生土施肥对黍子根系生长及生理生态效应的影响

以肥力极低的生土为基质，通过盆栽试验研究生土施肥对黍子根系生长及生理生态效应的影响，结果表明．生土地施用磷、氮肥．可以不同程度地增加黍子根系的干重、总根数、总根长、总吸收面积及活性吸收面积。单施钾的效果不明显，但在施用氮磷的基础上施钾，具有明显的加合效应。磷不仅是生土地上黍子产量与品质形成的第一限制因素，也是生土地土壤肥力形成的原始起动因素。氮、磷、钾三要素对黍子根系的影响顺序为磷〉氮〉钾。有机肥对根系的生长有明显的促进作用，尤其是前期。发达的根系促进了根际微生物群落的迅速繁殖，从而提高了根际土壤脲酶和磷酸酶的活性，这种结果促进“根土系统”向着熟化方向发展。使生土地上的黍子当年可获得正常产量。     

黄土母质生土当年施肥对混作根际土壤生物活性及土壤营养的影响

以黄土母质生土为供试土壤,采用盆栽试验,探讨了黄土母质生土当年施肥对小麦与豆科牧草、十字花科油菜混作根际土壤生物活性、土壤营养以及小麦根苗生长的影响。结果表明:黄土母质生土当年施肥促进了混作根际土壤微生物的繁衍、酶活性及土壤营养的提高。4种混作处理研究还表明,豌/麦、苜/麦根际土壤综合效应最好,可作为生土改良沃化的先锋混播作物。黄土母质生土对外源的辅助能(当年施肥)反应十分敏感,施肥促进小麦根苗生长效应与土壤培肥效应十分显著。黄土母质生土熟化过程既是一个生土培肥改良过程,也是一个物质能量(营养)投入转化过程,并经作物的光合生产过程、土壤微生物分解矿化过程及土壤酶系统活化过程,共同构成根土苗微生物互动的生态系统。该研究为混作复合群体应用于黄土母质生土地的改良提供了理论参考。     

当年肥料深施对生土棉花根-冠-土系统建成的影响

为探求当年生土最佳施肥方式,试验连续2年采用根管土柱法,研究不同肥料(N、P、N+P+K、有机肥、不施肥对照)、不同施肥深度(0—20cm,40—60cm,80—100cm土层)对生土棉花(Gossypium hirsutum Linnaeus)根(根重)—冠(地上部生产力)—土(根际土壤脲酶、碱性磷酸酶活性,根际土壤速效氮、速效磷和有机质)系统垂直构成的影响。结果表明:(1)有机肥明显提高生土棉花地上部生产力,但对根重发育没有明显优势;单施P肥明显改善生土棉花根重垂直分布,但明显抑制地上部生产力形成;NPK配施有利于协同生土棉花根—冠建成;(2)有机肥或含P肥,有利于提高生土棉花根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性,提高生土棉花根际土壤速效氮、速效磷及有机质含量;(3)相关分析表明,生土棉花根土系统建成中,在酶促反应下,根系及土壤营养之间彼此互为促进,从而达到生土熟化;(4)因子分析表明,生土棉花根—冠—土系统建成的首要因素是根-冠系统,其次是根-土养分系统,根—土酶系统通过活化土壤养分而促进根—冠—土系统的良好构建;(5)聚类结果得出,当年生土棉花根—冠—土系统协调发展的最佳施肥方式是40—60cm土层单施有机肥或配施NPK肥。由此可知,当年生产见效并改良生土的最佳施肥方式是有机肥或NPK肥深施40—60cm。     

黄土母质生土当年施肥对谷类作物生产力与根际土壤营养及生物活性的影响

连续3年试验研究了黄土母质生土当年施肥对谷类作物生产力与根际土壤营养及生物活性的影响。结果表明:黄土母质生土当年施肥促进了作物根系生长、生产力增加,强大的根土系统又促进了微生物的繁衍、酶活性及土壤营养的提高。黄土母质生土的熟化利用过程需用地养地相结合,重视生物改土。本研究表明,高粱、玉米均可作为生土改良沃化的先锋作物,高粱根系强壮,入土深,生物量大;而玉米虽根重、最大根长、一级节根数低于高粱,但根际土壤微生物数量多,酶活性高。而黍子根系柔弱,根际土壤生物活性较低,与高粱、玉米相比,不宜作为生土改良的先锋谷类作物。黄土母质生土对外源的辅助能(当年施肥)反应十分敏感,施肥的增产效应与土壤培肥都十分显著。黄土母质生土熟化沃化过程既是一个生土培肥改良过程,也是一个物质能量(营养)投入转化过程,并经植物物质生产过程、土壤微生物分解矿化过程及土壤生物化学酶系统促进过程三者互动,共同构成根土苗微生物物质能量转化的生态系统。     

