不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物数量及自毒物质含量的影响

为了探究不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物及自毒物质的影响,以轮作5年的"甘农3号"紫花苜蓿地为试验材料,研究紫花苜蓿与小麦和玉米在不同轮作处理下对土壤养分含量、微生物数量和自毒物质含量的动态变化及影响。结果表明:1)与CK相比,紫花苜蓿与玉米和小麦轮作后土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗增加。轮作玉米后有机质、全氮、碱解氮、速效磷的消耗量显著高于轮作小麦(P0.05)。2)紫花苜蓿轮作玉米、小麦后,土壤细菌和放线菌数量显著增加(P0.05),且增量大小顺序为5年紫花苜蓿-2年小麦5年紫花苜蓿-1年小麦5年紫花苜蓿-2年玉米5年紫花苜蓿-1年玉米;真菌数量下降,轮作处理较CK显著降低了48.96%、65.19%、66.72%、74.91%(P0.05)。3)紫花苜蓿轮作玉米和小麦后,土壤主要自毒物质(绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素)含量均降低,轮作玉米和小麦后自毒物质总量在第1年较CK显著降低17.90%和27.50%(P0.05),且轮作小麦第2年比第1年降低24.20%。综上所述,紫花苜蓿与玉米、小麦轮作能显著影响土壤微生物组成,降低自毒物质含量,有效改善土壤环境,而土壤养分缺乏并不是引起紫花苜蓿连作障碍的主要因素。在半干旱地区紫花苜蓿的草田轮作中,以紫花苜蓿-小麦轮作为宜,且轮作2年小麦对土壤的解毒效果更为明显,应避免紫花苜蓿-玉米轮作,以维持农田肥力平衡。通过典型性分析发现,土壤微生物数量和自毒物质含量之间呈显著相关关系,土壤中细菌和真菌数量对自毒物质总含量影响最大,放线菌数量和自毒物质绿原酸、阿魏酸、咖啡酸、对羟基苯甲酸、香豆素显著相关。     

苜蓿轮作玉米\小麦土壤浸提液对苜蓿种子萌发和幼苗生理及生长的影响

探讨苜蓿轮作玉米和小麦田的土壤浸提液对苜蓿种子萌发、幼苗生长及生理参数的影响,为苜蓿-玉米和苜蓿-小麦轮作体系研究提供参考。以5年紫花苜蓿根区土壤浸提液作为对照(CK),4种轮作模式(5年苜蓿-玉米记作AC、5年苜蓿-小麦记作AW;5年苜蓿-玉米-玉米记作ACC、5年苜蓿-小麦-小麦记作AWW)处理下,从玉米、小麦根区采集土壤提取浸提液,均制成10、50、160 g·L^-1浓度的土壤浸提液,分别处理“甘农3号”紫花苜蓿种子及幼苗,研究不同轮作模式下的土壤浸提液对苜蓿其种子萌发和幼苗生理及生长的影响。结果表明:1)不同轮作模式下各土壤浸提液浓度处理的苜蓿种子发芽率均显著高于CK(P<0.05),化感指数(RI)均大于0;每个处理浓度下AWW的种子发芽率均达最高值,较CK分别提高了29.22%,68.09%,54.24%(P<0.05),且显著高于AC、ACC、AW的种子发芽率。除ACC外,各轮作处理的土壤浸提液均对苜蓿幼苗胚芽、胚根的促进作用随土壤浸提液浓度的增加而增加,且各轮作模式的胚芽长和胚根长均显著高于CK(P<0.05);相同土壤浸提液浓度处理下,AWW的胚芽长显著高于AC、ACC、AW,胚根长显著高于AC、AW(P<0.05),而AWW与ACC的胚根长差异不显著(P>0.05)。2)随着土壤浸提液浓度的提高,各轮作模式下苜蓿幼苗的SS含量均显著提高、SOD活性显著增强(P<0.05),但AC和ACC的土壤浸提液使苜蓿幼苗的MDA含量快速提高、CAT活性增强,而AW和AWW的土壤浸提液使苜蓿幼苗中CAT活性显著减弱(P<0.05),MDA含量呈先下降后上升的变化趋势。     

