覆盖模式对旱作农田土壤微生物多样性及群落结构的影响

土壤微生物是表征土壤质量的敏感指标,采用Illumina HiSep技术分析不同覆盖方式对半湿润易旱区农田土壤微生物群落结构及多样性的影响,以期从微生物的角度评价农田不同覆盖措施对土壤质量的影响。设3种覆盖模式:平作塑料薄膜覆盖(P)、平作秸秆覆盖(S)和垄膜沟播覆盖(R),以平作不覆盖为对照(CK),研究不同覆盖模式下土壤微生物群落变化,分析各土壤理化因子与微生物群落之间的关系。研究结果表明各覆盖处理显著改变了土壤微生物的群落结构和多样性。所有土壤样品中,细菌群落的优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria),丰度分别为29.69%、28.28%和20.76%,CK处理下较高的土壤pH和低NO_(3)⁃N含量抑制了土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)的生长繁殖,而放线菌门(Actinobacteria)相对丰度为所有处理中最高。真菌群落的优势菌门是子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota),丰度分别为59.65%和20.96%,S处理下过低的土壤温度抑制了担子菌门(Basidiomycota)生长和繁殖,其相对丰度为所有处理中最低。与CK相比,P和R处理显著提高土壤细菌的多样性和丰富度;S和R处理下土壤真菌多样性和丰富度显著增加,而P处理的土壤真菌多样性和丰富度均无显著差异。斯皮尔曼相关分析表明土壤细菌多样性主要受土壤含水量(SM)和硝态氮含量(NO_(3)⁃N)影响,而土壤真菌多样性主要受土壤温度(ST)、全氮(TN)和硝态氮含量(NO_(3)⁃N)影响;RDA分析表明微生物群落结构的变化主要受SM、ST、NO_(3)⁃N和TN含量的影响。总的来说,R处理下土壤细菌和真菌的多样性和丰富度较CK处理显著提高,该处理下土壤中担子菌门(Basidiomycota)和球囊菌(Glomeromycota)相对丰度为所有处理中最高,两者分别形成的外生菌根和从生菌根不但促进了根部养分的吸收,而且提高了作物的抗逆性,且结果证明该处理的作物产量为最高,因此在半湿润旱作区推荐采用垄膜沟播覆盖种植方式。

基于灰色关联与TOPSIS耦合模型的甜瓜水肥灌溉决策

为对设施甜瓜高效集约化生产实施准确有效的水肥管理,以“千玉六号”甜瓜为对象,于2020年4-7月在陕西省杨凌区的双层大跨度温室内进行试验,设水肥两因素,依据蒸腾蒸发量(ET_(c))和目标产量法设计3个灌水量(W1:低水,75%ET_(c);W2:中水,100%ET_(c);W3:高水,125%ET_(c))及3个施肥量(F1:低肥,施肥量758.44 kg/hm^(2);F2:中肥,施肥量948.05 kg/hm^(2);F3:高肥,施肥量1137.66 kg/hm^(2)),研究不同水肥条件对甜瓜生长、产量、品质及水肥利用效率的影响,运用综合评价方法确定最优灌水施肥制度。结果表明,水肥耦合对甜瓜各指标的影响不同,基于博弈论的组合赋权法对甜瓜生长、产量、品质及水肥利用效率4类因素12个指标进行综合赋权,其中总产量权重最大,为0.343,游离氨基酸含量最小,为0.007。基于灰色关联与TOPSIS耦合模型进行综合评价,中水中肥处理下复合贴近度最佳。水肥配施对甜瓜综合生长的交互作用显著,灌水量及施肥量对甜瓜综合生长的调控均呈先增加再降低的趋势,与实际生产相符。当灌水量为810.52~990.64 m^(3)/hm^(2)、施肥量为853.25~1042.85 kg/hm^(2)时甜瓜综合生长得分最高,为最优的水肥配施方案。本研究可为当地设施甜瓜生产中水肥科学管理提供依据。

秸秆还田条件下减施氮肥对旱地冬小麦水氮利用、光合及产量的影响

为探究半干旱区秸秆还田后麦田的最适氮肥施用量,以冬小麦品种西农979为研究对象,在前茬玉米秸秆全量还田(9000 kg·hm^-2)条件下,设5个施氮水平(N0:0 kg·hm^-2;N75:75 kg·hm^-2;N150:150 kg·hm^-2;N225:225 kg·hm^-2;N300:300 kg·hm^-2),以不施氮(N0)为空白对照,在传统施氮量(300 kg·hm^-2)基础上,分析了秸秆还田条件下减氮对冬小麦旗叶光合特性、水氮利用、产量及其经济效益的影响。结果表明,小麦的耗水量随着施氮量的增加而增大;水分利用效率呈先增后减趋势,其中N150和N225处理的水分利用效率较高,较传统施氮量(N300)分别增加0.60%和2.71%。开花期旗叶光合能力随施氮量的增加呈先增后减趋势,其中N225处理表现最佳,其胞间CO 2浓度比N300处理降低13.36%,净光合速率、蒸腾速率和气孔导度分别提高16.36%、11.81%和18.39%;N0~N150处理的光合性能均显著低于N300处理。与N300处理相比,N225处理产量显著增加,N150处理产量变化不显著,其余处理均显著减产。N225处理的氮肥贡献率最高,较N300处理增加4.95%,N150处理与N300处理差异不显著。N75、N150和N225处理的氮肥偏生产力较N300处理分别提高269.08%、98.25%和35.16%,氮肥农学效率分别提高166.52%、95.74%和42.00%。与N300处理相比,N0和N75处理的经济效益分别减少2841.44和828.54元·hm^-2,N150和N225处理分别增加169.20和332.40元·hm^-2。综合来看,在旱作秸秆还田条件下,在传统施肥的基础上,适量减少氮肥投入可有效促进冬小麦水氮利用,增强开花期旗叶光合能力,提高籽粒产量和经济效益。在本试验条件下,秸秆全量还田配施氮肥150~225 kg·hm^-2的效果较好。