施氮对农用地膜表面微生物群落特征的影响

【目的】农用地膜表面是塑料降解菌筛选、动植物病原菌定殖及抗生素抗性基因富集的潜在热点区域,但地膜表面招募微生物的群落基本特征仍不明确,一定程度上限制了我们对地膜表面微生物定殖过程的理解。【方法】本研究基于地膜覆盖和施氮长期定位试验,2021年秋季采集覆膜当季的地膜样品,利用高通量测序分析了地膜表面的细菌与真菌群落特征。【结果】地膜表面细菌以蓝细菌门(Cyanobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为主,而真菌以座囊菌纲(Dothideomycetes)为主。地膜及土壤表面均产生肉眼可见的绿色絮状微生物菌落,这说明了覆膜对地表微气候的改善有利于地衣系统的发育。施氮间接提高微生物群落α多样性,但不改变β多样性。同时,与对照相比,施氮增加了地膜表面细菌中芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)相对丰度约160%,并分别提高了真菌中银耳纲(Tremellomycetes)和囊担菌纲(Eurotiomycetes)的相对丰度4.8倍和3.9倍。此外,地膜表面的细菌群落比真菌群落对施氮的响应更敏感。【结论】地膜表面是微生物的一个独特生境,施氮可间接影响地膜表面的微生物群落特征。

新农科背景下智慧课堂建设探索与实践——以土壤学课程教学为例

针对传统“注入式”教学方式所带来的不能充分调动学生的积极性和学生对知识吸收和能力提升效果较差问题,开展教学模式改革与创新。新农科背景下的土壤学教学改革与创新依托农林院校相关涉农专业的基础课程土壤学的智慧课堂建设为例,运用慕课堂、易而思和科大讯飞等教学共享平台相结合的方式,主要从课程学习环境设计、课程教学过程设计以及实践应用效果三方面对智慧课堂教学模式进行设计,创建“三板块、四环节、五步走”的智慧课堂教学模式,以确保课堂教学以学生为中心,达到教学效果的提升。

土壤团聚体的形成和稳定机制:研究进展与展望

土壤团聚体是土壤的重要组成部分、土壤结构的基本单元,对土壤生态功能(如碳固存和养分保持等)的维持至关重要。团聚体的形成和稳定主要是通过土壤中矿物、有机质和生物间复杂的相互作用实现的,但其作用机制尚缺乏系统总结。回顾了一个世纪以来有关土壤团聚体的研究历程,梳理了土壤团聚体关键理论提出的历史节点,包括重要的发现和理论观点、主要的理论模型和评价土壤团聚体结构和稳定性的指标等,比较了团聚体的筛分方法及粒级划分依据,分别阐述了团聚体基本结构单元(矿物、有机质和生物及其衍生物)的作用机理,以及微团聚体和大团聚体形成和稳定机制。通过总结发现,尽管目前对影响团聚体形成和稳定的因素及其作用机制有较深入的探讨,但鲜有从稻田及滨水土壤系统的角度探讨pH和氧化还原变化过程对团聚体形成和稳定的影响机制。最后对土壤团聚体研究领域未来的发展进行展望,以期为土壤资源的可持续利用提供理论参考。

