长期冬种绿肥改变红壤稻田土壤微生物生物量特性

以进行了31年的双季稻-冬绿肥长期定位试验的红壤性水稻土为对象,研究了长期冬种绿肥条件下土壤微生物生物量特性的季节变化,为阐释冬绿肥措施在稻田生态系统土壤碳氮转化中的作用机制提供理论基础。试验包括双季稻-紫云英(RRV)、双季稻-冬油菜(RRP)、双季稻-黑麦草(RRG)及双季稻-冬闲(RRF)4个处理,在典型时期(绿肥盛花期、绿肥翻压后、早稻成熟期、晚稻收获后)采集土壤样品,分析土壤微生物生物量碳氮及微生物商等方面的变化。结果表明,3种冬绿肥均提高了土壤微生物生物量碳(SMBC)、微生物生物量氮(SMBN)和微生物商,在土壤性质相对稳定的晚稻收获后均显著高于对照处理,全年平均值也多显著高于对照处理。豆科绿肥紫云英对SMBC和SMBN的提高作用最显著,晚稻收获后相对冬闲分别提高了21.12%和98.45%,全年平均值分别提高了15.92%和36.49%。取样时期对SMBC、SMBN和微生物商有较大的影响,但变化趋势基本一致,即绿肥翻压前后无明显变化,早稻成熟期降至最低,至晚稻收获后再次上升。SMBC/SMBN比值在不同绿肥处理间差异不大,但有明显的季节变化,早稻成熟期较高而晚稻收获后降低。因此,南方稻田冬种绿肥后土壤微生物特性明显改善,冬种绿肥是提升稻田土壤肥力的高效措施。

种植翻压二月兰配施化肥对春玉米养分吸收利用的影响

研究了华北地区种植翻压冬绿肥二月兰(Orychophragmus violaceus L.)后,在当地习惯施肥基础上玉米减量施肥措施对春玉米产量及养分吸收利用的影响。试验设不施肥(F0)、习惯施肥(F100)、单施绿肥(F0+G)以及绿肥与不同比例的化肥配施(化肥习惯用量的70%、85%、100%)(F70+G、F85+G、F100+G)6个处理。结果表明,施用化肥和化肥绿肥配施均能显著提高春玉米产量,增加地上部总养分量和不同器官养分的累积量,改善养分在不同器官中的分配比例。与F0比较,F100、F70+G、F100+G和F85+G处理的春玉米产量分别增加101.4、108.4、115.5和130.4 g/plant,增幅达120.9%、129.2%、137.6%和155.3%。翻压绿肥后,化肥减量15%的处理(F85+G)春玉米子粒产量增加29.0 g/plant、地上部吸氮量增加0.65 g/plant,显著高于单施化肥处理F100;绿肥配施100%的化肥和化肥减量30%的处理(F100+G、F70+G)玉米生物量、养分吸收量与习惯施肥(F100)无明显差异。翻压绿肥配施不同比例化肥的3个处理与F100相比玉米子粒养分累积量及分配比例没有明显差异。

翻压二月兰对玉米干物质积累和养分吸收及土壤养分的影响

采用盆栽试验,研究了翻压二月兰作绿肥对玉米生长、养分吸收及土壤肥力的影响。试验设CK(不施肥)、不同翻压量绿肥(50%G、G)、单施全量化肥(F)和绿肥与化肥配施(G+F)5个处理。结果表明,绿肥有一定的养分供应能力,翻压绿肥后玉米生物量、籽粒产量、养分吸收量显著提高,并随绿肥翻压量增加而增加。单翻压绿肥能满足玉米拔节期以前的生长需求,50%G和G处理玉米在拔节期的生物量、氮磷钾吸收量均与F及G+F处理相似。绿肥化肥配施可进一步促进玉米养分吸收,提高玉米产量,G+F处理成熟期玉米整株氮、磷、钾吸收量比F处理分别增加了10.8%,28.1%,45.8%,籽粒产量提高了9.1%。绿肥有促进玉米根系生长及提高磷、钾养分吸收能力的效果,单施绿肥以及绿肥与化肥配施后,玉米根系生物量、根冠比提高,对磷钾的相对吸收量明显高于对氮的相对吸收量。仅翻压绿肥后种植玉米对土壤无机氮和速效磷有明显的耗竭,绿肥化肥配施后土壤无机氮、速效磷、速效钾显著提高,说明绿肥化肥配施可有效改善土壤养分状况。

