沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响

【目的】探明沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响,筛选适宜的沼液量与化肥配比,为化肥减量和沼液的资源化利用提供参考。【方法】以宜兴实心芹为研究对象,采用盆栽试验,研究不施肥(CK)、常规施肥(N_(0))、沼液50%替代化肥(N_(50))和沼液100%替代化肥(N_(100))对水芹生长发育、田面水总氮和铵态氮浓度及氮素利用率的影响。【结果】不同施肥处理水芹的生长状况、营养品质、田面水的总氮和铵态氮浓度及氮素利用率不同。沼液50%替代化肥处理可显著提高水芹茎鲜重、叶鲜重、地上部鲜重和株高,分别为46.68 g/Pot、16.20 g/Pot、64.23 g/Pot和49.53 cm;增加茎部和叶部的总叶绿素、类胡萝卜素、维生素C含量,分别为0.21 mg/g FW、0.03 mg/g FW、2.61 mg/100g FW和2.02 mg/g FW、0.31 mg/g FW、28.08 mg/100g FW;硝酸盐含量较常规施肥处理分别显著降低30.52%和48.77%;同时降低了水芹田面水总氮和铵态氮浓度,经2次追肥后分别在11 d和23 d达峰值,为113.14 mg/L和38.49 mg/L;氮肥偏生产力和农学效率均达最大,分别为53.53 kg/kg和12.37 kg/kg。【结论】采用沼液50%替代化肥施用有利于促进水芹生长,提高营养品质,同时降低由降雨等引发的氮素排放风险,可在水芹种植上推广应用。

氮肥减量配施有机肥对豫中地区冬小麦-夏玉米轮作生产力和土壤性质的影响

为了探索豫中地区冬小麦-夏玉米轮作的减氮潜力,构建适宜的作物养分管理体系,通过连续3年的田间定位试验,研究了化学氮肥减量配施有机肥对冬小麦-夏玉米轮作系统生产力和土壤性质的影响。田间试验设置10个处理,包括完全不施肥(CK)、农户常规施氮量(100%CNF)、农户常规施氮量递减20%(80%CNF、60%CNF和40%CNF)、单施有机肥(OF)、农户常规施氮量配施有机肥(100%CNF+OF)及氮肥减量配施有机肥(80%CNF+OF、60%CNF+OF和40%CNF+OF)。分析各处理间小麦、玉米籽粒产量和地上部生物量以及土壤理化性质、酶活性和细菌群落的差异。结果表明,不配施有机肥条件下,小麦和玉米籽粒产量和地上部生物量均以80%CNF处理最高。与100%CNF相比,80%CNF处理小麦籽粒产量和地上部生物量分别增加9.67%~10.55%和30.53%~35.76%,玉米籽粒产量和地上部生物量分别增加28.06%~51.42%和29.62%~41.27%。有机肥施用进一步扩大氮肥减量空间,60%CNF+OF和40%CNF+OF处理小麦产量较80%CNF处理无差异,60%CNF+OF处理玉米产量较80%CNF处理无差异。减氮及其配施有机肥并不影响土壤有机质、易氧化有机碳和全氮含量以及pH,但大幅降低硝态氮含量,对铵态氮、速效磷和速效钾含量的影响因处理不同而异。与100%CNF相比,减氮配施有机肥增加土壤脲酶和芳基硫酸酯酶活性,但降低了β-葡萄糖苷酶活性,对蔗糖酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性无显著影响。减氮配施有机肥处理能够改善土壤细菌群落α多样性,60%CNF+OF和40%CNF+OF处理辛普森指数和均匀度指数较100%CNF均显著增加。减氮配施有机肥也显著影响土壤细菌群落β多样性,且氮肥减量相较有机肥施用效果更为突出。在门水平,变形菌门、放线菌门和酸杆菌门是细菌群落优势成员,减氮配施有机肥较100%CNF处理显著降低放线菌门平均相对丰度为10.92%~14.39%;在属水平,减氮配施有机肥处理显著增加unclassified Gp6和Sphingomonas平均相对丰度,但降低了Nocardioides、Kribbella、Lechevalieria、Promicromonospora、Massilia、Glycomyces和Dongia平均相对丰度。冗余分析表明,速效钾和硝态氮含量是影响细菌群落结构最重要的2个土壤理化因子。共发生网络分析也证实,化学氮肥减施增强了细菌群落成员的互作强度,提高了细菌互作网络的复杂性和连通性。本试验条件下,小麦和玉米季农户常规施氮量分别减少60%和40%并各配施3000 kg∙hm^(−2)有机肥能够维持相对较高的轮作生产力,这不仅能够实现最大减氮潜力,同时还能改善土壤微生物多样性和群落结构。

长江中游某矿区水体和沉积物重金属来源解析及分布特征和生态风险评估

为探究长江中游沿江某矿区周边水-沉积物重金属分布特征、潜在风险及其来源,本研究以江西省北部某矿区周边水体及其沉积物中7种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn)为研究对象,通过多点采样分析其在地表水-沉积物系统中的污染特征,并运用单因子评价指数和地累积指数(Igeo)分别对地表水和沉积物中所含重金属进行风险评价,最后通过正定矩阵因子分析(Positive definite matrix factorization,PMF)模型解析沉积物中重金属来源。结果表明:受酸性矿山废水直排影响,该地区地表水和沉积物酸化严重,pH最低分别为2.12和2.62。水体和沉积物中,以Cu、Zn和Cd超标较为严重,水体中分别为0.001~46.96、0.01~122.90、ND~64.97 mg·L^(-1),沉积物中分别为21.30~1840.61、54.20~1487.55、0.04~18.73 mg·kg^(-1),其中以Cd点位超标率最高(68.97%)。风险评价结果表明,超过50%的点位受到Cu和Cd的污染,属于重度风险等级,且多集中于废水排放源头(近矿区)和湖泊(缓水)区域,因此Cd和Cu是构成此区域水和沉积物潜在生态风险的主要重金属。针对沉积物重金属的PMF源解析结果也表明,采选矿活动产生的废渣和废水是造成研究区Cd和Cu超标的主要原因。综上,研究区水和沉积物受到矿冶生产影响,重金属Cu和Cd超标严重,应列为优先控制污染物。

