解进行呈现一定波动,但总体呈降低趋势;木质素含量呈增加趋势;全碳含量降低,腐殖物质碳占全碳的比例逐渐增加,H/F比值逐渐升高。秸秆的加入比例越高越有利于木质素的积累,牛粪所占比例越大则越有利于腐殖物质的形成。接种微生物可促进有机物料中各有机组分的分解,并有利于腐殖物质的形成。

局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程及其驱动因素

为探究局域尺度麦田土壤微生物群落构建过程,本研究采集河南省济源市小麦种植户麦田土壤,应用高通量测序技术,研究局域尺度下麦田土壤细菌群落结构、群落构建过程及其影响因素。结果表明:①土壤细菌群落中优势菌门是酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)。通过曼特尔检验以及冗余分析发现有机质和全氮对细菌群落结构影响显著(P<0.05)。②细菌分子生态网络中不同细菌类群之间以合作关系为主,关键物种来自拟杆菌门(Bacteroidetes)、酸杆菌门和变形菌门。③细菌群落在系统发育上聚类,有机质和有效磷对细菌群落系统发育影响显著(P<0.05)。④确定性过程和随机性过程在细菌群落构建中的贡献率分别为74.59%和25.41%。⑤曼特尔检验发现最近物种指数(βNTI)值与有机质、全氮、全磷含量变化呈显著正相关(P<0.05)。有机质、全氮、全磷含量差异的增大导致细菌群落从同质性选择以及均质扩散向异质性选择过程的转变。综上所述,本研究发现确定性过程在局域尺度麦田土壤细菌群落构建中占主导地位,土壤有机质、全氮、全磷是影响细菌群落构建的关键环境因素。有机质和全氮还对细菌群落结构有显著影响。本研究有利于对局域尺度下麦田生态系统土壤微生物多样性形成机制的认识。

农田不同肥力条件下玉米秸秆腐解效果

为了探讨农田不同肥力对玉米秸秆腐解转化和能态变化的影响,该文采用砂滤管法在陕西关中高、中等、低3种肥力塿土上进行了480d的玉米秸秆腐解试验,研究了腐解进程中玉米秸秆的分解率以及有机碳组成和能态变化。结果显示,随着腐解进行,腐解产物中的苯–醇溶性、水溶性组分下降,半纤维素和纤维素含量先上升后下降,而木质素增加;腐解物的能态呈现上下起伏、下降和相对稳定3个阶段的变化,总体是一个放能过程。腐解产物的热值与其有机碳、苯–醇溶性组分、水溶性组分、半纤维素和纤维素呈显著正相关,但与其灰分、木质素、腐殖物质含量呈显著负相关。腐解480d,3种肥力间比较发现,玉米秸秆在中等肥力田块上矿化率最高,低肥力田块上的最低;中等肥力土壤能够促进玉米秸秆中的水溶性有机组分和木质素的分解,而高肥力土壤能够促进苯–醇溶性组分和半纤维素、纤维素分解,并有利于腐殖物质的形成,而且腐解物的能态最高。

不同氮吸收效率品种油菜氮素营养特性的差异

采用土培盆栽试验,在不同供氮水平下对50份甘蓝型油菜进行氮吸收效率筛选,并比较其不同品种的氮素营养特性。结果表明,油菜的氮素营养特性表现出一定的品种差异,其中根系氮累积量及其占总吸氮量的百分比变异系数最大,超过50%,而生长前期植株含氮量的变异系数最小。不论氮素供应水平高低,油菜氮高效品种的总吸氮量和各器官的氮素累积量均显著高于氮低效品种,其中根系氮素累积量的差异最大,而果荚氮素累积量的差异最小;氮高效品种根系中累积的氮素比例均显著高于氮低效品种,而果荚中累积的氮素比例均显著低于氮低效品种;氮高效品种营养生长阶段地上部的含氮量与氮低效品种的差异不显著,而地上部的氮素累积量显著高于氮低效品种;营养生长阶段功能叶片的SPAD值也显著高于氮低效品种。随着供氮水平的改变,氮高效品种各器官的含氮量、氮素累积量和氮素分配比例的变化幅度均显著高于氮低效品种。不同品种油菜氮素营养指标的显著差异为通过遗传改良途径培育作物新品种和提高作物氮肥利用效率提供了基础。

