云南省陇川县脐橙园土壤和叶片养分现状研究

研究云南省陇川县脐橙园土壤与叶片养分状况,为脐橙园科学施肥提供理论依据。在脐橙园采集土壤(0~20和20~40 cm土层)和叶片样品,测定土壤和叶片养分含量,明确其丰缺状况,并计算土壤肥力综合指数。结果表明:在0~20 cm土层,土壤pH平均值为5.43,31.7%的果园土壤pH在5.5~6.5之间,80%以上的脐橙园土壤有机质、有效磷、速效钾和微量元素含量(有效铜除外)处于适宜及以上水平,超过60%的土壤交换性钙、镁和有效铜含量处于缺乏水平;在20~40 cm土层,土壤pH变幅在4.22~7.49之间,91.4%的土壤有机质含量>15 g·kg^(-1),交换性钙、镁和有效铜含量低,其他养分处于适宜及以上水平。0~20 cm土层土壤pH及速效钾、交换性镁、微量元素(有效铁除外)含量显著高于20~40 cm土层,其他指标在2个土层间无显著差异。叶片磷、钾、钙和微量元素含量处于适宜及以上水平,49.3%的叶片氮含量和87.3%的镁含量处于较低水平。0~20和20~40 cm土层土壤综合肥力指数分别为0.57和0.46,均为中等水平。综上所述,陇川县脐橙园土壤pH较低,土壤交换性钙、镁及有效铜含量缺乏,其他养分适宜,叶片氮含量低,镁含量严重不足,其他营养元素含量为适量及以上水平。因此,在生产中应适当施用石灰或碱性肥料调节土壤pH,土施或叶片喷施钙肥、镁肥和铜肥,提高脐橙园土壤和叶片营养水平,促进脐橙提质增效。

土壤健康指标体系与评价方法研究进展

健康土壤能够保障健康食物生产,维持土壤生态系统多功能性,是农业绿色发展的基础。明确土壤健康现状,系统开展土壤健康诊断是培育健康土壤和提高土壤生产力的基础。然而,以往人们基于单一土壤功能即土壤生产力开展了大量的指标选择和评价工作,忽视了其他土壤功能,评价指标中土壤生物学特性未引起足够重视,对土壤过程的动态监测少。随着对可持续发展的关注以及农业绿色发展的需求,土壤健康指标体系和评价方法正在不断完善。针对不同空间尺度和不同作物体系,建立多目标协同的土壤健康评价体系成为土壤可持续利用的热点和前沿。本文总结了土壤健康指标体系的选择原则,分析了生物学指标在土壤健康评价中的重要性,重点阐述了我国、美国、新西兰等国家土壤健康评价方法以及基于土壤功能和土壤管理等评价方法的进展、优缺点和应用区域,提出了完善土壤健康评价系统的途径。未来需要构建基于区域自然禀赋环境特征的土壤-作物管理大数据平台,发展生物学指标,建立长期和全程动态监测体系,并与快速无损测试技术、智能化信息技术相结合,形成多目标协同、适用于不同区域和作物体系的土壤健康评价方法,通过多主体参与,为农业绿色发展提供重要支撑。

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径:在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。

农田土壤健康评价体系构建的若干思考

健康土壤是保障粮食安全、耕地产能提升和农业高质量发展的基础。目前土壤健康评价已成为全球土壤学领域研究的焦点和热点,国内外学者对于土壤健康评价方法及指标的选择进行了系统总结,然而缺乏具体评价过程中的实操性建议。本文重点剖析了土壤健康的特点与多功能性、评价的通用原则、指标选择的n+X模式及评价方法的选择与落地实现,提出了土壤健康差与基准值、基础指标和约束性指标的选择及指标选择的制宜性,明确了土壤健康指标体系建立需要考虑土壤质地、作物类型、土地利用方式、气候条件等因素,建议土壤健康技术和模式落地实现需要与相关政策结合。未来需要继续开展土壤健康驱动机制和健康土壤培育机理研究;基于长期定位试验和耕地质量长期监测网点,构建基于土壤质地、作物类型、土地利用、管理目标和评价尺度的指标体系和阈值、数据库和决策支持系统;结合相关政策和区域环境的约束性,形成跨区域、跨国家的共识、公约和行动,推动全球土壤健康行动落地和农业可持续发展。