添加玉米秸秆和根茬对不同肥力黑土微生物残体碳氮的影响

【目的】作物秸秆和根茬是农田土壤有机质的重要来源之一,经微生物作用以微生物残体形式累积在土壤中,是稳定土壤有机质的重要组成部分。明确不同肥力土壤作物秸秆和根茬还田后微生物残体在土壤中的累积及其对土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)的贡献,以期为增加土壤碳氮的库容和稳定性提供依据。【方法】基于黑土长期定位试验站不同肥力水平土壤,利用13C15N双标记方法和氨基糖生物标识物技术,土壤中分别添加玉米秸秆和根茬后进行室内培养,在培养第30天和第180天采样,分析土壤中外源碳(秸秆碳和根茬碳)的残留率、外源氮(秸秆氮和根茬氮)的残留率、微生物残体碳氮的含量及其对土壤有机碳(SOC)和土壤全氮(TN)的贡献率。【结果】培养第180天,秸秆碳和根茬碳在土壤中的平均残留率分别为36.3%和31.7%,秸秆氮和根茬氮的残留率平均分别为95.8%和79.3%。添加秸秆和根茬处理SOC中外源碳含量与TN中外源氮含量的比值(13C-SOC/15N-TN)在培养第180天平均分别为17.6和28.5,与培养第30天相比平均分别下降了47.9%和28.2%。培养期间,高肥土壤真菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.17倍左右,细菌残体碳氮含量是低肥土壤的1.31倍。第180天,添加秸秆处理土壤微生物残体(真菌和细菌)碳和氮含量平均比添加根茬处理增加了8.5%左右。培养结束后(第180天),真菌残体碳对高肥和低肥土壤SOC的贡献率平均分别为37.0%和33.8%,细菌残体碳的贡献率平均分别为11.2%和9.2%;添加秸秆和根茬的处理真菌残体碳对SOC的贡献率平均分别为36.0%和34.7%,细菌残体碳的贡献率平均分别为10.8%和9.6%。第30天,真菌残体氮和细菌残体氮对TN的贡献率平均分别为55.2%和16.3%;培养第180天,真菌残体氮对低肥和高肥土壤TN的贡献率平均分别为63.5%和60.5%,细菌残体氮的贡献率平均分别为16.4%和17.5%。培养180天与初始土壤相比,细菌残体碳和氮对高肥土壤SOC和TN的贡献率平均分别增加了4.8%和7.4%,对低肥土壤平均分别增加了20.3%和32.5%。【结论】真菌残体对土壤有机碳库的稳定和氮库的扩容起着重要的作用。添加玉米秸秆较根茬更有利于微生物残体碳氮在土壤中的累积。低肥土壤添加秸秆和根茬有利于细菌残体碳和氮向土壤有机碳库和氮库的转化。

不同施肥下根际沉积对秸秆碳氮在土壤剖面中固存的影响

【目的】秸秆还田是我国东北黑土地保护的重要措施。在实际的农业生产中秸秆与根际沉积同时存在,然而关于它们同时存在时秸秆碳氮在土壤中的固定特征仍不清楚。本研究旨在比较不同土层土壤有机碳(SOC)中秸秆碳(13C-SOC)和土壤全氮(TN)中秸秆氮(15N-TN)含量的差异,探讨不同施肥下根际沉积对秸秆碳氮在土壤中固存的影响,以期为东北黑土地的保护和利用提供依据。【方法】以沈阳农业大学长期定位试验站不同施肥处理(不施肥,CK;单施化肥,NP)为研究对象,分别仅添加13C15N双标记秸秆(S)和添加13C15N双标记秸秆结合根际沉积(以下简称“根际沉积”)(SR),即设CK+S、CK+SR、NP+S和NP+SR 4个处理。分别在田间原位试验的第50天和第150天采样,并测定不同土层SOC含量及其δ13C值、TN含量及其δ15N值。【结果】在秸秆分解前期(第50天),施肥、根际沉积及其交互作用显著影响(P<0.05)表层(0—20 cm)土壤的13C-SOC和15N-TN含量。第50天,CK+SR与CK+S处理相比,表层土壤的13C-SOC和15N-TN含量分别增加了18.6%和21.7%(P<0.05);不同施肥下,S(CK+S和NP+S)与SR(CK+SR和NP+SR)处理表层土壤13C-SOC对SOC的贡献率平均分别为10.5%和12.0%;CK下两个处理(CK+S和CK+SR)与NP下对应的处理(NP+S和NP+SR)相比,表层土壤15N-TN对TN的贡献率平均增加了27.6%(P<0.05)。第50天,深层土壤(20—50 cm)13C-SOC对SOC的贡献率和15N-TN对TN的贡献率分别为1.0%—2.2%和0.5%—0.9%。在秸秆分解后期(第150天),根际沉积和施肥分别显著影响(P<0.05)表层土壤13C-SOC和15N-TN含量。第150天,仅添加秸秆处理与根际沉积处理相比,表层土壤13C-SOC含量增加了12.6%(P<0.05);CK下两个处理与NP下对应的处理相比,表层土壤15N-TN含量平均增加了22.0%(P<0.05);CK各处理和NP各处理表层土壤15N-TN对TN的贡献率平均分别为5.5%和4.0%。第150天,深层土壤13C-SOC对SOC的贡献率和15N-TN对TN的贡献率分别为0.8%—3.2%和0.7%—1.8%。【结论】秸秆分解后期根际沉积对表层土壤中秸秆碳的固定起负反馈效应,秸秆碳氮不断从表层土壤向深层土壤迁移和累积,其对土壤有机碳和氮库稳定性的影响应予以重视。