不同轮作序列对旱地胡麻土壤有机碳稳定性的影响

为了探索陇中黄土高原半干旱丘陵沟壑区胡麻轮作序列对土壤碳库的影响,2012-2016年通过4年定位试验,以连作为对照,研究了不同胡麻频率下的轮作序列(F:休闲;PWFW:25%Flax、马铃薯-小麦-胡麻-小麦;WFWP:25%Flax、小麦-胡麻-小麦-马铃薯;FWPF:50%Flax、胡麻-小麦-马铃薯-胡麻;WPFF:50%Flax、小麦-马铃薯-胡麻-胡麻;FFFF:100%Flax、胡麻-胡麻-胡麻-胡麻)对土壤团聚体、总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、土壤微生物碳(MBC)和氮(MBN)的影响。结果表明,休闲、不同轮作序列和低胡麻频率显著增加了030 cm土层<0.25 mm粒级的土壤团聚体含量、TOC和POC含量,而随胡麻频率的增加三者的含量呈下降趋势。其中,25%Flax处理下土壤团聚体含量较播前和休闲处理分别显著增加了2.02%4.04%和9.56%11.73%;土壤有机碳(SOC)较连作显著增加5.95%7.48%。50%Flax处理下胡麻位置对土壤SOC影响显著,且轮作(FWPF)显著高于连作(WPFF)。060 cm土层土壤SOC含量表现为休闲>播前≈25%Flax>50%Flax>100%Flax。与连作相比,轮作显著提高了010 cm土层土壤TOC和POC含量,呈现表层富集现象。土壤POC含量表现为25%Flax≈休闲>50%Flax>100%Flax。此外,轮作换茬显著增加了土壤MBC含量,且随着胡麻频率的增加,030 cm土层土壤MBC含量逐渐降低。与播前、休闲、轮作相比,连作显著降低土壤微生物碳氮比,50%Flax(WPFF)轮作序列和土层深度对土壤有机碳和微生物量的互作效应显著。综合来看,休闲可以显著改善土壤理化性状,25%胡麻频率的轮作序列利于保持土壤团聚体稳定性,增加土壤TOC、SOC和POC含量,而50%Flax轮作序列(WPFF)能够提高土壤微生物量和微生物碳氮比。表明25%胡麻频率的轮作序列均可维持土壤有机碳的稳定性,是旱地胡麻比较理想的轮作序列。     

留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响

为了探讨不同耕作和覆盖方式对陇东黄土旱塬农田耕层土壤养分、土壤容重、酶活性及微生物数量的影响。采用随机区组设计,设置留膜留茬免耕栽培(T)和全膜双垄沟播栽培(CK)2个处理,测定不同生育时期0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm 3个土层土壤养分含量、水解酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性及微生物(细菌、放线菌、真菌)数量等指标。结果表明:与 CK 相比,留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)提高了收获期表层(0~10 cm)土壤有机质、全量磷钾及速效磷钾含量,随土层深度增加,有机质及全量和速效磷钾含量均呈递减趋势。碱解氮含量在0~20 cm土层降低,在20~40 cm土层出现聚集。留膜留茬免耕栽培显著(P<0.05)增加了0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm土层土壤容重,增幅为7.1%~12.4%。不同耕作方式玉米0~40 cm土层微生物数量为细菌>放线菌>真菌。耕作方式对不同土层各生育期土壤微生物数量整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,土壤微生物数量整体上呈减少趋势,以表层(0~10 cm)最高,为T>CK。与CK相比,T的细菌和真菌在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、收获期分别增加23.7%、64.5%、7.6%、44.0%、5.6%和31.1%、91.7%、85.7%、10.5%、33.3%。放线菌在苗期、拔节期、收获期分别增加79.8%、15.1%、17.6%,抽雄期、灌浆期分别减少17.2%、33.2%。耕作方式对不同土层各生育期土壤酶活性整体上影响显著(P<0.05),为T>CK。同一生育期随土层深度增加,酶活性逐渐降低,以表层(0~10 cm)最高,T效果优于CK,与CK相比,T的蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶在玉米全生育期增幅分别为4.7%~126.1%、9.8%~47.0%、5.4%~33.7%、2.3%~43.2%。相关分析表明:土壤酶活性之间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,细菌与蔗糖酶显著(P<0.05)相关,与磷酸酶极显著(P<0.01)相关,放线菌与土壤酶活性呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)相关,表明土壤微生物数量与酶活性能较好地反映土壤肥力水平。因此,留膜留茬免耕栽培在旱作农田条件下有利于土壤有机质及磷钾养分含量、酶活性及微生物数量的提高。     