油菜氮素吸收效率的基因型差异及其与农艺性状的关系

采用土培试验,在不同供氮水平下,对50份甘蓝型油菜材料进行氮素吸收效率筛选。结果表明,不同油菜基因型的氮素吸收效率具有显著差异,氮素供应水平较高时不同基因型氮素吸收效率的变异更大;在油菜各器官生物量、各生育期地上部生物量、各器官生物量占总生物量的比例和各种农艺性状等指标中,根系生物量差异最大,表明根系生物量可能是评价油菜氮素吸收效率的重要指标。氮素供应水平较高时,氮高效基因型与氮低效基因型地上部生物量的差异从五叶期到成熟期呈增高的趋势,有效角果数、株高和第一个有效分枝高度差异显著;而施氮水平较低时,地上部生物量差异不显著,千粒重和每角粒数差异也不显著。供氮水平改变时,氮高效基因型的油菜生物量、籽粒产量和茎叶生物量占总生物量的比例及多个农艺性状指标都有显著变化,而氮低效基因型的相应指标变化则较小,表明氮高效基因型对氮素供应水平更敏感。

农户田块尺度冬小麦不同产量水平土壤细菌群落差异

为了明确土壤细菌群落对小麦产量的影响,以河南省济源市冬小麦种植户田块为研究对象,通过采集扬花期麦田土壤样品,利用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA V3+V4区序列,分析冬小麦不同产量水平土壤的细菌群落差异。结果表明,高产组土壤铵态氮含量显著高于低产组(P<0.05),土壤有机质含量、速效钾含量、有效磷含量、硝态氮含量、pH值在组间均无显著差异,土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性在组间也均无显著差异。酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)是土壤细菌群落的主导菌门。门水平上,小麦产量与芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、装甲菌门(Armatimonadetes)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、Latescibacteria、Dadabacteria相对丰度显著相关。属水平上,Bryobacter、黄杆菌属(Flavisolibacter)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、丰佑菌属(Opitutus)、黏液杆菌属(Mucilaginibacter)、Dongia、Chryseolinea、Pantoea、陶厄氏菌属(Thauera)、多囊菌属(Polyangium)、Chitinophaga相对丰度与小麦产量显著相关。高产组和低产组间土壤细菌OTU数量、Chao1指数以及香农指数均无显著差异,β-多样性差异极显著(P<0.01)。通过偏最小二乘路径模型分析,细菌物种丰度(属水平)和土壤理化性质对小麦产量有显著直接正向影响,土壤酶活性对小麦产量有显著直接负向影响(P<0.05)。综上芽单胞菌门、装甲菌门、纤维杆菌门以及Bryobacter、黄杆菌属、芽单胞菌属、黏液杆菌属、丰佑菌属的相对丰度对小麦产量有显著正向影响。土壤细菌物种丰度对小麦产量影响显著。

农业资源与环境学科研究生创新能力培育提升的一些思考

科研创新能力是研究生应具备的最基本的素质,既是研究生培养质量优劣的重要评判标准,又是专业学科发展的根本。随着能源、气候环境变化和农村生态问题的日益严峻,对农业资源与环境学科人才的要求越来越高。实现农业资源与环境学科研究生创新能力培养,解决多数研究生实践动手能力差、独立思考与创新意识缺乏、科研创新能力不强等问题,应多举措扩大优质生源,强化研究生创新理念与意识,提升师资队伍创新能力与指导水平,创新与改进教学方法,增加研究生社会实践与学术交流,为国家持续发展培养合格的学科创新型人才。