黑土土壤质量演变初探I——不同开垦年限黑土主要质量指标演变规律

根据土壤质量的定义和研究方法 ,对黑土的主要质量指标演变规律进行初步研究。结果表明 :黑土的颗粒组成受开垦历史影响的程度较小 ,其质地没有发生显著变化 ;黑土的有机质、全氮、全硫和全磷随着黑土开垦时间的增加而不断降低 ;速效磷随黑土开垦时间的增加有增高的趋势。经过统计分析 ,黑土中粉砂(0.05～0.002mm)含量与细砂(0.25～0.05mm)和粘粒(<0.002mm)含量具有相关性,黑土有机质含量与全氮、全硫、全磷和速效钾具有明显的正相关。因此 。

黑土土壤质量演变初探II——不同地区黑土中有机质、氮、硫和磷现状及变化规律

在兼顾土壤类型与样点空间分布相对均匀性的前提下 ,采集了中国东北地区具有代表性的3个县 (吉林省公主岭、黑龙江省的海伦县和北安县 )的黑土样点190个。采用元素分析仪法对不同地区的黑土中有机质、全氮和全硫进行分析 ,同时采用常规法对其全磷含量进行测定。结果表明 :不同地区黑土中的有机质、全氮、全硫和全磷含量存在明显差异 ,公主岭地区各项指标均低于北安地区 ,海伦地区居中 ,表现出随纬度的增加而不断提高的趋势。不同地区黑土中有机质和全氮含量随开垦年限增长而降低 ,全硫和全磷的含量变化则不明显。由于黑土中有机质、全氮、全硫和全磷含量之间存在明显相关关系 。

20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量变化

通过大量样品分析和数据收集,研究了最近20年来东北典型黑土地区土壤肥力质量主要指标——pH、有机质、速效磷、速效钾和黏粒的变化情况,并在地理信息系统和地统计分析的辅助下,研究了该5项肥力指标以及综合肥力指数的时空变异规律。结果表明:20年中该地区土壤pH、有机质和速效钾平均含量明显降低,速效磷平均含量有较大增加;速效磷的变异系数变化最大,pH变化最小;20世纪80年代该地区土壤肥力综合指数以一、二级为主(80%以上),但21世纪初土壤肥力质量几乎被二、三级地所占据(98%以上)。该地区土壤肥力质量明显降低可能与长期以来重种轻养有关。

不同肥力棕壤溶解性有机碳、氮生物降解特性

溶解性有机碳、氮在土壤全碳、全氮含量中所占的比例很小,但却是土壤有机质中最为重要和活跃的部分。研究利用土壤溶解性有机碳、氮生物降解的测定方法,分别选取沈阳农业大学试验站不同肥力及与定位试验地紧密相连的自然林地棕壤为研究对象,开展棕壤溶解性有机碳、氮的生物降解特性的研究,为了解溶解性有机碳、氮在土壤生态系统碳、氮循环中的作用,探讨棕壤溶解性有机碳、氮与土壤肥力的关系提供理论依据。研究结果表明,棕壤林地溶解性有机碳、氮的含量最高,高肥处理次之,低肥处理含量最低。棕壤溶解性有机碳、氮与全碳、全氮和微生物量碳、氮的相关性达到极显著水平,与土壤肥力紧密相关,可以作为指示土壤肥力的重要指标。不同肥力棕壤溶解性有机碳、氮的降解速率在培养初期较快,而后逐渐减慢,降解数据符合双指数衰变模型。棕壤溶解性有机碳分别由降解速率不同的两个库组成:周转时间在1d的易分解部分和周转时间大约为400d的难分解部分。棕壤溶解性有机氮是由周转速率大约为2d的易降解部分和周转速率在99～105d左右的难分解部分组成。经过42d的培养,浸提液中剩余溶解性有机质碳氮比值较培养前有所增加。