紫花苜蓿与3种多年生禾本科牧草轮作的土壤养分生长季动态比较

为研究紫花苜蓿与多年生禾本科牧草轮作对土壤养分的影响,以5龄紫花苜蓿(A)为前茬,设紫花苜蓿-草地早熟禾(AK)、紫花苜蓿-无芒雀麦(AS)、紫花苜蓿-苇状羊茅(AT)3种轮作模式,以连作紫花苜蓿(AA)为对照,研究了不同处理在生长季土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、有效磷含量的动态变化.结果 表明:0～20 cm土层,在第1茬牧草刈割后,牧草生长季中和生长季末3个时间点.AS轮作较AA连作有机质含量分别降低9.99％、9.28％、7.81％,AT轮作较AA连作全氮含量分别降低13.30％、6.76％、11.41％,AT轮作较AA连作碱解氮含量分别降低11.72％、18.13％、12.30％,AT轮作较AA连作全磷含量分别降低4.95％、5.23％、6.42％,AK轮作较AA连作有效磷含量分别提高13.25％、13.16％、10.83％.在20～40 cm土层3个生长季时间点;AT轮作较AA有机质含量分别降低15.57％、12.38％、13.56％,AT轮作较AA连作全氮含量分别降低7.44％、3.76％、5.67％,AT轮作较AA连作分别碱解氮含量分别降低16.49％、17.87％、18.45％,AK轮作较AA连作有效磷含量分别增加19.87％、16.72％、12.55％.紫花苜蓿后茬种植禾本科牧草,会降低土壤有机质、全氮、碱解氮含量,并提高土壤速效磷含量,对全磷含量无显著影响.     

人工梭梭林对沙地土壤理化性质和微生物的影响

选取民勤生长20年的人工梭梭林沙丘和流动沙丘为对象,研究梭梭林发育过程中沙丘土壤理化性质、微生物数量的变化以及二者之间的相关性,旨在探讨人工梭梭林对沙丘土壤形成的影响,为干旱区沙化土地治理提供科学依据。结果表明,营造梭梭林使其林内土壤得到较好的改善。1)土壤粘粒、粉粒和细砂粒含量分别增加71.51%,70.64%,12.09%;有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、速效钾、速效磷和CaCO₃含量均增加;2)细菌、放线菌数量分别增加38.43%,32.52%,真菌数量减少75.38%,土壤碱化程度得到缓解;3)在50~100 cm土层,梭梭蒸腾消耗使土壤水分含量相对减少;4)土壤微生物和土壤理化性质均具较好的相关性,尤其是真菌和放线菌数量与pH值呈显著的负相关关系(P<0.05),有机质含量与细菌和真菌数量呈显著的正相关关系(P<0.05);土壤微生物数量与土壤粒度大小、土壤含水量之间呈线性关系且不显著(P>0.05)。可见,梭梭林的建立有利于改善土壤物理结构,提高土壤肥力,加快沙地成土进程。     

