长期不同施肥对北方旱地轮作土壤有机质和作物产量影响的抽样调查

土壤耕地质量受到越来越多的关注。土壤有机质作为土壤质量的重要指标,其质量分数与不同施肥机制之间的联系也越来越紧密。长期施用含氮化肥会导致土壤pH值下降,而配施有机肥能够有效缓解土壤酸化、促进土壤有机质积累、增加作物产量。以安徽省阜阳市长期定位试验为研究平台,通过研究6种不同施肥模式(不施肥,单施化肥,有机肥+化肥,化肥+秸秆,有机肥+化肥+秸秆,有机无机复合肥)下土壤有机质质量分数的演变规律以及作物产量与土壤有机质之间的关系,提出能够提高土壤有机质质量分数和增加作物产量的最优培肥措施。结果表明:北方旱地轮作土壤,以有机肥代替部分化肥,能在稳定甚至增加作物产量的同时促进土壤有机质积累。回归分析结果表明:小麦Triticum aestivum季和玉米Zea mays季的作物产量与土壤有机质质量分数之间均呈正相关关系,相关系数分别为0.598 4(小麦季)和0.443 7(玉米季),且相关性分别达显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)水平。

豆科作物在旱地轮作中的培肥增产效应

对豆科作物在旱地轮作中的各种综合效益和培肥增产效应进行了评价 ,提供了选择种植豆科种类的依据。

耕作方式对旱作区麦-玉轮作体系小麦产量、氮素利用和土壤硝态氮残留的影响

为筛选适合黄河中游旱作区麦-玉轮作体系小麦生产的耕作方式,2019年10月至2022年6月在洛阳市小浪底镇进行定位试验,设置深松(SS)、翻耕(PT)和旋耕(RT)3种耕作方式,研究了小麦产量特性,氮素积累分配转运特性及利用效率和0~200cm土层硝态氮残留量.3年中SS较RT和PT显著提高了产量、穗数和穗粒数,但降低了千粒质量.PT较RT提高产量和穗数,但对穗粒数和千粒质量的影响存在年际差异.SS不仅增加了越冬至成熟期各时期的地上部氮素积累量,而且可提高花前氮素转运量及其对籽粒氮素的贡献率,最终使蛋白质产量较RT和PT分别提高17.90%~23.56%和7.92%~12.98%,氮肥偏生产力提高5.63%~15.89%和3.09%~11.00%,成熟期0~200cm土壤硝态氮残留量显著降低7.39%~21.24%和4.76%~23.04%.综上,SS不仅能提高小麦产量,而且能促进氮素积累、转运和利用,降低土壤硝态氮残留量,是黄河中游旱作麦-玉轮作区实现小麦高产高效和环境友好的耕作方式.

安龙县旱地分带轮作技术及其注意事项

结合安龙县实际,重点阐述了旱地分带轮作技术及其成效,并总结了其注意事项,以期为该技术的推广提供参考。

不同轮作模式对马铃薯根际土壤真菌群落的影响

【目的】揭示不同轮作模式对马铃薯根际土壤真菌群落的影响,为土壤健康管理及维持马铃薯可持续生产提供科学依据。【方法】分别对旱地轮作和水旱轮作模式下的马铃薯健康植株及发生细菌性软腐病植株的根际土壤样品进行采集,将旱地轮作和水旱轮作模式下健康植株根际土壤样品分别记为HD.J和SH.J,将旱地轮作和水旱轮作模式下发生细菌性软腐病植株根际土壤样品分别记为HD.B和SH.B。利用Illumina高通量测序平台,分析真菌核糖体DNA内转录间隔区1(ITS1)的序列,比较在2种轮作模式下马铃薯根际土壤真菌群落特征的差异。【结果】马铃薯健康植株的根际土壤真菌群落组成和多样性特征在2种轮作模式下相似,主坐标分析也显示HD.J和SH.J的距离很接近。HD.J和SH.J在门水平已知的真菌类群中均以子囊菌门和担子菌门为优势菌门,子囊菌门的相对丰度分别为33.0%和30.0%,担子菌门的相对丰度分别为3.8%和9.6%;HD.J和SH.J的门水平未知真菌丰度分别为63.0%和60.0%。HD.J和SH.J的共有优势目是子囊菌门的肉座菌目、柔膜菌目、格孢腔菌目和粪壳菌目及担子菌门的伞菌目,推测是马铃薯根际土壤真菌群落的核心类群。2种轮作模式下的马铃薯根际土壤真菌群落Alpha多样性依次为HD.B>SH.J>HD.J>SH.B。HD.B和SH.B中担子菌门的相对丰度明显高于HD.J和SH.J,其中SH.B中担子菌门的地星目真菌丰度高达82.8%,HD.B中担子菌门的银耳目丰度为18.6%;HD.B中还有2个优势属分别是可引起马铃薯黄萎病的轮枝孢属和引起水稻菌核杆腐病的双曲孢属,丰度分别为6.8%和5.9%。通过比对FUNGuild数据库预测根际土壤真菌营养型,发现HD.J只有病原营养型真菌相对丰度较高(20.6%),HD.B的病原营养型真菌、腐生营养型真菌和病原—腐生—共生营养型真菌的相对丰度分别为15.4%、18.8%和21.4%;SH.J和SH.B的腐生营养型真菌相对丰度分别为28.2%和10.2%,其他营养型真菌的相对丰度总和分别为4.6%和4.9%。【结论】马铃薯根际土壤真菌优势类群在2种轮作模式下保持稳定,推测是马铃薯根际土壤真菌群落的核心类群,对维持马铃薯健康生长具有重要意义。旱地轮作模式可能更有利于根际土壤中病原营养型真菌的富集,发病马铃薯可能更有利于根际土壤中腐生营养型真菌生长,导致土壤微生态平衡被破坏,及时清理发病植株残体可加快恢复土壤健康。

