秸秆深翻还田年限对西辽河平原连作玉米田土壤细菌群落的影响

探明秸秆深翻还田年限对西辽河平原连作玉米田土壤细菌群落的影响,为持续秸秆还田培肥地力提供理论指导。以玉米秸秆离田为对照(CK),基于细菌16S rDNA V3~V4区高通量测序技术,结合生物信息学,分析持续秸秆还田2(SR2),5(SR5),10 a(SR10)玉米田0~20 cm和20~40 cm 2个土层有机质、氮素养分、土壤细菌群落结构及多样性变化特征。结果表明,SR2土壤有机质和氮素养分含量与CK差异不显著,而SR5和SR10显著提高土壤有机质和氮素养分含量;不同秸秆还田年限下,土壤细菌多样性存在差异且都有独有的OTU,其中SR10 OTU数目最多;Alpha多样性指数表明,土壤细菌群落的相对丰度和多样性2个土层均为SR2与CK差异不显著,SR5和SR10显著增加,且SR10与CK差异最大;在门水平上共获得51个细菌类群,相对丰度>5%的细菌门包括放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、泉古菌门、绿弯菌门,且变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度随还田年限的增加而提升。RDA聚类分析表明,土壤细菌群落结构0~20 cm土层SR2与CK相似,SR5与SR10群落较为相似;20~40 cm土层,不同秸秆还田年限各处理均与CK存在差异,SR2与SR5群落结构相似,SR10与SR5、SR2群落结构差异均较大。土壤硝态氮、铵态氮、有机质和全氮含量对细菌菌群均有影响,表现为土壤硝态氮>铵态氮>有机质>全氮。持续秸秆还田2 a的土壤有机质和氮素养分含量与CK相比差异不显著,持续秸秆还田5,10 a显著提高。综上,细菌微生物多样性和丰富度在持续秸秆还田2 a 0~20 cm和20~40 cm土层均变化甚微,持续秸秆还田5,10 a后2个土层均显著增加;细菌群落结构0~20 cm土层持续秸秆还田2 a与CK相似,20~40 cm土层持续秸秆还田2,5,10 a均改变了细菌菌群结构。

豆米轮作对春玉米土壤固氮细菌群落结构及多样性的影响

为探明大豆-玉米轮作对土壤固氮细菌的影响,以玉米连作为对照(MMM),以nif-H基因为指示,采用高通量测序技术,分析大豆-玉米2年轮作周期(MSM)和大豆-玉米-玉米3年轮作周期(SMM)下土壤固氮细菌群落结构及多样性。结果表明:大豆-玉米轮作下0~20、20~40 cm土层土壤有机质、全氮、碱解氮、铵态氮和硝态氮均显著增加。固氮细菌的Chao1指数和ACE指数在0~20、20~40 cm土层均为轮作高于对照,轮作下MSM显著高于SMM;Shannon指数和Simpson指数在0~20 cm土层轮作显著高于MMM;20~40 cm土层MSM显著高于MMM。在门水平上,MSM和SMM的0~20、20~40 cm土层变形菌门的相对丰度均高于MMM。在属水平上,2个轮作类型0~20 cm土层的慢生根瘤菌属、弗兰克氏菌属和纤毛菌属相对丰度显著较高;20~40 cm土层慢生根瘤菌属、伪食酸菌属、地杆菌属和固氮弧菌属相对丰度显著较高;MSM 0~20、20~40 cm土层慢生根瘤菌属、甲基孢囊菌属和固氮弧菌属较SMM均提高。方差分析表明,固氮细菌丰度指数(Chao1和ACE指数)与有机质、碱解氮和硝态氮的含量均呈显著正相关关系,慢生根瘤菌属的丰度与有机质、全氮和铵态氮的含量呈极显著正相关。综上,大豆-玉米轮作土壤养分较高是提高土壤固氮菌丰度和改变群落结构的重要因素,其中大豆-玉米2年周期下的固氮细菌丰度较高;大豆-玉米轮作可以增加土壤中具有高固氮效率和多功能的有益微生物类群。

浅埋滴灌下尿素减量配施UAN对春玉米干物质积累及氮效率的影响

为实现西辽河平原春玉米持续稳产和养分资源高效利用,探索春玉米减氮增效新途径。以常规追施尿素(CK1,570 kg/hm^(2))为对照,设置不同比例减施尿素梯度和相应配施尿素硝酸铵溶液(UAN)处理分别为N1U处理(225 kg/hm^(2)尿素+75 kg/hm^(2)UAN)、N2U处理(375 kg/hm^(2)尿素+75 kg/hm^(2)UAN),研究浅埋滴灌减施尿素配施UAN对春玉米物质积累、氮效率和产量的影响。结果表明:与CK处理相比,N2U处理在总氮投入量减少25.12%的条件下春玉米产量不减少;N1U处理总氮投入量减少51.42%,产量显著下降。N2U处理总干物质积累量亦显著高于CK处理,吐丝期、完熟期分别增加12.84%~16.40%和6.05%~9.76%;完熟期总氮积累量相比CK增加20.55%~42.29%。N2U处理适量减少总氮投入量25.12%的条件下春玉米产量不降低,具有较好的高产高效优势,是西辽河平原同等地力条件下春玉米浅埋滴灌模式较合理的施肥方式。

扩行缩株种植对春玉米吐丝期光合特性及产量的影响

在种植密度为7.5×10^(4)株·hm^(-2)的大田条件下,采用农华101和伟科702为试材,常规等行距60 cm种植(CK)为对照,研究了扩行缩株(行距100 cm)种植对吐丝期春玉米光合特性及产量的影响.研究结果表明,2种种植模式下不同层位的冠层光合能力均表现为穗位下>穗位层>穗位上,冠层透光率穗位上>穗位层>穗位下;2个品种的叶面积指数、冠层光合能力和冠层透光率各层位均KS大于CK,其中,棒三叶部位的叶面积指数差异明显,2015年,KS较对照高4.22%(农华101)、7.02%(伟科702),2016年较对照高1.92%(农华101)、2.68%(伟科702).净光合速率为穗位上>穗位层>穗位下,气孔导度和蒸腾速率表现为穗位下>穗位层>穗位上;2个品种的净光合速率、气孔导度与蒸腾速率均KS大于CK,其中,2个品种净光合速率差异明显,尤其是在穗位层和穗位下.实测产量中均表现为KS>CK,且农华101较伟科702增产更为明显.综上,扩行距、缩株距种植模式可改善光环境,有利于冠层光合性能及产量的提高.