农业生态系统中杂草资源的可持续利用

杂草是农业生态系统中对农作物的生长和产量产生重要影响的伴生植物。杂草具有耐不良环境、生长快、繁殖力强等优良特性,是重要的生物资源。可利用杂草的优良基因作为农作物遗传改良的基因供体,利用其有用成分开发中医药,利用植物他感效应进行害虫生物防治,可开发成观赏植物,可作为先锋物种进行生态恢复、改良环境、促进养分循环、保护土壤微生物等。杂草的化学防除是导致杂草资源丧失的重要因素,寻找既利于杂草资源保护又不影响农作物生长的防除途径、杂草资源数据库的创建、杂草资源有益基因的发掘和开发利用,是杂草科学今后应加强的研究方向。

应用数码相机进行绿肥翻压后春玉米氮素营养诊断和产量预测

在绿肥翻压条件下,常规的玉米氮素营养诊断技术存在耗时、费力和可靠性差的缺点。基于数码相机的可见光光谱技术已被广泛应用于大田作物的氮素营养诊断,但尚未见应用于绿肥翻压后的玉米氮素营养诊断。为评价利用图像处理技术进行绿肥翻压后玉米氮素营养诊断和玉米产量预测的可行性,设置了不同施氮水平下的绿肥翻压试验,利用数码相机获取不同生育期玉米冠层数字图像,分析了玉米冠层图像色彩参数与氮素营养诊断指标和成熟期籽粒产量之间的关系。结果表明,绿肥翻压显著改善了玉米的氮素营养,不同生育期的玉米叶绿素含量(SPAD值)、地上部生物量和吸氮量均高于单施化肥处理;绿肥翻压处理下,玉米冠层光谱指数与氮素营养指标间的相关性较单施化肥处理低,且其相关性在不同的生育期有较大变异,其中,12叶期(V12)的蓝光标准化值(B/(R+G+B))与灌浆期(R4)的红光标准化值(R/(R+G+B))与植株氮营养指标相关性较好,二者均与玉米产量间呈显著直线回归关系,回归系数分别为45%和46%。因此,数字图像技术在进行绿肥翻压后玉米氮素营养的诊断和产量预测方面具有应用潜力,但应注意诊断时期和关键指标的选择。

培养条件对杜仲愈伤组织形成及次生代谢过程的影响

对杜仲愈伤组织诱导研究表明 ,诱导出愈率在不同外植体类型、外植体年龄与部位、外植体接种方式间存在显著差异 ,5 mm× 5 m m大小、叶龄为 15 d左右的糙皮杜仲叶片的中下部外植体在采用叶片背面贴置于培养基的培养方式出愈率最高 ;培养基类型、激素水平和光照条件对出愈效果均有显著的影响 ,在附加 2 ,4 - D(0 .5 m g·L- 1 )和 BA(0 .6 m g· L- 1 )的 Harada培养基和附加 2 ,4 - D(0 .5 mg· L- 1 )、BA(0 .6 m g· L- 1 )和 BA(0 .6 m g· L- 1 )或附加 NAA(0 .5 m g· L- 1 )的 Bourgin & Nistch培养基上 ,以 2 4 h的黑暗启动培养加以光暗交替培养 (光照 14 h+黑暗 10 h) ,并在接种后 12 d内更换培养基 ,均能诱导出杜仲愈伤组织 ,以叶片作外植体时 ,BA的浓度建议不高于 1.0 mg· L- 1 ,KT的存在不利于愈伤组织的诱导 ;在附加了 KT(0 .7mg· L- 1 )、NAA(0 .8m g· L- 1 )和 10 mg· L- 1 葡聚糖的 MS培养基上 ,通过向培养基中添加递进浓度的丙酮酸研究表明 ,杜仲愈伤组织中的次生代谢产物桃叶珊瑚甙的产量 ;通过继代培养的 4因素 3水平正交试验发现 ,培养温度、碳源、培养基类型及激素水平对杜仲叶片愈伤组织生长速率及愈伤组织中的氯原酸含量均有显著的影响 ,适宜愈伤组织生长的培养条件有别于适?

