2017-2021年吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站气象数据集

气象数据可以提供准确的天气预警,同时对农业生产有着重要意义。吉林大安农田生态系统国家野外科学观测研究站地处松嫩平原西部,属中温带大陆性季风气候,全年光照充足,雨热同期,有利于农作物生长。但该区大面积分布的盐碱土严重影响了农业发展和生态安全。本数据集利用大安站气象观测场的原始数据,经过数据处理和质量控制,以时尺度、日尺度和月尺度将2017-2021年的气象观测数据汇编成集,内容包括气温、气压、相对湿度、风速、降雨、土壤温度(0-20 cm)、总辐射、反射辐射、光合有效辐射、土壤热通量和日照时数,旨在为研究东北苏打盐碱土,发展盐碱地特色生态农业,保障粮食安全和生态安全提供基础数据,为我国盐碱荒漠化治理与盐碱地综合利用等提供数据支撑。

我国农田氨挥发研究进展与减排对策

氨挥发是我国农田氮肥损失的主要途径,不仅降低了氮肥利用效率,还会造成雾霾、大气干湿沉降和温室效应等生态环境问题。本文简要分析了近10年(2011—2020年)我国农田氨挥发研究现状,总体上呈迅速发展态势且国际化趋势显著,但研究的影响力有待提升;由于我国幅员辽阔,农田氨挥发呈现较大的时空变异特点,与作物种类、施肥、气候、土壤以及作物生长期等密切相关,氨挥发的调控必须因地制宜对氮肥进行科学管理;农田氨挥发测定方法历经200多年的发展,由最初的间接估算逐渐发展为化学测量和光谱分析,测量的精确性和范围都得到了大幅提升。本文也概括总结了我国在农田氨挥发减排上的主要措施以及存在的问题,提出未来应加强农田氨挥发的微生物学机理和时空变异性研究,做好测定方法的对比研究及空天地一体化技术的应用,加强耕作机械化与智能化,逐步完善减排评价体系等减排对策。旨在为我国未来氨挥发研究和制定合理的减排政策提供参考。

苏打盐碱地稻米品质研究进展与展望

水稻是苏打盐碱地改良的先锋作物,稻米品质是水稻特征的重要指标。当前研究多关注盐碱地治理及水稻产量,有关盐碱胁迫下稻米品质的研究相对较少。本文从稻米的加工、外观、营养及感官食味品质4个方面系统梳理了苏打盐碱地条件下稻米品质特征,并总结苏打盐碱地水稻品种以及典型改良及栽培措施对稻米品质的影响。研究发现,苏打盐碱地条件下,稻米品质整体表现为较低的整精米率、精米率、糙米率及直链淀粉含量,较高的垩白粒率、垩白度及高蛋白质含量的特点,具有糙米蛋白含量高(更高的营养价值)、半透明颗粒少、淀粉低、钠等金属离子含量高等优点。研究提出未来需要进一步探讨苏打盐碱地条件下水稻品质形成、优异种质资源挖掘、产量与品质的协同提升,以期为苏打盐碱地水稻食味品质提升与特色品质的挖掘提供理论与实践参考。

盐碱胁迫水稻根系研究

我国盐碱地面积约为1×108 hm2,其中可利用的盐碱地约0.37×108 hm2,盐碱地是重要的耕地后备资源,开发利用潜力巨大。开发种稻是盐碱地改良和利用的有效措施,水稻根系研究对挖掘盐碱水田增产潜力具有重要意义。本文概述了国内外盐碱胁迫水稻根系的研究现状,重点从盐碱胁迫对水稻根系表型、抗逆生理及产量形成的影响等方面的研究进展进行了综述,并对该研究领域未来发展进行了展望。以期多角度全面解析盐碱胁迫水稻根系逆境形态和生理机理,明确土壤-根系-产量的互作机制,基于优良种质资源结合育种技术构建理想根系构型,为挖掘盐碱地水稻增产潜力提供参考。