不同管理措施对高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量影响研究

从微观视野认识土壤氮素形成机理,为高寒草甸微生物生长和恢复提供科学依据。本研究采用平板表面涂抹法和稀释法对玛曲高寒草甸4种不同管理措施(不围栏、围栏、围栏+施肥、围栏+补播)土壤微生物氮素生理群数量进行了测定分析,结果表明,1)同一管理措施下,不同空间层次土壤微生物氮素生理群数量变化较大,具有明显的垂直分布规律,0~10 cm和10~20 cm土层的数量均显著高于20~30 cm土层(P<0.05),一般前者是后者的1.23~4.03倍和1.11~2.25倍;且不同土壤微生物氮素生理群之间数量差异显著,氨化细菌>反硝化细菌>硝化细菌>好气性固氮菌>嫌气性固氮菌。2)同一空间层次,不同管理措施土壤微生物氮素生理群间数量差异较大。土壤微生物氮素生理群数量以围栏+施肥和围栏+补播草地最高,围栏草地次之,不围栏草地最少。3)不同管理措施,土壤铵态氮和硝态氮含量随着土层深度增加逐渐减少,但围栏+施肥和围栏+补播处理均显著高于其他处理(P<0.05)。可见,围栏+施肥和围栏+补播措施对玛曲高寒草甸土壤微生物氮素生理群数量和不同形态氮素含量有提高效果。     

不同利用方式对豫西黄土丘陵区土壤微生物生物量及群落结构特征的影响

以豫西黄土丘陵区乔木地、灌木地、果园、弃耕地和耕地土壤为对象,应用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,研究了不同土地利用方式对土壤微生物生物量及其群落结构特征的影响,结果表明,与耕地相比,乔木地和灌木地土壤微生物量碳(MBC)含量分别提高了225.38%和265.73%(P<0.05),微生物量氮(MBN)含量分别提高了206.19%和245.03%(P<0.05),MBC/TOC值显著提高了2.89和3.00(P<0.05),MBN/TN值显著提高了5.05和5.57(P<0.05);果园土壤微生物量碳、微生物量氮含量和MBN/TN值分别提高了107.80%,84.99%和1.23(P<0.05);弃耕3年地土壤微生物量碳、氮、磷与耕地无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤细菌的PLFA含量增加了17.87%和17.18%(P<0.05),真菌增加了24.27%和28.45%(P<0.05);果园土壤细菌PLFA含量增加了9.04%(P<0.05);弃耕3年地土壤细菌、真菌和放线菌的PLFA含量与耕地之间均无显著差异(P>0.05)。乔木地和灌木地土壤的Shannon多样性指数和Pielou均匀度指数显著提高(P<0.05),Simpson优势度指数显著降低(P<0.05)。不同利用方式地土壤细菌、真菌及放线菌的PLFA及总PLFA与土壤总有机碳、微生物量碳,全氮、速效氮、微生物量氮,容重显著正相关(P<0.05)。以上结果说明相对于耕地、弃耕地和果园土壤,乔木地和灌木地土壤微生物多样性均提高,不同微生物物种的个体数量分布均匀,群落结构相对稳定,因此这两种利用方式对土壤质量以及微生物群落结构多样性的改良效果更佳。不同土地利用方式引起营养元素的投入和土壤结构的变化是造成微生物群落结构变化的主要原因之一。     

长江中下游地区紫花苜蓿与玉米周年轮作栽培模式

为探索南方紫花苜蓿（Medicago sativa）种植新途径,建立长江中下游地区紫花苜蓿和玉米（Zea mays）周年轮作栽培模式,本研究开展了紫花苜蓿冬闲田栽培技术和轮作玉米栽培技术研究。紫花苜蓿栽培试验设置了对照（不施肥）和施肥（NPK复合肥）处理;轮作玉米试验设置了原位添加苜蓿绿肥（紫花苜蓿种植地）、异地添加苜蓿绿肥（未种植紫花苜蓿地）和不添加苜蓿绿肥（对照） 3个处理,添加量为3 000 kg·hm^-2苜蓿干草。结果表明：秋播紫花苜蓿可分别于次年4月初和5月中旬刈割两茬。其中,施肥显著提高了苜蓿产量和叶蛋白质含量（P <0.05）,两茬累计干草产量达到10 897 kg·hm^-2,比对照增产22.7%;与未种苜蓿地相比,种植苜蓿显著提高了0-30 cm土层的全氮、速效磷和有机质含量（P <0.05）。原位添加和异地添加苜蓿绿肥均显著提高了轮作玉米的全株生物量（P <0.05）,增幅分别达到40.1%和16.7%,并且,原位添加显著提高了0-20 cm土层的全氮和速效钾含量,以及10-20 cm的速效磷和有机质含量（...     

紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的影响及调控因素解析

[目的] 研究种植紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的影响和调控因素。[方法] 基于中国知网（CNKI）数据库,收集28篇已发表论文,共计31组紫花苜蓿土壤速效氮含量数据。以清耕为对照,采用Meta分析方法,解析种植紫花苜蓿对牧草地、林地、农田、荒漠、果园共5种利用类型土壤速效氮含量的影响。利用混合效应模型,分析气象因子和土壤理化性质对土壤速效氮平均效应值影响的调控因素。[结果] 种植紫花苜蓿极显著（P<0.001）增加土壤速效氮含量,平均效应值和增加幅度分别为0.27±0.07和30.99%。种植紫花苜蓿对不同利用类型土壤速效氮含量的增加幅度从高到低依次为牧草地（P<0.001）、林地（P<0.001）、农田、荒漠（P<0.001）和果园,分别为60.01%、58.41%、32.31%、27.12%、22.14%。牧草地和林地平均效应值显著（P<0.05）高于农田、荒漠和果园。基于混合效应模型分析发现,土壤湿度和速效钾含量对平均效应值具有显著（P<0.05）影响,分别可以解释47.81%和17.46%的效应值变异。[结论] 种植紫花苜蓿对不同土地利用类型土壤速效氮含量的影响存在较强异质性,通过提高土壤湿度和速效钾含量可以有效增加紫花苜蓿固氮能力。     

江淮地区不同轮茬作物对苜蓿产量及根际土壤质量的影响

为阐明江淮地区不同轮茬作物对苜蓿产量及根际土壤质量的影响,以苜蓿生长4年翻耕灭茬重新种植1年为对照(CK),研究了不同轮茬处理(3年苜蓿-玉米-苜蓿记作T 1,3年苜蓿-高粱-苜蓿记作T 2),利用传统法测定苜蓿产量及不同土层土壤理化性质,使用试剂盒测定根际土壤酶活性,通过高通量测序法对根际土壤细菌群落多样性进行了分析。结果表明:轮茬玉米(T 1)及轮茬高粱(T 2)后苜蓿产量分别是苜蓿连种(CK)的1.27和1.13倍;轮茬高粱使土壤pH、有机质含量显著增加(P<0.05),轮茬玉米土壤总氮含量显著增加(P<0.05),轮茬玉米及轮茬高粱显著提高了土壤速效钾含量(P<0.05);不同轮茬均能减轻土壤容重,且轮茬高粱更为显著;与苜蓿连种相比,轮茬玉米与轮茬高粱土壤过氧化氢酶及土壤脲酶活性均显著高于苜蓿连种土壤(P<0.05);借助高通量测序法对根际土壤细菌群落结构多样性分析表明,各处理土壤前3位高丰度表达优势细菌门均为变形菌、拟杆菌和厚壁菌;轮茬玉米与轮茬高粱处理根际土壤细菌种群数量显著高于CK,OTU数量分别是苜蓿连种土壤的1.25和1.39倍,且轮茬高粱处理的土壤细菌Shannon、Chao、Sobs多样性指数显著高于苜蓿连作土壤(P<0.05);而在细菌相对丰度上,苜蓿连作土壤中变形菌及厚壁菌相对丰度显著高于轮茬处理(P<0.05),而轮茬土壤中绿湾菌及浮霉菌要显著高于连作土壤(P<0.05)。综上表明,江淮地区轮茬较苜蓿连作更有助于提高土壤肥力及土壤酶活性,稳定细菌群落结构,改良土壤,提高土地生产力进而提高产量。     