秸秆源性碳在黑土和褐土中的转运及其对氮肥的响应

采用室内培养结合同位素^(13)C标记技术,探讨了添加小麦秸秆和氮肥后黑土和褐土的碳素矿化特征,分析了土壤原有碳(C_(s))和秸秆源性碳(C_(str))在土壤不同有机碳组分(轻组、闭蓄态组分、重组)中的转运特征。结果表明:土壤培养过程是碳矿化损失的过程,施氮肥对黑土和褐土中碳矿化均有一定的抑制效应,褐土中该抑制效应在施秸秆时较不施秸秆时更显著。土壤有机碳组分中C_(s)损失率表现为由高到低依次为重组、闭蓄态组分、轻组,施秸秆使黑土重组C_(s)损失率由2.83%增加至5.53%(P<0.05),使褐土闭蓄态组分中C_(s)损失率由1.86%减少至0.82%(P<0.01)。随培养时间的进行,土壤轻组中C_(str)经降解逐渐向闭蓄态组分和重组中转移,180 d后转移缓慢;至培养结束(300 d)时,C_(str)总残留率在黑土与褐土之间无显著差异,轻组中C_(str)残留率为褐土(4.98%~8.52%)显著高于黑土(1.71%~2.47%)。与不施氮相比,施氮处理使褐土轻组的C_(str)残留率增加了近一倍。综上,施氮肥对黑土和褐土中碳矿化均有一定的抑制效应,重组是土壤碳损失的主要来源,添加秸秆对黑土重组的碳矿化有激发效应,而对褐土闭蓄态组分的碳矿化有抑制作用。褐土轻组中外源秸秆的降解程度低于黑土,并且施氮肥抑制其降解。

水溶性有机肥与常规肥料的肥效对比分析

为了探讨水溶性有机肥与传统有机肥、化肥等相比在提高常见蔬菜的产量、品质及土壤速效养分、酶活性等方面的效果,采用土培小白菜试验,施用化肥(NPK)、鸡粪有机肥(M)和水溶性有机肥(WS),设置10个处理:CK(不施肥)、NPK、M、WS1(0.4 mL/kg土)、WS2(2 mL/kg土)、WS3(4 mL/kg土)、WS4(6 mL/kg土)、MNPK(1/2NPK+1/2M)、MWS(1/2M+WS2)、NPKWS(1/2NPK+WS2),分析了收获期小白菜和土壤的相关指标。结果显示,WS用量越大,小白菜地上部鲜重越大,但处理NPK、MNPK、MWS、NPKWS的地上部鲜重均与WS4(8.62 g/株)无显著差异;高剂量WS处理(WS3、WS4)的粗纤维含量平均比CK、NPK处理分别减少62.6%、38.3%,处理M和MNPK对降低粗纤维含量有同等效果。此外,施用WS的剂量越高,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量越高;土壤蔗糖酶活性在处理WS3、WS4中最高(均值10.1 mg/g),处理M次之(8.81 mg/g),在CK和NPK中最低(均值6.41 mg/g)。从经济效益来看,WS3、WS4处理的净收益为负值,而NPK和MNPK处理的净收益最高。因此,从产量、经济效益、土壤肥力可持续性等方面综合考虑,最佳推荐施肥措施是化肥配施鸡粪有机肥,水溶性有机肥在降低成本后可推广作为速效有机肥料来施用。

腐熟污泥施用对土壤有机-无机碳组分的影响

为探明腐熟污泥施用对两种不同酸碱性土壤有机碳、无机碳组分的影响,明确无机碳与有机碳及土壤酸碱性的关系,通过连续两年的盆栽试验,开展小麦玉米轮作模式下碱性壤土和酸性砂土污泥农用的研究。结果表明:添加腐熟污泥后,随污泥添加量的增加,两种土壤的有机碳(SOC)、易氧化有机碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)和腐殖质碳(HSC)等有机碳组分含量呈增加趋势。与对照(CK)相比,当污泥添加量为75 t/hm^2时,酸性砂土有机碳组分SOC、ROC、DOC、HSC含量分别增加了82.39%、25.62%、158.33%和30.77%(P<0.05);在碱性壤土中,上述有机碳组分分别增加了84.36%、49.26%、340.00%和354.90%(P<0.05),且两种土壤中各有机碳组分之间呈现极显著的正相关关系(P<0.01)。施用污泥降低了碱性壤土中ROC的分配比例(污泥施用量为3.75 t/hm^2时除外),但增加了DOC和HSC的分配比例;污泥农用降低了酸性砂土ROC和HSC的分配比例,但增加了DOC的分配比例。在碱性壤土中污泥农用降低了土壤无机碳(SIC)、活性无机碳(AIC)含量,同时土壤pH值降低;而在酸性砂土中污泥农用,土壤的SIC、AIC含量增加,同时土壤pH值增大;两种土壤的SIC和pH值之间均呈现极显著的正相关关系(P<0.01)。本研究可为不同酸碱性土壤碳库质量管理提供科学依据。