生物有机肥用量对地黄生长和土壤养分的影响

针对黄河地区地黄品种退化、产量下降、功效降低的问题,从改善地黄产地土壤入手,以怀地黄为试材,研究生物有机肥用量对地黄生长、养分含量以及土壤根际与非根际土养分变化的影响。结果表明,与常规施肥相比,施用生物有机肥处理显著增加地黄的块根数和根粗,提高地黄产量和品质。随着生物有机肥用量的增加,地黄块根中大量元素积累量在增加,尤其是地黄中全磷(P)积累量远高于全氮(N)和全钾(K)积累量。与常规施肥相比,施用生物有机肥显著降低根际土的p H值,提高根际土中有机质、全氮、有效磷和速效钾含量,改善土壤肥力状况。综合考虑地黄块根产量、品质、养分积累以及土壤肥力变化,生物有机肥用量为4500 kg/hm²是黄河地区中等肥力地黄田增产稳收的合理施肥方式。     

樱桃根际土壤酶活性与土壤养分动态变化及其关系研究

通过盆栽试验研究了樱桃根际脲酶、磷酸酶活性与氮、磷、钾动态变化及其相互关系。结果表明,生长季前期樱桃根际脲酶、磷酸酶活性明显提高,根际酶活性显著高于根外,随物候期进展土壤酶活性及R/S值逐渐降低。氮、磷、钾元素在年生长周期内整体上呈下降趋势,生长季前期根际全氮、碱解氮及全磷亏缺明显,而根际有效磷、速效钾明显富集,这种作用亦随物候期进展逐渐减弱。土壤脲酶、磷酸酶活性与氮磷钾土壤营养元素含量间存在着一定的相关性,以春梢停长期相关程度最高。     

有机肥对水稻根际土壤中微生物和酶活性的影响

利用根际箱在红壤上研究了有机肥对水稻根际有效磷、根际微生物和土壤酶活性的影响。试验结果表明,有机肥明显地提高水稻根际和非根际土壤真菌、放线菌和细菌的数量及土壤有效磷的含量。根际土壤各类微生物的数量大于非根际土壤,表现出明显的根际效应。施用有机肥使根际效应增加,其效应为细菌 放线菌 真菌。有机肥还明显地促进水稻根际无机磷溶解菌和有机磷分解数量以及磷酸酶和脲酶的活性,同时对水稻根际土壤磷转化速率有明显的提高,从而加速了土壤养分的转化。     

黄土丘陵沟壑区典型林地土壤微生物、酶活性和养分特征

通过对陕西吴起县黄土沟壑区退耕还林地不同林分(沙棘、刺槐、油松、小叶杨)根际与非根际土壤养分、酶活性和微生物特征进行研究,比较4种典型林分及退耕草地“根际效应”及根际对养分的截留效应,评价根际效应对土壤特性产生不同改良效果,为黄土沟壑区退耕地人工林科学选择造林树种提供理论支持。研究表明:1根际与非根际土壤中有机质含量、有效磷含量、碱解氮含量和速效钾含量表现出显著差异,有机质、有效磷、速效钾含量均呈现明显的根际聚集现象。2根际土壤微生物数量和土壤酶活性总体高于非根际,仅油松样地中过氧化氢酶活性和小叶杨样地中脲酶活性根际低于非根际。3根际土壤中脲酶活性与细菌和真菌数量相关性达到显著水平,过氧化氢酶活性与真菌相关性达到显著水平;有机质含量与细菌、放线菌数量和脲酶活性相关性达到显著水平;碱解氮、有效磷含量均与细菌、真菌数量和脲酶活性相关性达到显著水平。在非根际土壤中,土壤养分含量与土壤微生物、土壤酶活性的相关性明显降低。4从土壤肥力综合水平看,根际土壤肥力水平综合得分总体上大于非根际土壤,其中根际土壤中沙棘小叶杨油松刺槐草地。沙棘能大幅度提高土壤肥力,具有较好的土壤改良效果。     

石灰土地区几种作物根际与非根际土壤养分特征对比研究——以重庆市中梁山为例

以重庆市中梁山石灰土地区为研究区,选择莴笋、红菜苔、白菜、瓢儿菜和桔子5种不同的作物,通过野外采样和室内实验分析的方法,分别测定了5种作物的根际与非根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾、有机质的含量以及土壤pH值,并进行了对比分析。结果表明,根际与非根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷、速效钾、有机质和pH值之间均表现出显著的差异性（p<0.05）。这5种作物的养分含量除了桔子树的根际土壤速效磷出现亏缺外,其余4种作物根际土壤的全氮、全磷、全钾、水解氮、速效磷以及速效钾都高于非根际土壤,不同作物出现了不同程度的富集现象。另外,根际土壤的pH值均低于非根际土壤;根际土壤有机质含量均高于于非根际土壤。     