氮肥用量对诸葛菜产量及氮素吸收利用的影响

通过小区试验研究了氮肥用量(0、45、90、135、180kg/hm2)对诸葛菜盛花期鲜草产量、养分含量和累积量、籽粒产量和氮肥利用率的影响。结果表明,施用氮肥可以显著提高诸葛菜的鲜草产量、养分累积量和籽粒产量,以施氮135kg/hm2时为最高,鲜草产量达到21 350 kg/hm2,氮、磷、钾累积量分别达到67.17、11.62和87.05kg/hm2,籽粒产量达到993kg/hm2;施氮可以提高诸葛菜鲜草和籽粒中的氮素含量。合理施氮能促进诸葛菜的生长,但氮肥农学利用率、偏生产力和表观利用率均会随着施氮量的增加而显著下降;过量施氮对诸葛菜的生长不利。

湘南红壤稻田AOA-amoA、narG、nosZ基因丰度及其环境影响因子

为了解南方红壤稻田参与土壤氮循环过程的功能微生物及其与环境因子间的普遍规律性关系,应用荧光定量PCR方法研究了稻田中不同时期氨氧化古菌氨单加氧酶编码基因AOA-amoA、硝酸盐还原酶编码基因narG和N_2O还原酶编码基因nosZ基因丰度的变化,结合主成分分析(PCA)、冗余分析(RDA)探讨了有关硝化、反硝化微生物功能基因丰度变化及其与土壤环境因子间的相互关系。结果表明:AOA-amoA、narG和nosZ基因丰度间极显著正相关;AOA-amo A、narG和nosZ基因丰度随水稻生育进程逐渐降低,在早稻成熟期显著低于翻地前及早稻移栽前。土壤有机质、电导率、微生物生物量碳、微生物生物量氮、pH值、Eh及盐酸提取态Fe(Ⅱ)对AOA-amoA、narG和nosZ基因丰度的变化有重要影响,其中盐酸提取态Fe(Ⅱ)与其相关性最强。本研究探讨了红壤稻田氮转化微生物在不同时期的数量变化及其环境影响因素,为合理调控红壤稻田氮转化提供了理论依据。

不同播期对华北地区二月兰生长及养分吸收的影响

通过小区试验研究了华北地区不同播期对二月兰(Orychophragmus violaceus)生长发育、养分吸收和产量的影响。结果表明,播期推迟会造成二月兰的出苗数、越冬数、养分累积量和产量下降,以9月14日播种为最高,其鲜草产量达到20 925 kg/hm2,氮、磷、钾累积量分别达到51.59、6.95和93.44 kg/hm2,种子产量达到667 kg/hm2;但植株的氮、磷含量有随播期推迟而上升的趋势。播期推迟会导致二月兰生育期延迟,表现为收获时二月兰秸秆和种子的含水量增加。本试验条件下,综合考虑二月兰在华北地区的最适播期为9月14日。

水稻雌性不育材料FS-1胚囊败育的细胞学观察

以水稻雌性不育材料FS-1为试验材料,采用石蜡连续切片技术对FS-1及其亲本藤坂5号幼穗发育中期的胚囊进行观察,结果表明:(1)亲本的胚囊都能正常发育分化,成为功能健全的雌配子体,而FS-1的胚囊却普遍发生败育,在胚囊原来的区域充满了胚囊残迹和解体的珠心细胞。(2)败育基本上发生在功能大孢子发生期,近合点端的大孢子和珠孔端的三个大孢子都发生解体,实验中未发现二核、四核或八核的败育胚囊,我们初步认为,FS-1胚囊败育发生在功能大孢子发生期。