基于最小数据集的集约化葡萄园土壤健康评价

健康土壤是生产高产优质葡萄的基础,目前葡萄园不合理管理导致果园土壤生产力下降和生态失衡。为摸清集约化葡萄园土壤健康状况,该研究以河北省曲周县典型葡萄园为研究对象,通过测定20项土壤物理、化学和生物学指标,利用主成分分析法构建最小数据集,开展土壤健康评价并揭示葡萄园存在的主要障碍因子。结果表明,集约化葡萄园土壤健康评价最小数据集由有机碳、亚表层土壤硬度、交换性钠、容重、含水率和水稳性团聚体6个指标构成。利用线性和非线性评分函数,基于全数据集和最小数据集计算的土壤健康指数间呈显著正相关(P<0.01),这说明最小数据集可以代替全数据集用于葡萄园土壤健康评价。基于最小数据集,利用线性和非线性评分函数获得的葡萄园土壤健康指数范围分别为0.39~0.59和0.36~0.66,平均值分别为0.52和0.51,处于中等水平。不同树龄葡萄土壤健康指数差异不显著(P>0.05)。集约化葡萄园土壤障碍因子主要有土壤压实、养分不平衡和有机碳含量低等问题。通过适当减少田间管理频率,结合增施(生物)有机肥、种植覆盖作物和养分综合管理能有效消减土壤障碍因子,提升葡萄园土壤健康水平,促进当地葡萄产业可持续发展。

我国香蕉园土壤肥力现状的整合分析

了解我国蕉园土壤肥力现状对明确土壤障碍因子,制定有效的消障措施和合理的养分管理方案具有重要指导意义。收集已公开发表有关蕉园土壤肥力的文献数据及结合实地调研测定的数据,建立土壤养分数据库,包括土壤pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌和有效硼含量。参考第二次全国土壤普查养分分级指标,明确我国蕉园土壤养分现状,并分析海南、广东、广西、云南和福建香蕉种植区域土壤养分分布特征。我国蕉园土壤pH平均为5.3、有机质含量平均为14.9 g/kg、碱解氮含量平均为77.3 mg/kg、有效磷含量平均为96.0mg/kg、速效钾含量平均为227 mg/kg、交换性钙含量平均为1039mg/kg、交换性镁含量平均为102 mg/kg、有效铁含量平均为169 mg/kg、有效锰含量平均为41.8 mg/kg、有效铜含量平均为2.84 mg/kg、有效锌含量平均为4.82 mg/kg、有效硼含量平均为1.16 mg/kg。86.3%的蕉园土壤有机质处于潜在缺乏及以下水平,97.1%的蕉园土壤碱解氮处于中等以下水平,60.8%的蕉园土壤交换性镁处于潜在缺乏及以下水平,50%以上的蕉园土壤速效磷、有效钾和微量元素含量处于极高水平。不同省份蕉园土壤养分含量及有机质、大中量元素、有效锰和硼处于中等以下水平的蕉园存在差异。我国蕉园土壤综合肥力指数平均为0.71,福建蕉园土壤肥力综合指数为0.78,显著高于其他省份;广东(0.71)和云南(0.69)蕉园土壤综合肥力指数显著高于海南(0.62)和广西(0.61),不同省份13.3%~37.1%蕉园土壤综合肥力指数在中等以下水平。我国蕉园土壤有效磷、速效钾、交换性钙、微量元素(除有效硼外)处于中等偏上水平,土壤pH偏低,有机质、交换性镁和有效硼处于中等或缺乏水平,成为蕉园土壤肥力潜在限制因子。因此,我国香蕉生产中,应重视有机肥、镁肥和硼肥的施用,不同香蕉种植省份要因地制宜,制定有效障碍因子消减措施,提升蕉园土壤肥力,促进香蕉提质增效和产业绿色发展。