樱桃根际土壤特征及其评价

为探讨樱桃植株生长发育对根际土壤因子的影响,评价其根际生态环境,对土壤的pH值、速效养分、酶及微生物等19种指标的根际分布特征和相互关系进行了分析。结果表明,土壤pH值、氧化还原电位(Eh)、碱解氮、蛋白酶、过氧化氢酶、细菌及总菌数表现为根际负效应([R/S)<1],速效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铁、有效锰、有效铜、脲酶、中性磷酸酶、放线菌及真菌表现为根际正效应([R/S)>1],有效锌根际效应不显著。脲酶、中性磷酸酶及蛋白酶3种水解酶活性与pH值及Eh的特征向量和载荷较大,可将其归为同一类综合指标,反映或评价以根际碱解氮为代表的土壤肥力状况。pH值、碱解氮等化学指标,土壤酶、微生物等生物活性指标在一定程度上可反映樱桃根际生态环境状况。     

红壤酸化及石灰改良影响冬小麦根际土壤钾的有效性

【目的】了解初始酸度对石灰改良红壤钾素有效性的效应,为酸化红壤改良提供依据和支撑。【方法】本试验以湖南祁阳典型的第四纪红土为基础,人为调节出土壤pH分别为4.0、4.5、4.8、5.2的土壤。每个酸度土壤的一半加石灰改良至pH 6.0 (石灰改良处理),另一半不变(酸化处理)。以该土壤进行了小麦盆栽试验。每个盆内放入一个尼龙网根袋,并添加供试红壤1.65 kg (根袋中加150 g)。小麦生长80天后收获,调查了小麦生物量和钾吸收量,测定比较了小麦根际和非根际土壤不同形态的钾含量变化。【结果】1)不同酸化土壤冬小麦生物量(地上部和根部)与初始pH显著正相关(P＜0.05),也与钾吸收量显著正相关(P＜0.05)。石灰改良处理冬小麦生物量均显著高于相应的酸化处理,也随初始pH升高而显著升高。2)不同酸化土壤冬小麦根际土壤速效钾随pH升高显著降低,非根际土壤的速效钾含量均显著高于相应的根际土壤(除pH 4.0外)。石灰改良处理根际土壤速效钾含量均显著低于相应的酸化处理,且非根际土壤显著高于对应根际土,非根际土壤速效钾含量随初始pH升高而显著下降。3)不同酸化土壤冬小麦根际土壤钾离子饱和度随pH升高而显著下降,非根际土壤钾离子饱和度则随pH升高呈增加趋势。石灰改良处理土壤各处理根际土钾离子饱和度均显著低于对应的非根际土,同时非根际土钾离子饱和度与酸化处理的变化趋势一致。4)不同酸化处理红壤冬小麦生物量与根际速效钾亏缺量呈极显著正相关(P＜0.01),冬小麦根际土壤速效钾亏缺率和冬小麦吸钾量及根际钾离子饱和度亏缺率均呈极显著正相关(P＜0.01);而石灰改良处理根际土壤速效钾亏缺率则与初始pH呈显著负相关(P＜0.05)。【结论】在本试验的pH范围内,酸化条件下,根际土壤速效钾含量随pH降低而升高,而冬小麦吸钾量及生物量均随pH升高而升高。表明酸化红壤影响冬小麦钾养分吸收的主导因素是土壤的酸度。施石灰降低了土壤的酸度,提高酸化红壤作物产量和吸钾量。红壤施用石灰校正酸化应在pH降到5.0之前进行。酸化红壤石灰改良后,还应注意适量补充钾肥。     