长期不同施肥措施对盐碱地稻田土壤微生物数量和群落结构的影响

为阐明盐碱地稻田长期不同施肥对表层土壤微生物数量和群落结构的影响,以大安站盐碱地水稻长期定位施肥试验土壤为对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)分析法研究了单施氮肥(N)、无机肥配施(NPK)、有机肥单施(M)、有机肥与无机肥配施(MNPK)和秸秆还田配施无机肥(RNPK)对土壤微生物数量和群落结构的影响。结果表明:不同施肥处理土壤中共检测出57种PLFA生物标记,M、MNPK、RNPK和NPK处理的PLFA含量较N处理分别增加26.47%、29.76%、25.07%和13.20%,其中M、MNPK和RNPK处理显著高于N处理(P<0.05)。MNPK处理土壤中的真菌/细菌的比值最大,较二者之比最小的M处理高6.00%,说明有机肥配施化肥对盐碱地稻田土壤生态系统的稳定性具有更好的改善作用。RNPK处理土壤中革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌之比最小,较二者之比最大的M处理降低了13.71%,说明秸秆还田配施化肥处理的土壤营养胁迫小,能有效改善土壤的营养状况。不同施肥处理微生物群落多样性大小表现为N处理土壤的Shannon-Wiener多样性指数(H)、Pielou均匀度指数(J)和Simpson优势度指数(D)最大,分别较3项指数最小的NPK处理增加10.91%、12.00%和13.79%。冗余分析结果表明,盐分电导率(EC)、有机质和pH对土壤微生物群落变化具有显著影响,解释量分别为54.8%、39.8%和33.1%。因此,长期有机肥与化肥配施、有机肥单施和秸秆还田配施无机肥能有效增加土壤微生物生物量并优化微生物群落结构,进而改善土壤生态环境。

有机肥施用改良盐碱地及其作用机理

盐碱地是我国重要的耕地后备资源。有机肥来源丰富,在盐碱地改良中具有广泛前景。本文综合分析了有机肥对盐碱土壤理化性质、养分、土壤微生物和酶活性等方面进展。有机肥施用改良盐碱地的主要作用机理为:(1)改善土壤结构,增加大粒径土壤团聚体,提高土壤孔隙度与透水性,降低土壤中盐碱含量;(2)提高营养元素和有机质含量,增加土壤养分;(3)优化土壤微生物群落结构,促进微生物产生有机酸,增强土壤酶活性等。未来研究中,要强化盐碱地专用功能型有机肥研发,筛选不同地域不同类型轻中重度盐碱地的适宜有机肥施用量,为盐碱地改造利用提供技术支撑。

苏打盐碱化稻田土壤反硝化和氨挥发特征及主要影响因子

为阐明土壤盐碱化程度对氮素气态损失的影响,本研究通过随机采集30个不同盐碱化程度的稻田土壤(0~20 cm)样品,根据盐碱化程度将其划分为轻度(含盐量0.1%~0.3%,碱化度5%~15%)、中度(含盐量0.3%~0.5%,碱化度15%~30%)和重度(含盐量0.5%~0.7%,碱化度30%~45%)盐碱土3类,每个类别中依据最小归类样品数选取盐碱化程度接近的3个土样作为3次重复,进行实验室模拟培养分析,探究不同盐碱化土壤氮素反硝化和氨挥发动态变化特征及其主要影响因素。结果表明,随着土壤盐碱化程度的增加,氮素的反硝化作用显著降低,氨挥发作用显著增加,硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和脲酶活性显著降低(P<0.05)。与轻度盐碱土相比,中度和重度盐碱土相同培养时间的氮素反硝化速率分别降低了18.9%和37.8%,累积反硝化氮量分别降低了13.7%和29.4%,氨挥发速率分别增加了30.8%和64.8%,累积氨挥发量分别增加了36.6%和59.4%。逐步回归分析表明,EC、ESP(碱化度)、CO_(3)^(2-)和TN是影响苏打盐碱地稻田土壤累积反硝化氮量的主要因素,EC、CO_(3)^(2-)和SOM(土壤有机质)是影响累积氨挥发量的主要因素。土壤盐碱化虽然抑制了氮素的反硝化作用,但是显著增强了氨挥发作用。