日本境内盐角草属植物Salicornia europaea L.和S.herbacea L.的比较

藜科(Chenopodiacea科)的盐角草属(Salicornia L.),一年生滨海盐生双子叶茎肉质化真盐生草本植物或小灌木,无毛。枝对生,有圆柱形的节,花每3朵生于分枝的节部凹陷中,形成穗状花序;花被合生成袋形,有3~4裂齿,结果时发育如海绵状组织;雄蕊2,伸出花被外。胞果卵形或长圆形,包在蓬松的花被内。种子长圆形,扁平,具二型性。全世界约有30种,浙江沿海有分布。盐角草属是迄今为止全世界报道的最耐盐的高等陆生植物。

多年紫云英-双季稻下不同施肥水平对两类水稻土有机质及可溶性有机质的影响

【目的】综合评价中国南方不同水稻土多年冬种紫云英配施化肥的培肥效应。【方法】在湖南紫潮泥、江西黄泥田双季稻区设置了连续7年的田间定位试验,比较冬闲(CK)、紫云英(MV)、紫云英+40%化肥(MV+40F)、紫云英+60%化肥(MV+60F)、紫云英+80%化肥(MV+80F)、紫云英+全量100%化肥(MV+100F)、单施全量100%化肥(100F)共7个处理的稻田土壤有机质(OM)、可溶性有机质(DOM)含量及其光谱学特性。【结果】湖南紫潮泥土壤OM和可溶性有机碳(DOC)含量、DOM的荧光吸光强度明显高于江西黄泥田,可溶性有机氮(DON)含量、DOM的紫外-可见吸收峰值则相反。土壤OM在两地均表现为MV处理显著高于其他多数处理(黄泥田MV+100F处理除外);同100F相比,MV+100F处理降低了湖南紫潮泥、但增加了江西黄泥田的土壤有机质;而绿肥种植体系下随着配施化肥量的增加,绿肥对两类土壤OM的贡献降低。种植绿肥配施80%—100%化肥,土壤DOC含量较100F高(黄泥田MV+100F除外),但单种绿肥(MV)以及绿肥配施40%—60%化肥对两地土壤DOC影响不尽一致。单种植绿肥能够降低两类土壤DOC/SOC,其中,在江西黄泥田上显著低于100F处理;两类土壤上种植翻压绿肥,随着配施化肥量的增加,土壤DOC/SOC随之增加(黄泥田MV+100F除外),表明配施化肥量越高其活化土壤碳库的作用越强。种植绿肥较100F能够有效降低土壤DON含量(黄泥田MV+100F处理除外),且在湖南紫潮泥上更为显著。紫外-可见光谱分析发现,绿肥及绿肥配施40%—60%化肥下,两类土壤DOM的紫外-可见吸收峰值较100F低,且E250/E365值随配施化肥量的增加而降低,表明随着配施化肥量的增加,土壤DOM分子量增大,分子结构越稳定。荧光光谱分析发现,两类土壤可溶性有机质均以类富里酸为主;与100F相比,单种绿肥(MV)以及绿肥配施化肥(黄泥田配施40%—60%化肥)能够增加土壤DOM的荧光强度,降低DOM的腐殖化指数(HIX)。【结论】种植紫云英能有效促进稻田土壤有机质积累,配施化肥降低紫云英对土壤有机质积累的贡献。绿肥配施化肥能够提高土壤碳库活性,并且增加可溶性有机质的分子量及腐殖化程度,进一步解释了配施化肥降低紫云英对土壤碳库贡献。