施肥深度对生土地玉米根系及根际土壤 肥力垂直分布的影响

为探明施肥深度对生土地玉米(Zea mays L.)地上部生产力、根系及根际土壤肥力的影响,连续2年以黄土母质生土为供试土壤,采用根管土柱法,以不施肥为对照,研究不同深度(0~20 cm、60~80 cm、100~120 cm、140~160 cm和180~200 cm)施用生物有机肥对玉米地上部生产力及根重、根际土壤酶活性、根际土壤养分含量垂直分布的影响。结果表明:1)在0~200 cm土层范围内,随施肥深度的加深,玉米地上部生产力、总根重等指标均呈先增加后减少的规律。施肥深度在100~120 cm处的玉米总根重(52.3 g)及地上部生产力(361.0 g)最大。2)所有施肥深度的根重垂直分布均呈"T"型,以0~20 cm耕层根重最大,占总根重的50%左右,随根系下延,根重明显递减(P0.05)。施肥深度100~120 cm可以获得最大总根重和0~40 cm耕层根重(27.19 g)。根系N、P和K养分积累适中,平均分别为6.60 g·kg~(-1)、2.38 g·kg~(-1)和8.16 g·kg~(-1)。3)施肥明显提高根际土壤酶活性和养分含量。施肥深度为60~80 cm,0~200 cm土层根际土壤脲酶活性较高,介于0.108~0.354 mg(NH3-N)·g~(-1)(soil)·24h~(~(-1));施肥深度为140~160 cm时,0~200 cm土层根际土壤蔗糖酶活性和速效磷含量较高,分别为12.9~19.6 mg(glucose)·g~(-1)(soil)·24h~(-1)和4.31~6.02 mg·kg~(-1);施肥深度180~200 cm,0~200 cm土层根际土壤有机质含量较高,介于5.55~7.14 g·kg~(-1);施肥深度小于100 cm或大于120 cm,0~20 cm土层根际土壤碱性磷酸酶活性和碱解氮含量较高,分别0.497 mg(phenol)·g~(-1)(soil)·24h~(-1)和25.4 mg·kg~(-1)。4)相关分析表明,在生土地上,不同施肥深度处理下,玉米根重、根系NPK营养、根际土壤酶活性及根际土壤NPK营养密切相关。5)根据FACTOR过程和CLUSTER聚类分析,优化得出改良黄土母质生土地玉米冠-根-土系统的适合施肥深度范围为60~160 cm。本研究结果为通过施肥加快生土熟化提供了新的思路。     

西藏中部退化农田土壤肥力的变化特征及其重建

通过田间定位试验 ,就西藏中部退化土壤化学和生物学肥力的变化等进行了研究。结果表明 ,无肥状态下土壤养分的变化具有极大的不平衡性 ,不同土层全钾、有效钾的下降速率均甚显著。有机肥 ,特别是有机—无机肥在促进土壤细菌繁殖和土壤有机质形成、改善腐殖质结构等方面具有显著作用 ,CEC、交换性盐基总量以及土壤氮、磷库容及其有效性亦呈明显提高 ,全钾、有效钾的亏缺程度逐渐下降 ,土壤氮、磷、钾的年均平衡量与其年均变化量间均呈不同程度的正相关 ,但土壤微生物区系仍处于极不协调的状态。在有机肥持续投入的基础上 ,增施氮肥、适施磷肥、重施钾肥对退化土壤的肥力恢复与重建具有重要作用     

Seedball‐induced changes of root growth and physico‐chemical properties—a case study with pearl millet

Seedball is a cheap “seed‐pelleting‐technique” that combines local materials, seeds and optionally additives such as mineral fertilizer to enhance pearl millet (Pennisetum glaucum (L.) R. Brown) early growth under poor soil conditions. The major objective here was to study the mechanisms behind positive seedball effects. Chemical effects in the rhizosphere and early root development of seedball‐derived pearl millet seedlings were monitored using micro‐suction‐cups to extract soil solutions and X‐ray tomography to visualize early root growth. Pearl millet (single seedling) was grown in soil columns in a sandy soil substrate. Root and shoot biomass were sampled. X‐ray tomography imaging revealed intense development of fine roots within the nutrient‐amended seedball. Seedball and seedball+NPK treatments, respectively, were 65% and 165% higher in shoot fresh weight, and 108% and 227% higher in shoot dry matter than the control treatment. Seedball+NPK seedlings showed promoted root growth in the upper compartment and 105% and 30% increments in root fresh and dry weights. Soil solution concentrations indicate that fine root growth ass stimulated by release of nutrients from the seedballs to their direct proximity. Under real field conditions, the higher root length density and finer roots could improve seedlings survival under early drought conditions due to better ability to extract water and nutrients from a greater soil volume.     