黑土土壤质量演变初探III——不同地区黑土主要微量元素状况及其评价

以不同地区黑土阳离子微量元素的全量及有效态含量变化为研究内容 ,重点讨论和评价了锌、锰、铜和铁的分布状况、变化规律和丰缺程度。研究结果表明 :公主岭、海伦和北安地区黑土全锌、全锰、全铜和全铁平均含量与1980年第二次土壤普查结果基本一致 ;有效锌、有效锰、有效铜和有效铁的平均含量都高于缺素的临界值 ,说明3个地区黑土中目前不会出现严重的微量元素缺乏的现象。除北安地区有效铜含量低于1980年第二次土壤普查结果外 ,其他地区微量元素有效含量都有所提高 ,一般顺序为 ,公主岭<海伦<北安。黑土中微量元素与其他理化形状之间的相关性在不同地区表现不同 ,但有效锌、有效铜和有效铁含量与黑土中有机质含量之间存在一定的正相关。因此 ,在目前情况下 ,黑土中有机质水平可以基本上反映出微量元素的丰缺程度。

长期地膜覆盖对土壤氮素状况的影响

定位试验结果表明,长期地膜覆盖对棕壤全氮影响较小,而碱解氮含量平均下降6.46mg/kg。覆膜土壤上层NO^-_3—N含量明显增加。有机氮各组分在覆膜条件下发生较大变化,其中氨基酸态氮的绝对和相对数量下降显著,各处理平均下降21.6mg/kg和2.0％。覆膜使土壤微生物体氮量增加。试验结果还表明,施用有机肥和化肥都能提高土壤全氮、碱解氮、NO^-_3—N和有机氮的含量,施用有机肥明显地提高了微生物体氮的含量,是培肥覆膜土壤氮素肥力的有效措施。

地膜覆盖对土壤主要酶活性的影响

地膜覆盖后土壤的温度、湿度、ｐＨ等发生较大的变化，从而影响了土壤的酶活性。在棕壤上定位试验研究的结果表明：覆膜后土壤中过氧化氢酶和脲酶活性显著降低，而提高了中性和酸性磷酸酶活性。施用有机肥可以明显提高过氧化氢酶和脲酶活性，但对这两种磷酸酶的活性影响较小。

长期地膜覆盖及不同施肥处理对棕壤无机氮和氮素矿化率的影响

长期地膜覆盖对土壤许多理化性质产生较大影响,但对无机氮和氮素矿化率的影响却鲜有报道。本文重点研究沈阳农业大学棕壤定位实验站(1987年开始)内长期地膜覆盖及不同施肥处理下土壤无机氮和氮素矿化率在整个生长季内的变化情况。结果表明,长期的地膜覆盖可以增加NO3--N的积累,并抑制NO3--N的迁移,但对NH4+-N的含量则影响不大;而且覆膜促进了土壤有机氮素的矿化,从而加速了NH4+-N和NO3--N的释放进程。研究结果同时表明有机肥与无机肥配合施用比单一施用有机肥更能促进土壤的N素矿化。

不同肥力棕壤及其微团聚体中酶活性比较

对辽宁省主要地区不同肥力典型棕壤及其微团聚体中４种主要酶活性进行测定与统计分析，试验结果表明，高肥力棕壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶和多酚氧化酶活性分别为１０７３±４０４ＮＨ３－Ｎμｇ·ｇ－１土、２２３２．７±６３３．１酚μｇ－１土·２４ｈ、１３．０９±５．８３葡萄糖ｍｐ· ｇ－１土，２４ｈ和６２５．２酚μｇ·ｇ－１土０．５ｈ，显著高于低肥力棕壤相应的酶活性。在各粒级微团聚体中，＜１０μｍ微团聚体的４种酶活性最高，５０～２５０μｍ微团聚体中的酶活性最低，并且＜１０μｍ微团聚体中酶活性在高低不同肥力土壤之间差异最为显著。