黄土高原不同粮草种植模式土壤碳氮及土壤酶活性

通过在陇中黄土高原半干旱区对苜蓿(Medicago sativa)-作物轮作地进行长期定位试验,探讨不同种植模式对土壤碳氮形态及其相关酶活性的影响。6种种植模式分别为苜蓿-苜蓿、苜蓿-休闲、苜蓿-小麦(Triticum aestivum)、苜蓿-玉米(Zea mays)、苜蓿-马铃薯(Solanum tuberosum)和苜蓿-谷子(Setaria italica)。结果表明,苜蓿-作物种植模式不利于土壤总有机碳的积累,而苜蓿翻耕后保持休闲则可维持较高的有机碳含量;与苜蓿连作相比,苜蓿-作物种植模式的土壤有机碳降低了1.60%~23.11%,全氮含量增加了3.81%~21.83%。不同作物对土壤养分吸收利用状况不同,进而引起土壤酶发生变化。与苜蓿连作相比,苜蓿粮食作物种植模式在降低土壤过氧化氢酶和蛋白酶活性的同时,提高了土壤硝酸还原酶活性;其中土壤过氧化氢酶活性和蛋白酶活性分别降低了5.20%~12.30%和15.03%~43.43%,硝酸还原酶活性提高了1.26%~28.79%。苜蓿连作和苜蓿-粮食作物种植模式间的土壤脲酶活性无显著差异(P0.05),但均高于苜蓿-休闲处理。相关性分析结果表明,土壤脲酶活性与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关(P0.05),可作为衡量土壤肥力的指标。     

基于APSIM模型的黄土旱塬区苜蓿——小麦轮作系统深层土壤水分及水分利用效率研究

黄土高原地区降水较少且季节性分配不均,苜蓿连续种植所导致的深层土壤干燥化问题已经引起普遍关注,苜蓿与粮食作物轮作是恢复苜蓿草地土壤水分、提高粮草种植系统可持续性的有效方式。但是长期轮作对土壤水分环境和水分利用效率的影响仍然缺乏研究,农业生产系统模拟模型（APSIM）具有广泛的适应性,可准确模拟耕作管理对作物系统资源利用的影响。首先根据黄土旱塬区庆阳、长武、镇原3个试验区试验数据验证APSIM模型模拟苜蓿长期连作和苜蓿-小麦轮作系统深层土壤水分和苜蓿产量的可行性,然后设置历时38年的81组轮作情景,评估不同轮作模式对农田深层土壤水分、系统干物质产量、氮素吸收和水分利用效率的影响。结果表明：APSIM模型模拟苜蓿产量的精度较高,模拟结果的决定系数（R²）为0.65,均方误差（RMSE）和平均绝对误差（MAE）分别为0.23 t·hm^-2和0.17 t·hm^-2,归一化均方误差（NRMSE）为29.2%;模型能够精确模拟长期苜蓿连作和苜蓿轮作小麦农田0~1000 cm的土壤含水量,长期连作模拟结果的R²为0.73,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.021 t·hm^-2、0.017 t·hm^-2和11.7%,轮作系统模拟结果的决定系数为0.83,RMSE、MAE及NRMSE分别为0.024 t·hm^-2、0.018 t·hm^-2和11.8%。情景模拟结果表明,随着苜蓿在系统中轮作年限的增加,0~1000 cm土壤剖面水分极度缺乏（含水量在0.10~0.15）的区域以400~600 cm土层为起点不断扩大,当苜蓿轮作年限大于12年时,所有轮作周期的处理土壤都出现了大范围水分缺乏。81个情景中12年苜蓿轮作14年小麦（L12W14）、L12W16和L8W16这3个处理的总产量最大;系统吸氮量随着苜蓿加入年限的增加而增加,小麦轮作年限大于10年以后系统吸氮量急剧下降;苜蓿轮作大于8年以后系统水分利用效率随着苜蓿年限的增加而降低。综合考虑土壤水分环境和水分利用效率,建议研究区苜蓿-小麦轮作系统中苜蓿轮作年限为4~6年,小麦轮作年限大于4年。研究结果可为黄土旱塬区苜蓿草地管理及草田轮作实践提供一定的参考。     