华北平原潮质土壤协同实现有机碳提升,粮食增产稳产的途径——以曲周县为例

土壤有机碳(SOC)的提升和持续的粮食增产和稳产是当前农业可持续发展所面临的重大挑战之一。然而,在农业生产系统中,协调SOC提升,粮食增产及稳产的机制尚不明确。通过收集不同历史时期(1980s、1990s、2000s和2010s)曲周县粮食产量、土壤有机质含量、有机肥施用量等数据,以及对曲周若干个田间定位试验的整合,分析不同时期曲周县的碳投入量和作物产量差异。主要研究结果如下:(1)曲周县作物产量和土壤有机质含量在空间上呈显著区域特征,临近县城范围内作物产量和土壤有机质含量明显较高;(2)从1980s到2010s曲周县粮食产量从2.9 t·hm^(-2)提高到7.7 t·hm^(-2),产量变异系数从22.9%降低到3.3%,土壤有机质含量从8.5 g·kg^(-1)提高到13.8 g·kg^(-1),全县农田平均碳投入从1.4 t·hm^(-2)提高到9.3 t·hm^(-2);(3)基于长期定位试验结果分析,与空白对照相比,优化处理的SOC显著提升,平均每年提高5.9%,粮食产量10年平均增加84.1%。同时变异系数降低了3.9%。通过秸秆还田、有机肥施用等优化管理措施可以提高SOC含量,促进粮食增产和稳产。随着产量增加,秸秆数量进一步提高,将更多的碳投入到土壤中。产生了地上-地下的良性循环,协同实现土壤有机质提升、作物增产及稳产。

含聚磷酸铵肥料对作物产量效应影响的整合分析

以聚磷酸铵、不同磷肥为主要关键词,在中国知网(CNKI)和Web of Science数据库共筛选出75篇文献(中文55篇,英文20篇),获得527组数据。以施用磷酸铵肥料为对照组,施用含聚磷酸铵肥料为试验组,采用整合分析的方法,定量评价施用含聚磷酸铵肥料对作物产量、土壤有效磷含量和磷肥利用率的影响。与施用磷酸铵肥料相比,施用含聚磷酸铵肥料可显著提高作物产量,增长幅度(E)为4.4%;虽可提高土壤有效磷含量(E为3.0%),但效果不显著;可显著提高磷肥利用率(E为56.0%)。作物产量效应的亚组分类分析结果表明:含聚磷酸铵肥料在番茄和玉米上的施用效果较好;作物产量、土壤有效磷含量、磷肥利用率随土壤有机质含量、土壤pH的升高而提高,随聚磷酸铵含量升高而降低,随聚磷酸铵平均聚合度的增大而提高。施用含聚磷酸铵肥料提高了作物产量、土壤有效磷含量和磷肥利用率,增产效应受土壤性状、作物类型、聚磷酸铵含量和聚磷酸铵平均聚合度的影响。

施用中微量元素肥料对烤烟产量与品质影响的整合分析

揭示施用中微量元素(钙、镁、硼、锌)肥料对烤烟产量与品质的综合效应,为烤烟科学施肥提供依据。研究数据来源于中国知网,以“烤烟”“中微量元素肥料”“产量”和“品质”为主要关键词进行检索,共筛选134篇文献,521组数据。以不施钙、镁、硼、锌肥为对照组,施用钙、镁、硼、锌肥为试验组,采用整合分析定量评价施用中微量元素肥料对烤烟产量与品质的影响。结果表明,施用中微量元素肥料可显著提高烤烟产量(E=7.78%)、产值(E=10.82%)、均价(E=4.23%)和上等烟比例(E=12.91%),显著改善烤烟农艺性状;土施配合叶面喷施中微量元素肥料增产效果较好(E=9.23%);土壤肥力水平较低时,中微量元素肥料增产效应显著;南方烟区施用中微量元素肥料增产效果较好(E=7.37%);随着时间推移,中微量元素肥料增产效应呈逐年降低趋势。施用中微量元素肥料对提高烤烟产量和经济效益具有积极效果,同时其增产效应受施肥方式、土壤性状、植烟区域、试验时间以及烤烟品种的影响。