水旱轮作模式下马铃薯根际土壤细菌群落多样性分析

【目的】比较水旱轮作与旱地轮作两种种植模式下的马铃薯根际土壤及病株块茎的细菌群落多样性,为利用土壤细菌多样性优化马铃薯种植模式和防治马铃薯病害提供科学依据。【方法】分别采集前作为水稻的水旱轮作和前作为玉米的旱地轮作模式下马铃薯根际土壤样品(旱地轮作和水旱轮作健康马铃薯根际土壤样品分别记为HD.J和SH.J,旱地轮作和水旱轮作发病马铃薯根际土壤样品分别记为HD.B和SH.B)及马铃薯病株块茎样品(旱地轮作和水旱轮作发病马铃薯块茎样品分别记为P.HD.B和P.SH.B),基于高通量测序技术对样品中细菌16S rDNA的V3~V4区域进行测序,分析2种种植模式下的马铃薯根际土壤样品和病株块茎样品的细菌种类及丰度差异。【结果】对马铃薯根际土壤样品及病株块茎样品的细菌多样性分析结果显示,HD.J、HD.B、SH.J和SH.B的细菌种类(OTU数目)、丰富度(Chao1指数)及多样性(Shannon指数)均高于P.SH.B和P.HD.B,且健株根际土壤细菌群落丰富度高于病株土壤。马铃薯种植模式是影响根际土壤细菌群落变化的最主要因素,贡献率为39.1%,而马铃薯植株健康状况是影响根际土壤细菌群落变化的第二大因素,贡献率为34.7%。病株根际土壤样品中,HD.B无丰度在1.00%以上的优势种,而SH.B特有的优势种中包含软腐病果胶杆菌(Pectobacterium carotovorum)、雷尔氏菌(Ralstonia solanacearum)和不动杆菌(Acinetobacter rudis),相对丰度分别为2.03%、1.46%和1.22%,其中软腐病果胶杆菌和雷尔氏菌是马铃薯的主要病原细菌,可分别导致马铃薯黑胫病和青枯病发生。病株块茎样品中,P.SH.B除了包含P.HD.B检测到的23个属,还有5个属是其所特有;P.SH.B特有的5个属中有3个优势属在SH.B中未检测到。HD.B特有的优势功能是产甲烷作用,相对丰度为1.18%;SH.B特有的优势功能包括硝酸盐呼吸作用、氮呼吸作用、亚硝酸盐呼吸作用、亚硝酸盐氨化作用和硝酸盐氨化作用,均属于氮利用及代谢功能,相对丰度为1.48%~1.95%。【结论】与旱地轮作模式相比,水旱轮作模式可提高马铃薯根际土壤的细菌群落多样性,但在该种植模式下要重点预防马铃薯发生细菌性病害。