网络信息时代有机玉米多元化销售平台的构建研究

有机玉米是世界公认的"黄金作物",具有极高的营养价值,它符合"绿色健康"生活理念,深受消费者喜爱,但有机玉米等农产品的传统购销模式不利于其发展。随着互联网技术的发展,O2O电子商务模式和大数据的飞速进步,为扩展有机玉米销售渠道、促进产业大发展提供了新契机。基于对有机玉米传统销售模式的利弊分析,本研究探索了从生产制度、品牌确立到销售渠道设计出一条完整的有机玉米闭合销售链途径,以O2O模式为基础,结合大数据和生态农业建设,构建一个新型的有机玉米销售平台的可能与措施。

稻田磷素淋溶风险对施肥措施的响应研究

为更好降低农田磷素损失对南水北调水源水质的威胁,开展化肥减量配施有机肥的稻田田间原位监测试验,并采用负压式土壤溶液收集器,在水稻生长季内采集并监测稻田田面水和渗漏液中磷素的动态变化,并对其损失风险初步评估。结果表明,在施基肥后田面水磷素浓度呈指数线性下降趋势,前期波动较大,水稻移栽16 d后相对稳定,渗漏水中总磷(TP)浓度在40 cm、60 cm、100 cm变化一致,在水稻移栽57 d后无明显变化。小麦秸秆和油菜壳还田促进了磷素的垂直迁移能力,而施用紫云英绿肥可在培肥土壤的同时抑制磷素淋溶。因此,本研究认为化肥减量配施紫云英绿肥为最佳施肥模式。

长期秸秆还田对塿土耕层土壤有机碳库的影响

在关中平原塿土(土垫旱耕人为土)上施用化肥的条件下,进行不同用量玉米秸秆直接还田(低秸9 375 kg.hm-2,中秸18 750 kg.hm-2,高秸37 500 kg.hm-2)、间接还田(厩肥,37 500 kg.hm-2)的长期定位试验21 a,观测和分析了耕层土壤有机碳的储量及氧化稳定性等的变化。结果显示,与单施化肥相比,秸秆直接或间接还田均可显著提高土壤有机碳含量,耕层土壤有机碳储量分别增加了12%(低秸)、24%(中秸)、41%(高秸)和39%(厩肥)。施用秸秆和厩肥21 a,土壤有机碳累积系数平均分别为5.6%和7.2%。秸秆直接还田和厩肥均使土壤有机碳的氧化稳定性降低,胡敏酸的能态升高且保持相对稳定。以上结果表明,秸秆直接或间接还田不仅能显著提高土壤有机碳储量,也能明显改善土壤有机碳的活性和质量,是提高农田固碳能力、促进农业可持续性的重要措施。