苏打盐碱化稻田土壤氮素矿化和硝化特征及其影响因子

【目的】为探明土壤盐碱化对氮素转化的影响,研究了不同盐碱化条件下氮素的矿化和硝化特征以及这些特征与土壤盐分、养分含量的关系,为盐碱化土壤养分的科学管理提供理论依据和数据支撑。【方法】随机采集了30个不同盐碱化程度的稻田土壤(0—20 cm)样品,根据盐碱化程度将采集的土壤样品划分为轻度(含盐量0.1%~0.3%,碱化度5%~15%)、中度(含盐量0.3%~0.5%,碱化度15%~30%)和重度(含盐量0.5%~0.7%,碱化度30%~45%)盐碱土3类,每个类别中依据最小归类样品数选取盐碱化程度接近的3个土样作为3次重复,进行氮素矿化和硝化室内培养试验(25℃,24 h光照)。于培养的第0、3、6、9、15、21天取样测定土壤铵态氮、硝态氮含量及脲酶和碱性蛋白酶活性。通过相关性分析研究土壤各指标与氮素矿化、硝化过程间的相关关系,采用逐步回归分析筛选影响氮素矿化和硝化过程的主要因子。【结果】随着土壤盐碱化程度的加剧,氮素矿化和硝化作用显著下降(P<0.05)。与轻度盐碱土相比,中度和重度盐碱土的氮素最大净矿化速率分别低12.7%和29.8%,累积矿化氮量分别低15.7%和25.2%,最大净硝化速率分别低15.4%和23.1%,累积硝化氮量分别低15.4%和23.1%,最大脲酶活性分别低16.0%和34.8%,最大碱性蛋白酶活性分别低6.0%和15.6%。逐步回归分析表明,土壤电导率(EC)、pH、CO_(3)^(2-)、Na^(+)、全氮和有机质是影响土壤氮素矿化作用的主要因子,EC、pH、CO_(3)^(2-)、Na^(+)和有机质是影响土壤氮素硝化作用的主要因子。【结论】随着土壤盐碱化程度的增加,土壤氮素净矿化速率、净硝化速率、累积矿化氮量、累积硝化氮量、脲酶和碱性蛋白酶活性不断下降,土壤盐碱化显著抑制了氮素的矿化和硝化作用。

长期不同培肥对苏打盐碱地稻田土壤盐碱指标和养分含量的影响

为探讨长期不同培肥措施对苏打盐碱地稻田土壤盐碱化参数和养分含量的影响,本研究利用运行10年的长期定位施肥试验,采集了不施肥处理(CK)、无机肥配施处理(NPK)、有机肥单施处理(M)、有机肥与无机肥配施处理(MNPK)和秸秆还田配施无机肥处理(RNPK)的0~60 cm土壤样品并进行分析。结果表明,随着土层深度的增加,各处理土壤pH、电导率、碱化度和Na^(+)、Cl^(-)、CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)含量逐渐增加,土壤阳离子交换量和K^(+)、Ca^(2+)+Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)、有机质、速效养分含量逐渐降低。施肥处理均较CK处理降低了土壤pH、电导率和碱化度等盐碱化参数,以及Na^(+)、Cl^(-)和CO_(3)^(2-)+HCO_(3)^(-)等有害盐分含量,增加了阳离子交换量及K^(+)、Ca^(2+)+Mg^(2+)和SO_(4)^(2-)等有益盐分含量,提高了有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量。与CK处理相比,M和MNPK处理土壤盐分含量显著降低(P<0.05),土壤有机质和速效氮含量显著提高(P<0.05)。NPK处理土壤电导率有增加趋势,0~20 cm土壤电导率较CK处理增加了7.1%。因此,从地力培育的角度来讲,苏打盐碱地稻田施用有机肥或有机肥与化肥配施有利于土壤盐碱的降低和地力的持续提升。