长期绿肥翻压对西北旱地小麦籽粒矿质元素含量的影响

绿肥对保障作物高产、土壤培肥和养分高效利用有重要影响,但长期翻压绿肥对旱地小麦籽粒矿质元素的影响尚不清楚。故依托甘肃武威25年长期定位试验,采集试验中不施肥、化肥和绿肥3个处理的小麦成熟期籽粒样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)技术分析了长期绿肥翻压对小麦籽粒矿质元素的影响。结果表明,绿肥处理下小麦籽粒大部分矿质元素含量较不施肥处理有增加趋势,其中硅、铁和铷元素含量均较不施肥和化肥处理显著增加;绿肥处理下籽粒重金属元素与不施肥处理无显著性差异,但镍含量较化肥处理表现增加。因而,长期绿肥翻压能有效提高旱地小麦部分矿质营养元素,有利于在保障小麦高产的同时提高籽粒营养品质,但也应关注绿肥翻压对重金属元素在土壤-作物系统中行为的影响。

释放后的转抗病虫基因作物对土壤生物群落的影响

土壤生物，尤其是土壤微生物多样性与活性的保持是农业生态系统健康稳定的基础。农业活动尤其是农作物植被类型的改变对土壤生物的群落结构和活性具有显著的影响。释放后的转基因作物作为生态系统的一种新的生物组分，被引入农田生态系统之后所引发的农田生物群落（包括土壤微生物群落）的变化及其对农业生态系统的健康与稳定产生的影响，已成为研究热点。本文对转抗虫Bt基因作物、转T4－溶菌酶基因作物、转蛋白酶抑制剂1基因作物的基因产物、作物残体在土壤中的行为（如降解产物的存留形态与生物活性）及其对根际或残体周围土壤中各类生物，尤其是微生物群落结构与功能的影响进行了简要综合评述，指出基因表达产物的后效肯定是存在的且长远的，由其引发的土壤生物群落结构的变化是复杂的，因而有必要对不同类型的转基因作物释放后的生态效应做长期的跟踪研究。建议未来的研究工作应集中在以下3方面：（1）不同的转基因表达产物在环境中的迁移、结构变化、消长动态及其对生物保持毒杀性的时间；（2）不同类型转基因植物对土壤生物群落结构的影响趋势；（3）在实验室条件下，研究分离纯化的各种转基因表达产物对土壤各生物功能类群的影响。

西北灌漠土长期不同施肥改变土壤可溶性有机质的化学及光谱学特性

依托在河西走廊灌漠土上开始于1988年的长期定位试验,利用紫外-可见光谱、红外光谱、元素分析等方法研究了不同施肥处理下土壤可溶性有机质(DOM)的变化。试验设施用有机肥、绿肥、化肥和不施肥对照4个处理。结果表明,施肥增加DOM的含量,相比对照处理,有机肥处理、绿肥处理、化肥处理的可溶性有机碳(DOC)分别增加37%,29%,16%,可溶性有机氮(DON)分别增加334%,257%,182%,总碳水化合碳(TCs)分别增加90%,25%,2%,总有机酸碳(TOAs)分别增加195%,116%,58%。有机肥处理各指标比对照处理均差异显著,除TCs外绿肥处理、化肥处理的其他指标也比对照处理差异显著。紫外-可见光谱结果,施肥提高了DOM的紫外吸收特征值SUVA_(254),SUVA_(260),SUVA_(272),SUVA_(280),表明施肥增加了DOM的芳香及疏水部分比例、腐殖化程度、平均分子量,使DOM更趋于稳定。不同施肥处理间表现出相当一致的规律,有机肥效果最为明显,其次是绿肥、化肥。红外光谱分析结果,有机肥处理相对于其他处理芳香族特征峰从1 625cm^(-1)处向近红外方向移动出现在1 649cm^(-1)处,接近土壤胡敏酸芳香族特征峰(1650cm^(-1)),说明有机肥处理土壤DOM的芳香性更高。绿肥处理在归属于糖、醇类及羧酸物质C—O伸缩振动的1 260~1 000cm^(-1)吸收峰高于其他处理,说明绿肥处理增加了土壤DOM的富氧基团类物质。化肥处理在归属于N—H振动的3 559,3 419和1 456cm^(-1)吸收峰高于其他处理,表明化肥增加了土壤DOM的胺类物质。元素分析结果显示有机肥、绿肥、化肥分别增加了C,O,N的相对含量。