Localized application of sewage sludge improved plant nitrogen and phosphorus uptake by rhizobox‐grown spring wheat

Sewage sludge (SS) can be used as an alternative fertilizer in agriculture. It is normally broadcasted and plowed into soil, but it is not clear if it has a potential as a placement fertilizer. A rhizobox experiment was conducted to investigate the placement effect of SS and mineral nitrogen (N) fertilizer on shoot and root growth as well as nutrient uptake of spring wheat (Triticum aestivum L.). The treatments included localized SS, mixed SS, localized SS and ammonium, localized ammonium, and a control without addition of SS and ammonium to examine the effect of SS placement and, further, if ammonium co‐localization would enhance the placement effect. The results show that SS fertilization improved soil N and P availability, which significantly increased plant N and P uptake and enhanced shoot growth, while root length was significantly reduced compared to the control. Localized SS increased root proliferation in the placement region, resulting in enhanced uptake of P from the SS patch compared to homogenous application. However, co‐localized application of ammonium with SS significantly depressed plant shoot and root growth. Localized ammonium markedly restricted root proliferation in the placement region and reduced soil pH in both bulk soil and placement region, contributing to decreased nutrient uptake and plant growth.     

三种施肥模式对石灰性土壤培肥的影响

试验在中国科学院封丘农业生态实验站的石灰性潮土上进行 ,在氮、磷、钾固定用量和比例的基础上 ,选定全施有机肥、全施化肥、有机肥和无机肥配合施用三种处理。结果表明 ,这三种施肥模式都显著地提高了土壤全氮和速效氮、土壤全磷和有效磷、土壤全钾和速效钾含量。有机肥在提高土壤全氮和速效氮含量方面效果明显优于无机肥 ,对土壤速效磷含量的影响也高于无机肥 ,但是对土壤全磷含量的增加效应上不如无机肥大。无论是有机肥中的钾还是无机肥中的钾 ,对土壤全钾的贡献没有明显的差别 ;但是在土壤速效钾方面 ,无机肥中的钾对其影响大于有机肥中的钾。有机肥和无机肥的配合施用是提高石灰性潮土土壤肥力更好的方法。     

石灰性土壤施磷、铁对柠条生长及根际土壤环境的影响

采用随机区组和裂区设计,通过盆栽和根箱模拟试验研究了石灰性土壤,在水分充足的条件下施磷及磷、铁对柠条生长发育及根际土壤养分有效性的影响。盆栽试验结果表明,柠条的生物产量随着施磷水平的增加而增加;在低磷或磷胁迫条件下,柠条的地上部生长受到抑制,根冠比增大,土壤pH值迅速降低。根箱模拟试验发现,不同的铁、磷施肥配比对柠条生物产量的影响不同,当磷和铁的施用量分别为P2O50.15 g kg-1 和FeSO4·7H2O0.03g kg-1时能明显提高柠条的生物量。不同铁、磷配比对柠条根际土壤有效磷含量影响的根际范围是0-6 mm之间,在此范围内供试土壤有效磷含量随距离快速下降,并与根际土壤pH值呈反比。柠条对根际土壤pH的调控主要受磷水平的影响,而施铁水平对根际和根外土壤pH值的影响比较小。     

水氮耦合对黍稷幼苗形态和生理指标的影响

盆栽试验条件下,研究水氮耦合对黍稷幼苗形态和生理指标的影响。结果表明,在供水量相同条件下,黍稷幼苗株高、叶面积、根系总表面积、总体积与总根长均随施氮量的增加而增加,供水量相同时根冠比随施氮量增加而降低;施氮量相同条件下随灌水量的增加黍稷幼苗各指标呈相似变化趋势,各处理与对照差异均达到了显著水平。不同的水氮处理组合,黍稷叶片叶绿素含量差异显著,以高水高氮的W3N3处理[土壤田间持水量70%~80%,尿素用量4.6 g.kg 1(土)]为最大值,低水低氮的W1N1处理[土壤田间持水量30%~40%,尿素用量为0 g.kg 1(土)]为最小值;灌水量相同,叶绿素含量随施氮量增加而增加;施氮量相同,叶绿素含量也随灌水量增加而增加,水分和氮素对叶片叶绿素含量的影响表现为明显的协同效应;黍稷幼苗叶片电解质外渗率的变化趋势则相反。黍稷根系超氧化物歧化酶活性以低水中氮的W1N2处理[土壤田间持水量30%~40%,尿素用量2.3 g.kg 1(土)]为最高,达213.71 U.g 1(FW);W3N3最低,为72.93 U.g 1(FW)。水分相同条件下黍稷幼苗根系过氧化物酶活性、丙二醛含量、可溶性糖含量均随施氮量的增加而降低,施氮量相同时则随灌水量的增加而降低。根系活力则相反,且各处理间差异均达到显著水平。在干旱胁迫条件下,适当的增施氮肥可以提高苗期黍稷的叶绿素含量和根系活力,增加根系总表面积、总体积与总根长,降低根系丙二醛含量,在一定程度上缓解干旱胁迫的影响。