秸秆还田与有机肥对黑土区土壤团聚性的影响

土地长期处于过度开垦状态,化肥大量施用,使土壤肥力下降,有机碳含量下降,作物产量降低。通过两组试验,1组施用有机肥,另1组秸秆全量还田,2组均以单施化肥处理(CK)作为对照。结果表明,秸秆还田和施用有机肥可增加黑土>5 mm粒径大团聚体含量,有效缓解土壤大团聚体减少;有机肥和秸秆还田处理下机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和水稳性团聚体MWD均高于CK;施用有机肥和秸秆还田显著提高土壤有机碳含量SOC,增幅2.4%~40.8%;施用有机肥和秸秆还田可有效提高作物产量,秸秆还田平均增产17.09%,施用有机肥平均增产23.41%。

有机物料还田对黑土有机碳及其组分的影响

土地长期处于过度开垦状态,农药、化肥大量施用,使土壤肥力下降,有机碳含量下降,作物产量降低。通过两组试验,一组是有机肥,另一组是秸秆全量还田,两组均以单施化肥处理(CK)为对照,三年试验结果表明,秸秆还田和施用有机肥增加土壤总有机碳含量;有机肥和秸秆还田处理下土壤轻组有机碳含量高于单施化肥处理的对照组,增幅为2.4%~22.6%;相关性分析表明,土壤轻组有机碳增加有助于提高玉米产量;有机肥和秸秆还田可提高作物产量,秸秆还田增产5.8%~7.2%,有机肥还田增产7.0%~13.3%。

免耕和秸秆还田对东北黑土区土壤团聚体组成及有机碳含量的影响

为解决东北黑土区因不合理耕作导致的土壤结构性状变差及有机碳含量下降的问题,该研究于2015年开始,在黑龙江省哈尔滨市东北农业大学向阳试验基地开展。设置免耕+秸秆还田(NTS)、免耕(NT)、翻耕+秸秆还田(CTS)、翻耕(CT)4种处理,于2018、2019年采集土样,研究免耕措施及秸秆还田对东北薄层黑土区0~10、>10~20 cm土壤团聚体稳定性、土壤有机碳含量、各粒径团聚体内有机碳含量的影响。结果表明:2018和2019年0~10、>10~20 cm土层NTS处理>5 mm水稳性团聚体百分比含量及平均重量直径显著高于其他3种处理,NTS及NT处理土壤有机碳含量显著高于CTS及CT处理(P<0.05),4种处理各粒径水稳性团聚体有机碳含量峰值总体出现在1~2 mm处,NTS及NT处理>5、2~5、1~2 mm有机碳贡献率整体高于CTS及CT处理。研究表明,免耕与秸秆还田有利于薄层黑土坡耕地耕层土壤团聚体稳定性的提高和各粒级下团聚体有机碳的积累,与其他3种处理相比,免耕+秸秆还田效果更佳。

耕作方式对东北黑土坡耕地土壤物理性状及根系垂直分布的影响

为了明确耕作方式对东北薄层黑土坡耕地土壤物理性状以及玉米根系垂直分布的影响,该研究以东北薄层黑土坡耕地土壤为研究对象,设置免耕和翻耕2种耕作方式,研究耕作方式对不同坡位土壤水稳性团聚体粒径分布与稳定性、土壤容重、土壤孔隙度、土壤贯入阻力以及玉米根系在垂直方向主要分布深度的影响,并进一步探究各指标间的相互关系。结果表明,与免耕相比,翻耕处理通过增加土壤>1~2 mm粒级水稳性团聚体含量,降低0~20 cm土层土壤容重,改善0~20 cm土层土壤孔隙度,降低>10~20 cm土层土壤贯入阻力,增加玉米根系在垂直方向主要分布深度;但同时翻耕处理条件下>5 mm粒级土壤团聚体含量平均减少59.1%,平均重量直径平均降低31.9%。翻耕处理下,坡位对土壤孔隙度、>5 mm粒级水稳性团聚体含量以及平均重量直径的影响都呈现坡中位与坡下位优于坡上位。研究结果表明,对于东北薄层黑土坡耕地,在坡中位和坡下位采用翻耕有利于降低土壤紧实度,促进玉米根系下扎;在坡上位可采用免耕改善土壤结构及其稳定性。该研究可为促进黑土可持续发展提供理论依据与参考。

镉在黄瓜幼苗中的化学形态及亚细胞分布

为探究黄瓜幼苗对镉的吸收累积特性,将黄瓜幼苗置于6种镉浓度梯度(0、10、50、100、200、300μmol·L^-1)营养液中培养17 d,测定黄瓜幼苗地上部和根部的镉含量以及镉在叶片的亚细胞分布和其化学形态分布。结果表明:随镉浓度升高,转移系数逐渐降低,黄瓜由根向地上部对镉的转运能力减弱。时间或浓度处理均会显著增加黄瓜叶片各亚细胞组分镉含量,镉的富集比例趋势表现为可溶性部分>细胞壁>细胞器,其中可溶性部分镉含量占44.88%~84.94%,远大于细胞器(3.10%~17.05%)与细胞壁(11.20%~39.66%)。相同时间下,随镉处理浓度的增加,镉在细胞壁组分占比先升高后降低,可溶性部分镉的占比先降低后升高。同时随着处理时间延长,细胞壁组分镉占比降低,可溶性部分镉占比升高。黄瓜叶片中NaCl提取态镉占比最高(33.69%~54.23%),但随着镉浓度提高,乙醇提取态、H2O提取态镉占比升高。当镉浓度达到300μmol·L^-1时,黄瓜叶片中的镉形态以乙醇提取态、H2O提取态和NaCl提取态占优势。总的来看,在器官水平上,黄瓜通过限制镉由根部向地上部传递的方式,降低镉对黄瓜地上部的毒害;亚细胞水平上,细胞壁对镉的吸持和液泡区室化是黄瓜对镉胁迫下的重要解毒方式,其中以液泡的区室化占主导位置;在化学形态分布上,镉的化学形态转化也是黄瓜应对镉胁迫的重要耐性策略。

典型黑土环境下的高、低镉积累白菜品种筛选及耐性比较

为探究不同白菜(Brassica pekinensis L.)品种在典型黑土环境中的镉敏感程度和镉积累特性,筛选出具备高镉、低镉积累特征的耐镉品种。试验以东北地区20种主栽白菜品种为材料进行盆栽模拟试验,研究基于不同白菜品种镉胁迫下的剂量-效应、镉积累特征,对得到的高、低镉积累品种的浓度积累效应及氧化损伤程度进行评估。结果显示:供试品种间剂量-效应差异明显,JF和BCCRQJ为镉耐性最强两个品种,耐受阈值分别为1.204 mg·kg^-1和1.036 mg·kg^-1。高镉浓度下(≥0.6 mg·kg^-1)JF叶镉含量最低,根向叶迁移系数(TF)、叶富集系数(BCF)均小于1;BCCRQJ净化率最高。土壤镉含量与两者根、叶积累量、过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子(O-2)、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸(FPRO)均呈正相关,与净化率呈负相关(P<0.05),此外高浓度下BCCRQJ氧化损伤程度较JF更高。综合试验结果表明,JF是镉耐性极高的低积累品种,而BCCRQJ为镉耐受力略逊于JF的高积累品种。