不同轮作模式下氮肥用量对土壤有机氮组分的影响

通过三年六季的田间定位试验,对比研究了水旱轮作(水稻/油菜)和旱地轮作(棉花/油菜)下氮肥用量对土壤有机氮含量及其组分的影响。结果表明,经过三年轮作后,周年轮作氮肥投入超过300 kg hm^(-2)(以纯氮计,下同)的处理0~20 cm土壤全氮含量明显增加。与不施氮处理相比,周年氮肥用量为300 kg hm^(-2)和375 kg hm^(-2)水旱轮作处理0~20 cm土壤全氮含量增加了13.6%~23.5%,而旱地轮作处理则增加了15.0%~23.0%,土壤酸解态氮含量增加是土壤全氮变化的主要原因。两种轮作模式下土壤酸解态氮含量无显著差异,但土壤酸解态氮各组分的变化却不相同。水旱轮作中酸解铵态氮增加的比例(33.8%)低于旱地轮作(53.9%),但其酸解未知态氮含量增加的比例(36.0%)高于旱地轮作(16.6%)。综上所述,周年氮肥合理施用能明显提高土壤有机氮含量,水旱和旱地轮作下土壤酸解态氮库各组分变化差异明显。根据不同轮作模式下土壤有机氮库转化特点,优化氮肥施用对于提高作物产量和氮肥利用率具有重要意义。

不同耕地利用方式下烤烟生长及品质特性研究

基于四川泸州烟区典型田、地烟生产条件,分析不同耕地利用方式(水旱轮作、旱地轮作)对烤烟生长速率、农艺性状及化学物理品质的影响。结果表明,烤烟株高、茎围生长速率在各生育期均表现为水旱轮作田大于旱地轮作地;伸根、团棵期(49 d以前)旱地轮作烤烟叶片长、叶宽大于水旱轮作,进入旺长期后水旱轮作烤烟叶片生长加速,逐渐超过旱地轮作。水旱轮作烤烟成熟期农艺性状及物理性状表现整体优于旱地轮作。相比水旱轮作,旱地轮作明显提高了烤烟的还原糖、烟碱、钾、氯等化学指标。水田、旱地烤烟生长及品质特征在不同生育期有较大差异,可为水旱轮作和旱地轮作条件下,不同生育期栽培措施的合理优化提供理论参考。

中国主要粮食作物磷肥偏生产力时空演变特征及驱动因素

【目的】中国旱地及水旱轮作区经过长久以来多种施肥模式的调整,各区域土壤磷素状况变异较大,探讨各区域土壤磷肥盈亏量和作物磷肥偏生产力的时空演变及主要驱动因素,为维持土壤磷素表观平衡和磷肥的科学管理提供理论指导。【方法】以农业农村部1988—2019年在全国旱地及水旱轮作区开展的长期监测数据库为基础,分析东北、华北、长江中游、长三角、西南和西北6个区域(共829个监测点)三大粮食作物(小麦、玉米和水稻)磷肥施用量、磷肥偏生产力和土壤磷素盈亏量的时空变化,确定各区域不同作物的适宜磷肥施用量。【结果】全国旱地及水旱轮作区小麦、玉米、水稻季磷肥施用量和磷肥偏生产力平均分别为137.7、109.2、75.13 kg/hm^(2)和61.99、130.1、158.9 kg/kg,其中西北区小麦、玉米季磷肥施用量和磷素盈余量均为最高,分别为213.7、184.0 kg/hm^(2)和157.9、51.55 kg/hm^(2),磷素盈余量分别占磷素施用量的73.9%和28.0%。东北、华北和长三角区玉米季土壤处于磷素亏缺状态,亏缺量分别为25.29、11.38和14.57 kg/hm^(2),长三角和西南区水稻季土壤处于磷平衡状态。近30年,东北、华北和长江中游作物磷肥偏生产力随施肥年限的延长呈显著增加趋势,并在2013年后趋于稳定,长三角和西南作物磷肥偏生产力呈先降低后增加的趋势。西北区磷肥偏生产力则在施肥30年间持续升高。磷素盈余量的区域差异和磷肥偏生产力的时空变异主要受到磷肥施用量和作物类别的影响,此外,土壤类型、有机质含量和种植制度分别是东北、长江中游和西北磷素盈余量和磷肥偏生产力的主要影响因素。【结论】各区域小麦季过量磷肥投入均造成大量磷素盈余,玉米和水稻季全国平均处于磷平衡状态,磷素盈余和磷肥偏生产力的时间变化及驱动因素存在显著的区域性差异。综合考虑磷肥偏生产力和各区域的驱动因素,建议华北、长江中游、长三角、西南和西北小麦季推荐磷肥施用量分别为64.42、37.59、60.11、35.22和53.55 kg/hm^(2);东北、华北、长江中游、长三角、西南和西北玉米季磷肥推荐施用量分别为129.5、97.11、83.85、80.60、80.09和131.9 kg/hm^(2);长江中游、长三角和西南水旱轮作区水稻季磷肥推荐施用量分别为62.12、76.32和64.03 kg/hm^(2)。