绿肥对华北潮土土壤可溶性有机物的影响

在华北潮土上种植不同绿肥,于绿肥翻压前原位采集其地上部及土壤样品,进行56d的绿肥翻压模拟试验。设毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)、二月兰(Orychophragmus Violaceus L.)、黑麦(Secale cereale L.)三个绿肥处理和无绿肥对照处理,分析培养过程中土壤可溶性有机物(DOM)组分及其紫外-可见光谱参数的变化,以探究绿肥对土壤DOM的影响。种植和翻压绿肥增加土壤可溶性有机碳(DOC)、总有机酸碳(TOAs)和总碳水化合物碳(TCs)含量,三者的变化趋势一致,各处理均在培养第1d上升至峰值后迅速下降。毛叶苕子提高DOC和TOAs的效果最好,最高比对照增加114.01%(培养第1d)和109.10%(培养第14d)。黑麦提高TCs的效果最好,最高比对照增加323.18%(培养第42d)。种植和翻压绿肥增加土壤可溶性有机氮(DON)含量,与DOC变化趋势不同,各处理在培养第1d上升后迅速下降一段时间后又迅速上升。毛叶苕子提高DON的效果最好,最高比对照增加305.83%(培养第42d)。绿肥增加了SUVA_(254),SUVA_(260),SUVA_(272),SUVA_(280),SAUC_(240-400),降低了A_(250)/A_(365)和A_(240)/A_(420)。紫外-可见光谱参数的主成分分析显示SUVA_(254),SUVA_(260),SUVA_(272),SUVA_(280)间有很高正相关性,A_(250)/A_(365)和A_(240)/A_(420)间亦有很高正相关性,SAUC_(240-400)是这些参数中表征DOM性质的关键因子。综上结果表明,种植翻压绿肥增加了土壤DOM含量,提高了土壤DOM的芳香性、疏水性、腐殖化程度、平均分子量,增加了土壤DOM的稳定性。

华北二月兰-春玉米轮作体系中土壤硝态氮的时空变化特征

二月兰-春玉米轮作生产体系是近年来为解决华北地区出现的大面积冬闲田而提出的冬绿肥-春玉米生产新模式.本文依托定位试验,研究了该体系从二月兰翻压到玉米收获期间的土壤硝态氮时空变化特征.结果表明:土壤硝态氮含量呈玉米生育前期高后期低的时间变化特征和硝态氮含量峰值随着生育期的推移逐渐下移的空间变化特征,且土壤硝态氮含量随施肥量的增加而显著增加.翻压二月兰对土壤硝态氮含量的时空变化有一定影响,冬春季种植二月兰可降低0~180 cm土壤硝态氮累积量;二月兰翻压后,春玉米苗期与喇叭口期土壤硝态氮规律基本一致,主要集中在0~20 cm土层,0~100 cm土壤剖面为有二月兰处理高于无二月兰处理,100~180 cm土壤剖面则为有二月兰处理低于无二月兰处理;抽雄期以后,土壤硝态氮含量普遍较低,100~180 cm土层土壤硝态氮含量为有二月兰处理略高于无二月兰处理.总体上,翻压二月兰可以增加0~180 cm土层土壤硝态氮保蓄量.

施肥对不同种植模式下春玉米光合特性的影响

建立了一种密度与单作相同的超大宽窄行种植模式。通过小区试验,研究了该模式下施肥对春玉米单株叶面积、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)及光响应曲线的影响,比较了该模式与单作模式玉米光合特性的异同。结果表明,随着施肥量的增加,Pn、Gs、Ci和单株叶面积都有增加趋势。间作玉米与单作玉米相比,玉米的单株叶面积表现为间作在生育前期小于单作,但在灌浆期及以后的生育时期单作下降较快,表现出间作明显大于单作;玉米叶片Pn生育前期单作较高,但生育后期间作明显高于单作。叶片光响应曲线及其拟合结果也表明,间作前期的最大净光合速率和表观量子效率均小于单作,生育后期大于单作。本试验表明,超大宽窄行种植模式有助于玉米生育后期光合条件的改善。