蚯蚓粪不同比例替代化肥对红薯生长及土壤肥力的影响

探究蚯蚓粪不同比例替代化肥对红薯生长及土壤肥力状况的影响,为红薯种植时的化肥减施提供科学依据。采用田间试验,设置7个处理:不施肥(CK);600 kg/hm^(2)氮磷钾复合肥(0R);10%替代(氮素总量与0R处理相同的前提下,10%的化肥氮素由蚯蚓粪替代,10%R);20%替代(20%R);40%替代(40%R);60%替代(60%R);100%替代(100%R)。在红薯发根分枝结薯期(栽秧后40 d)、蔓薯并长期(栽秧后120 d)、收获期(栽秧后160 d)测定红薯的农艺性状和土壤养分含量,分析收获期的红薯产量和品质指标。结果显示,在3个时期,40%R处理的红薯农艺性状(主蔓长、茎粗、叶长×叶宽、单株地上部分鲜重)整体较好,其次是0R处理。红薯单位面积产量在40%R处理(33.65×10^(3)kg/hm^(2))和0R处理(31.51×10^(3)kg/hm^(2))中最高,显著高于CK、60%R和100%R处理(P<0.05)。随着蚯蚓粪替代化肥的比例增加,红薯块根中淀粉和可溶性蛋白含量呈先增加后减少的趋势,在40%R处理中达到最高;可溶性糖含量则呈现相反规律。在红薯整个生长期,0R处理土壤速效养分含量整体较高,40%R处理与之差异不显著,土壤有机质含量以20%R和40%R处理最高,分别为16.43和16.08 g/kg。通过相关性分析发现,土壤速效养分之间呈显著正相关,淀粉含量与可溶性糖含量呈显著负相关。通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM)发现,土壤速效养分对红薯产量有显著的正向影响,对红薯品质的正向影响非常小,但可以通过显著影响红薯农艺性状间接影响红薯品质。综合来看,40%蚯蚓粪替代化肥能在保证红薯较高产量的同时提高红薯品质,且能有效提高土壤有机质含量,有利于土壤肥力的可持续性。

聚磷酸铵磷肥对玉米苗期磷素吸收利用和潮土无机磷组分含量的影响

聚磷酸铵磷肥具有缓释性,在石灰性土壤中能够长效供磷,但是释放缓慢易导致作物苗期供磷不足进而影响最终产量,探讨玉米苗期聚磷酸铵磷肥合理施用量及其对潮土无机磷组分含量的影响,为合理施用聚磷酸铵磷肥提供科学依据。采用盆栽试验,设置6个聚磷酸铵磷肥水平,P_(2)O_(5)0、30、60、90、120和150 mg/kg(分别用P0、P30、P60、P90、P120、P150表示),测定玉米的生物学指标和玉米磷素吸收利用状况,同时测定土壤有效磷和无机磷组分含量。结果表明,相较于P0水平,聚磷酸铵磷肥能显著提高玉米的株高、茎粗、地上部和根系干重,株高、茎粗和地上部干重均表现出0~90 mg/kg增幅大、90~150 mg/kg增幅小的趋势,P150水平的株高、茎粗、茎和叶生物量比P0水平分别提高了71.0%、68.8%、334.5%和201.6%。P90水平的玉米茎、根磷含量和磷肥利用效率均为最低值,但磷肥利用效率与P120和P150水平无显著性差异;非根际土壤有效磷含量随施磷量的增加呈极显著的线性关系,每1 mg/kg聚磷酸铵施用量相当于增加了0.0894 mg/kg的非根际土壤有效磷,施磷70 d后根际和非根际土壤有效磷含量依然在13.23 mg/kg以上;土壤无机磷总量随聚磷酸铵磷肥施用量的增加呈上升趋势,相较于P0水平,Ca_(2)-P、Al-P含量出现了显著性变化,O-P含量与比例各施磷水平间无显著性差异,P150水平Ca_(10)-P含量显著高于P90及其以下各处理,相较于P0水平,其Ca_(10)-P累积量增加了101.70 mg/kg。基于本研究结果,聚磷酸铵磷肥可以在根际和非根际石灰性潮土上维持较高的土壤有效磷含量,P_(2)O_(5)60 mg/kg水平以下玉米生物量累积不足,P_(2)O_(5)120 mg/kg水平以上增加了土壤Ca_(10)-P的含量与比例,P_(2)O_(5)90 mg/kg是潮土上玉米苗期较为适宜的聚磷酸铵磷肥用量。

TCP转录因子在植物发育和生物胁迫响应中的作用

TCPs是一类植物特有的转录调控因子,通过植物多样性进化来调节植物形态和结构,并参与植物配子体发育、昼夜节律以及激素信号转导等许多重要的生命过程。本文综述了TCP的结构特征、生物学功能及调控机制等,并结合当前研究现状展望了TCP未来的研究方向,以期为进一步的相关研究和应用提供参考。