长期地膜覆盖对土壤磷素状况的影响

本文采用对比法对沈阳农业大学长期（１９８９～１９９２）地膜覆盖定位试验地棕壤中磷素的平衡与变化情况进行了全面研究．结果表明：覆膜之后土壤磷移出量增多而积累量减少。地膜覆盖降低了土壤无机磷和有机磷的含量，其中下降幅度最大的是Ａｌ－Ｐ形态磷和中等活性有机磷；而Ｆｅ－Ｐ和Ｃａ－Ｐ形态磷含量有所提高．覆膜后土壤中吸附磷和保持磷的数量下降，而解吸磷能力增强、试验结果还表明增施有机肥能显著提高上壤有机磷和无机磷的含量以及提高磷的解吸能力，增加幅度最大的是Ａｌ－Ｐ和中等活性有机磷。因此，增施有机肥是恢复和提高覆膜后土壤磷素肥力的较好措施。

不同肥力土壤各级微团聚体中主要营养元素含量的变化

为了探讨不同肥力土壤团聚体中主要营养元素含量的变化情况,以我国东部3种地带性土壤(黑土、棕壤和红壤)为研究对象,分别测定了其全量营养元素的含量,并进行了比较分析。结果发现,各营养元素在不同类型土壤中呈地带性分布。由北向南,有机碳、全氮、全磷、全钾、全钙、全镁的含量呈逐渐降低的趋势,全铁、全铝的变化趋势则相反;施用有机肥能明显增加土壤中各种营养元素的含量。无论哪个粒级的微团聚体,有机碳、全氮含量呈北高南低的趋势;钾素的变化呈北高南低分布。除了硅素外,其余营养元素在<2μm粒级内富集。对于不同肥力的土壤而言,各营养元素在高肥力土壤中含量较高;在不同肥力的各级团聚体中,也是主要分布在<2μm粒级范围内。

覆膜对有机物料的腐解及土壤有机质特性的影响

砂滤管长期培养试验结果表明,有机物料和农肥施入土壤后,腐解残留率(Yt)与有机物料施入后的时间(t)遵循Yt=Y^(A t)_(oe)方程式,式中Yo为有机物料缓分解成分的碳理占加入总碳量的百分数,λ为缓解成分的分解速率。覆膜使Yt和Yo值明显降低。田间试验结果表明,覆膜降低了有机质的活性,使PQ值(胡敏酸占可提取腐殖酸的百分数)和A2/A3比值(胡敏酸在波长200nm和300nm处吸光度之比)增高,胡敏酸对光吸收增强。

中国耕地质量建设与管理立法研究

为构建我国耕地质量建设与管理的法律体系框架,采用对比分析法,通过对其他国家在耕地质量建设与管理方面立法的分析,找出我国在耕地质量建设与管理方面存在的不足。我国耕地质量建设与管理工作存在着法律法规不完善、管理体制不明确和评价标准不清晰的问题。制定以耕地质量保护制度、耕地质量建设制度、耕地质量监测制度以及耕地质量监督管理制度为主的耕地质量建设与管理条例,完善我国法律体系是提高我国耕地质量的根本保障。

我校学科建设的回顾与思考

本文论述了沈阳农业大学近几年来在学科建设工作中所取得的成绩、经验和采取的措施 ,并就进一步加强学科建设工作提出若干战略思考。

辽宁省城市公益用地集约利用研究

通过调查辽宁省各类公益事业用地情况,分析城市公益用地的现状,在此基础上,提出建立开放的管理决策组织、提高城市公益用地的运营效率、出台合理的公益用地定额指标等建议,以加强公益用地集约利用的管理。