高寒区轮作模式对当归田土壤特性及药材产量的影响

连作重茬造成当归产量逐年下降。采用药用植物秦艽(QJ)、羌活(QH)轮作当归(DG),以当归连作为对照,通过测定土壤和药材产量指标,利用主成分分析确定各指标权重,并结合隶属综合因子分析和聚类分析,旨在揭示不同药用作物轮作当归对土壤环境与药材产量的影响,为筛选适宜当归栽培的轮作模式提供科学依据。结果表明,不同作物轮作对当归田土壤特性和药材产量均具有显著影响,秦艽轮作当归可有效改善土壤特性,使当归成药期土壤磷和钾含量处于较低水平,而有机质维持在较高水平,对土壤水分的季节调控作用更为显著,与当归连作相比较,当归成药率提高94.10%,药材单根鲜重和药材鲜产量分别提高53.46%和125.56%,而羌活轮作当归土壤pH最高,有机质含量最低,当归连作土壤有机质含量虽高,但土壤富集磷和钾,对土壤水分季节性调控作用最小,当归成药率和药材产量均低。不同轮作模式当归成药率和药材产量依次为秦艽-当归>当归-当归>羌活-当归,综合指数大小依次为秦艽-当归(0.8132)>羌活-当归(0.3315)>当归连作(0.2051)。聚类分析将3种轮作模式分为三大类,重复小区亚类间距离均小,说明不同作物轮作对土壤的调控作用不同,高寒产区秦艽轮作当归是优化调控土壤环境,提高当归产出性能的有效轮作模式。     

短期恢复下高寒矿区煤矸石山土壤变化特征研究

植物-土壤的相互作用是生态恢复学的主要研究方向之一,明确植被恢复对土壤性质的影响程度,对于合理设计人工恢复措施等意义重大。本研究通过在高寒矿区煤矸石山人工种植垂穗披碱草、冷地早熟禾、星星草,研究不同恢复年限下土壤氮、磷、钾、有机质、pH值、植被盖度变化特征及各指标之间的相关性。结果表明,随着恢复时间的延长,土壤全氮含量与恢复当年相比差异不显著,土壤全磷含量逐步增加,土壤全钾含量逐步下降。恢复4年与恢复当年相比,土壤全磷含量增加了17.39%(P<0.05)、土壤全钾下降了12.77%(P<0.05)。土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均显著下降,恢复4年与恢复当年相比分别下降了49.68%(P<0.05)、66.07%(P<0.05)、18.67%(P<0.05)。与恢复当年相比,恢复2和4年后土壤有机质含量分别提高了7.92%(P<0.05)、43.02%(P<0.05),增加趋势明显。pH值随着恢复时间的延长逐步增加,土壤由酸性逐步向中性过度。人工建植2、4年后盖度未发生明显变化。相关性分析表明,除全氮含量以外,绝大部分土壤营养元素之间相关性显著,植被盖度与土壤pH值之间呈负相关。结合当前研究结果,在高寒矿区煤矸石山人工建植过程中,需及时补充速效肥料,以满足地上植物生长需求。     