香蕉对低pH和铝毒胁迫的响应

香蕉是世界重要的热带亚热带水果,在热带经济的发展中占有重要的地位。我国是世界香蕉重要生产国之一,总产量仅次于印度,位居世界第二。低pH和铝毒是香蕉生产中面临的重要限制因子,严重影响香蕉的产量和品质。明确低pH和铝毒胁迫对香蕉生长和养分吸收的影响,为调控酸性土壤提供重要的理论依据。本研究分别在盆栽和水培条件下开展试验,盆栽试验设置pH 3.7和6.5两个梯度,选择‘威廉斯B6’‘巴西’和‘南天黄’3个香蕉品种,对比不同品种香蕉对低pH响应的差异性。试验结果显示,低pH显著抑制香蕉生长和养分吸收。种植在高pH 6.5土壤上的3个香蕉品种的生物量及不同部位(根系、假茎和叶片)养分含量(磷、钾、钙和镁)显著高于种植在低pH 3.7土壤上的香蕉。与高pH相比,生长在pH 3.7的土壤上,生物量平均下降77%,氮、磷、钾、钙、镁等养分吸收量下降73%~604%;而相同pH条件下,不同品种间总体上差异不显著。水培试验设置0、25、50、100μmol/L四个铝浓度,香蕉根尖苏木精染色结果显示,随着铝浓度的增加,香蕉根尖颜色逐渐加深,出现明显铝毒现象。香蕉地上部生物量和养分含量(氮、磷、钙和镁)随着铝浓度的增加呈下降趋势。100μmol/L铝浓度显著降低了香蕉根系的生长速率、地上部生物量、叶缘与叶中心SPAD值及钙和镁的吸收量。本研究表明蕉园土壤低pH和铝毒显著影响了香蕉的生长和养分吸收,不同品种间表现出相同的趋势,研究结果为酸性土壤调控提供重要参考,有助于促进香蕉产业提质增效与绿色发展。

自然和农田生态系统中土壤微生物群落组装的研究进展

土壤微生物群落组装与演替的机制一直是微生物生态学的研究热点,是生物多样性和生命共同体研究的核心,也是科学管理土壤微生物的基础,对充分挖掘和合理开发土壤微生物资源具有重要意义。本文系统梳理了土壤微生物群落组装的基本理论,分析了影响微生物群落组装的确定性过程与随机性过程之间平衡的因素,比较了自然生态系统和农田生态系统中土壤微生物群落组装过程的异同点,最后提出了微生物群落组装的理论和方法在农田生态系统中的应用潜力,为提升耕地质量和土壤生态系统功能提供重要的科学依据。

几种鲜食玉米在洱海流域种植的表观品质评价

针对鲜食玉米在云南省实际生产中遇到的品种杂乱、品质参差等问题,为了筛选出适合在洱海流域种植的高品质鲜食玉米品种,采用外观表现、食用品质、商品价值、基本营养品质等4个方面的34项指标,对14个品种鲜食玉米的栽种适用性和品质表现进行研究。结果表明:1)相同自然环境和农艺条件下,14个品种鲜食玉米的外观、食用、商品、营养等表观品质存在显著差异;2)品质最佳的白色糯玉米品种为‘农科糯336’,其色泽明亮均匀,外观评分26.83,籽粒含水量69.7%、可溶性固形物含量15.75%,品尝评分54.2;3)‘中彩糯518’是4个品种的彩色糯玉米中表现最好的,其穗长19.6 cm,秃尖0.36 cm,外观评分24.50,外观和商品品质相对较好;4)在甜玉米品种中,‘瑞佳甜4号’品尝评分57.29,胚占比2.98%,可溶性固形物含量15.08%,品质优于‘昌甜100’;5)‘农科玉336’为品质最优的甜加糯玉米品种,其外观评分26.33,品尝评分48.57,煮后硬度8.27×10^(5)Pa,穗重258 g。