野燕麦对精噁唑禾草灵的敏感性水平及其ACCase基因序列分析

为明确麦田野燕麦对精噁唑禾草灵的抗药性水平及抗性种群的靶标抗性机制,采用整株生物测定法对河南省不同地区的30个野燕麦种群的敏感性水平进行测定,同时对抗性野燕麦种群的靶标ACCase基因片段进行扩增和测序。最终研究表明:供试种群中有5个对精噁唑禾草灵产生了高水平抗性,11个产生了中等水平抗性,11个产生了低水平抗性,3个为敏感种群。其中抗药性最高的种群是HZXH,用整株生物法测定后,精噁唑禾草灵对该种群的有效抑制中剂量(ED 50)值为143.66 g a.i./hm^(2),相对抗性倍数为21.31。河南省不同地区的野燕麦种群对精噁唑禾草灵的敏感度不同,表明这些地区野燕麦对精噁唑禾草灵产生了不同程度的抗药性。对5个高水平抗性种群HLWY、HZXP、HZXH、HXGT、ZMSX和1个敏感种群HXZC进行靶标基因序列检测,均未发现与之前报道的6个ACCase特定位点的突变,野燕麦的抗药性机制有待继续研究。

禾谷镰刀菌拮抗菌ZQT-9的鉴定与抑菌活性

为发掘对禾谷镰刀菌具有较好拮抗能力的细菌,从小麦植株残体中分离筛选得到1株细菌菌株ZQT-9,根据形态学特征、生理生化特征以及16S rDNA序列分析相结合的方法进行鉴定,并对其抑菌活性进行研究。结果表明,菌株ZQT-9为多黏类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa),对禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)的抑菌率为(57.6±0.8)%。菌株ZQT-9无菌发酵液对禾谷镰刀菌的孢子萌发和菌丝生长具有明显抑制作用,并且当无菌发酵液浓度为50%时可以完全抑制禾谷镰刀菌孢子的萌发。PCR检测结果表明,菌株ZQT-9可能具有编码多黏菌素B、多黏菌素C、水解蛋白酶、β-葡聚糖及杀镰孢菌素等5种抗菌物质的相关基因。此外,菌株ZQT-9对链格孢菌(Alternaria alternata)、尖孢镰刀菌(F.oxysporum)、凸脐蠕孢(Exserohilum turcicum)、甜樱间座壳菌(Diaporthe eres)等4种植物病原真菌均具有明显的抑制作用。综上所述,多黏类芽孢杆菌ZQT-9具有潜在的生物防治应用前景。

设施连作枯萎病黄瓜根际亚硝酸盐氧化细菌群落特征

集约化设施黄瓜连作导致枯萎病高发,但根际功能微生物在其中扮演的角色尚不十分清楚。本研究以设施连作黄瓜为供试对象,通过采集枯萎病植株和健康植株根际土壤样品,采用实时荧光定量PCR和高通量扩增子测序技术,分析病株和健株根际间两种亚硝酸盐氧化微生物——硝化杆菌(Nitrobacter)和硝化螺菌(Nitrospira)丰度和群落多样性及结构差异。结果表明:病株根际亚硝态氮含量和Nitrospira丰度与健株无差异,但亚硝酸盐氧化潜势和Nitrobacter丰度更高(P<0.05)。Nitrobacter和Nitrospira群落多样性在病株和健株根际间均无显著差异,但群落结构显著不同。具体来看,病株根际Nitrobacter Cluster 6、Nitrobacter Cluster 5和Namibia soil Cluster 1平均相对丰度显著高于健株(P<0.05),但Nitrobacter Cluster 2b和Nitrospira lineageⅡ平均相对丰度低于健株。亚硝酸盐氧化潜势与Nitrobacter丰度和Nitrobacter Cluster 6平均相对丰度均显著正相关(P<0.05)。冗余分析表明,亚硝态氮含量是影响Nitrobacter和Nitrospira群落结构最重要的土壤理化因子。本研究表明,设施连作黄瓜枯萎病的发生导致了植株根际亚硝酸盐氧化细菌群落结构变化,功能微生物群落及其活性的恢复应是设施连作病害土壤改良的重要方面。

中国北方碱性农田土壤镉污染修复:现状与挑战

中国土壤镉污染面积广、程度深,但针对于我国北方碱性农田土壤镉污染治理的理论研究及技术研发却较为薄弱。基于VOSviewer软件,分析了近20年来国内外关于碱性土壤镉防控领域的研究方向、主推技术与国际研究格局。在此基础上,系统梳理了碱性土壤中镉的转化过程及影响因素,结合原位化学钝化技术、植物修复和农艺调控措施,进一步总结了碱性土壤镉治理的科学与技术问题。我国碱性农田镉污染治理面临关注度不高、技术研发滞后以及转化困难、土壤-作物(小麦)镉吸收机制不清晰等诸多问题。因此,亟需提高碱性农田土壤镉污染防治的重视程度,研发、试点具有针对性的技术推广模式,构建土壤-作物(小麦)镉精准防控体系,以推动碱性土壤镉污染修复技术与理论的发展及粮食的安全生产。