退耕还林与还草对土壤理化性质及分形特征的影响——以宁夏荒漠草原为例

以宁夏荒漠草原区为研究对象,分别选取农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地为研究样地,研究了退耕还林与还草对土壤理化性质及分形维数变化特征的影响。结果显示:1)土壤含水量、pH和电导率既受到退耕还林与还草措施的影响,亦受到季节变化的影响。2)农田实施退耕还林与还草工程后,退耕还草地的土壤全氮和有机碳含量最高,其平均含量分别为0.60%和5.93%。3)农田、退耕还草地、退耕还林地和天然草地的土壤黏粉粒含量分别为10.87%、7.47%、8.73%和6.53%;极细沙含量分别为39.07%、35.20%、38.87%和31.00%;细沙含量分别为29.73%、34.93%、32.80%和36.73%;粗沙粒含量分别为20.27%、21.93%、19.60%和25.73%。退耕还林地与天然草地相比土壤粒径在各粒级中均存在显著差异(P<0.05),退耕还草地与天然草地相比仅极细沙和粗沙粒含量存在显著差异(P<0.05)。4)分形维数介于1.87~2.08。土壤分形维数(D)值从高到低表现为农田(2.08)>退耕还林地(2.01)>退耕还草地(1.94)>天然草地(1.87)。5)土壤黏粉粒与土壤电导率达到正相关水平(P<0.05),与土壤碳氮比为显著负相关关系(P<0.01);土壤细沙粒与土壤pH为负相关关系(P<0.05),与电导率为显著负相关关系(P<0.01),而与碳氮比达到显著正相关水平(P<0.01);土壤分形维数与电导率达到显著正相关水平(P<0.01),与碳氮比呈显著负相关关系(P<0.01);而土壤极细沙粒和粗沙粒与各指标之间均无相关性(P>0.05)。6)土壤粒径分布分形维数与细沙粒含量呈线性负相关关系(P<0.01),而与极细沙粒含量呈线性正相关关系(P<0.01),与黏粉粒含量呈对数相关关系(P<0.01),但与粗沙粒含量未表现出相关性(P>0.05)。研究表明,在宁夏荒漠草原区实施退耕还林与还草工程,对土壤理化性质、土壤粒径分布和分形维数特征均产生一定的影响。与天然草地相比,退耕还草地中土壤有机碳和全氮含量显著提高;而退耕还林地中土壤黏粉粒、极细沙粒的分布及分形维数显著上升。说明实施退耕还林与还草工程,有利于农田退耕导致的退化区域土壤质地的改善以及退化生态系统的有效恢复。     

轮作豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物菌群及酶活性的影响

本试验研究了轮作不同种类豆科牧草对连作马铃薯田土壤微生物菌群、数量分布及酶活性的影响。结果表明,通过轮作箭筈豌豆、天蓝苜蓿和陇东苜蓿3种豆科牧草,对连作马铃薯田土壤可培养细菌和真菌数量分布,微生物活性,土壤脲酶活性,碱性磷酸酶活性及过氧化氢酶活性均有明显的促进作用,与种植牧草前相比,轮作牧草后土壤中真菌/细菌最高可降低50.72%,说明真菌数量下降,通过轮作不同连作年限马铃薯田土壤微生物菌群从真菌型向细菌型转化;与种植牧草前相比好气型固氮菌数量最高增加283.69%;脲酶活性最高增加6.4倍;碱性磷酸酶活性和过氧化氢酶活性均显著提高。但是对连作土壤的改良作用高低还与豆科牧草种类及土壤连作年限有关,不同连作年限的土壤对不同种类的豆科牧草表现出不同的敏感性。     

六倍体杂交狼尾草体细胞突变体特异性分析

为明确秋水仙素诱导获得的六倍体杂交狼尾草体细胞突变体CHP2009-14的特异性,以CHP2009-14为材料,杂交狼尾草(Tift23A×苏牧2号象草)为对照,进行了综合农艺性状和饲用价值评价、叶片微形态特性分析和流式细胞术鉴定,结果表明,与对照相比,CHP2009-14叶色深绿、叶绿素含量提高10.51% (P<0.05),叶片和叶鞘绒毛明显增多,植株矮化株高降低26.34% (P<0.01)、叶片长度减小了20.06% (P<0.01)、叶片厚度增加了16.41% (P<0.01)、茎叶比减少了43.61% (P<0.01)和分蘖数提高44.62% (P<0.01),叶片宽度无显著差异;体外消化率显著提高6.94% (P<0.05),粗蛋白含量、灰分含量分别提高62.34% (P<0.01)和17.35% (P<0.01);中性洗涤纤维含量显著降低3.35% (P<0.05),酸性洗涤纤维含量提高0.50% (P>0.05)、鲜草产量提高0.87% (P>0.05)和干物质产量降低3.27% (P>0.05);CHP2009-14植株叶片上表皮的气孔器密度减少65.20% (P<0.01),气孔器的长度和宽度分别增加了47.71% (P<0.01)和30.53% (P<0.01),气孔器面积为对照的2.07倍,CHP2009-14植株叶片下表皮的气孔器密度减少了35.71% (P<0.01),气孔器长度和宽度分别增加了51.54%(P<0.01)和34.17%(P<0.01),气孔器面积为对照的1.54倍;流式细胞仪检测结果显示,CHP2009-14植株叶片细胞核DNA含量是对照的两倍。