间作修复对玉米镉含量影响的整合分析

  【目的】  分析间作修复对镉(Cd)污染农田玉米Cd含量影响,旨在为实现污染农田边生产边修复提供基础支撑。  【方法】  本研究以“玉米”、“Cd”、“间作”为关键词,在“中国知网”和“Web of Science”数据库检索2006—2020年期间发表的文献,筛选出符合要求的文献33篇,获得数据770组。以玉米单作为对照,利用整合分析(meta-analysis)方法揭示间作修复对玉米Cd含量影响,明确间作植物种类、玉米品种、土壤性质和栽培措施等因素的综合效应。  【结果】  与单作玉米相比,大田间作修复能显著降低玉米籽粒、茎叶和根Cd含量,尤其对籽粒Cd抑制作用最显著。蜈蚣草+籽粒苋、蜈蚣草、籽粒苋和龙葵等间作植物对玉米籽粒Cd含量有显著抑制作用;东单、海禾28和绿玉269等玉米品种籽粒Cd含量也显著受间作修复抑制。在弱酸性或中性土壤上,间作修复对玉米籽粒Cd的抑制作用增强;无论是安全利用类还是严格管控类农田,间作修复均能显著降低玉米籽粒Cd含量;间作行距对玉米籽粒和茎叶Cd含量影响不显著,但0～30 cm行距显著降低根Cd含量。盆栽间作修复涉及到的间作植物以及玉米品种较多,Meta分析结果表明,盆栽间作修复对玉米Cd含量降低作用不显著;此外,间作植物鸡眼草、黑麦草和苜蓿,以及主栽作物金珠蜜等间作修复效果在大田或盆栽试验下差异较大。  【结论】  间作修复可以显著降低玉米Cd含量,提高Cd污染玉米农田修复效率。选用合适的主栽玉米品种和间作修复植物是提高间作修复效果的重要因素;间作行距及土壤pH、Cd含量等因素对修复效果影响还需深入探讨。     

不同氮肥类型及配施壳聚糖对八宝景天修复镉污染土壤的强化效果

  【目的】  八宝景天 (Hylotelephium spectabile) 是研究最多的修复Cd污染土壤的植物之一，但还需进一步提高其修复效率以增加其实际应用价值。本研究比较分析了不同氮肥类型以及螯合剂对污染土壤上八宝景天Cd吸收转运的影响及其作用机制，以期为强化八宝景天Cd修复效率提供科学依据和技术支持。  【方法】  采用八宝景天进行了盆栽试验，供试土壤为采自四川绵竹的潴育水稻土和广西阳朔的棕色石灰土，两个土壤Cd含量均超过我国农田土壤污染风险筛选值。在氮磷钾肥料施用量一致的条件下，设置生理中性的碳酸氢铵 (NH₄HCO₃)、生理酸性氯化铵 (NH₄Cl)、生理碱性氨水 (NH₃·H₂O) 以及NH₄HCO₃配施壳聚糖4个处理。八宝景天生长20天后，测定根、茎、叶生物量和Cd含量，并测定了根际土壤pH、有效态Cd含量以及不同形态Cd含量。  【结果】  NH₄Cl较NH₄HCO₃处理降低了两种土壤根际pH，提高了有效态Cd含量。NH₄HCO₃配施壳聚糖处理对根际土壤酸化效果强于NH₄Cl处理，潴育水稻土和棕色石灰土两种土壤根际有效态Cd含量分别较NH₄Cl处理提高18.6%和15.5%。此外，与施用NH₄HCO₃相比，NH₄Cl提高了两种土壤水溶态和弱酸提取态Cd含量，而NH₄HCO₃配施壳聚糖处理虽使水溶态Cd含量增加，但由于壳聚糖与土壤中Cd形成稳定性较强的络合物，同时促进了八宝景天对弱酸提取态Cd的吸收，因此其根际弱酸提取态Cd含量无显著差异。NH₄HCO₃、NH₄Cl和NH₃·H₂O 3种氮肥类型对八宝景天生长和Cd吸收转运的促进作用无显著差别，而NH₄HCO₃配施壳聚糖则使八宝景天生物量较其他施氮处理显著提高了29.6%～79.8%，同时NH₄HCO₃配施壳聚糖对八宝景天Cd吸收转运的促进作用受土壤类型、理化性质和污染程度的影响，对棕色石灰土上八宝景天各部位Cd含量、生物富集系数和转运系数分别提高了16.0%～143.4%、45.8%～137.5%和25.3%～81.6%，而在潴育水稻土上促进作用均较小。  【结论】  在施氮量一致的情况下，施用生理酸性氮肥有利于促进八宝景天Cd吸收，肥料和壳聚糖配施可能是强化八宝景天Cd修复效率的有效措施。其强化效果在中性偏碱性土壤上好于在酸性土壤上。     

不同辣椒品种镉吸收积累能力及关键期研究

  【目的】   比较不同辣椒品种植株Cd的吸收和积累动态差异,明确Cd积累关键期,为生产上规避辣椒Cd积累提供技术支持。   【方法】   以8个辣椒品种为材料进行了田间小区试验,供试土壤全镉含量为0.194 mg/kg。在辣椒苗期 (移栽当天)、壮苗期 (移栽后32 天)、结果期 (移栽后65 天)、成熟期 (移栽后111天) 采样,分析辣椒植株根、茎、叶及果实生物量、Cd含量,计算不同组织间的Cd运转系数。   【结果】   供试8个品种分为菜椒和朝天椒两类。4次采集的样品,叶部Cd含量均为菜椒 > 朝天椒,果实Cd含量在结果期菜椒高于朝天椒,成熟期朝天椒显著高于菜椒。朝天椒果实以品种艳椒425的Cd含量最低,菜椒以品种苏椒5号Cd含量最低。壮苗期为辣椒植株Cd的快速积累期,朝天椒根、茎和叶Cd含量移栽后0到32天分别增加了14.9、51.2和51.9倍,菜椒分别增加了8.9、25.6和39.9倍。结果期Cd积累变缓,移栽后65天朝天椒根、茎和叶Cd含量比移栽后32 天分别增加了0.35、0.55和–0.13倍,菜椒分别增加了0.20、0.01和–0.29倍;成熟期 (移栽后111 天) 朝天椒根、茎和叶Cd含量比结果初期 (移栽后65天) 分别增加了–0.29、0.44和–0.40倍,菜椒分别增加了–0.34、–0.14和–0.32倍。不同辣椒品种Cd在植株内的转运能力有差异,4次采样根–茎Cd转运效率菜椒 > 朝天椒,而茎–叶、叶–果和茎–果Cd转运效率则是朝天椒 > 菜椒。辣椒果实Cd积累量与壮苗期茎的Cd含量呈极显著正相关 (P < 0.01),与茎–果、叶–果Cd转运效率显著相关 (P < 0.05)。   【结论】   壮苗期前 (移栽后0～32天) 为辣椒植株Cd的快速积累期,该时期辣椒根茎叶中的Cd含量可以增加数十倍,进入结果期Cd含量的增加速率大大降低。壮苗期辣椒茎的Cd含量与果实Cd积累量呈极显著相关。菜椒根中的Cd向茎的转运能力较强,而朝天椒茎叶中的Cd向果实中转运能力较强,因而,朝天椒果实Cd积累能力高于菜椒。     

间作分蘖洋葱对番茄氮素吸收和根际土壤微生物多样性的影响

  【目的】  间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本研究通过解析间作分蘖洋葱条件下番茄根际土壤中氮吸收和微生物多样性的变化,旨在揭示间作对番茄氮营养改善的生物学机制。  【方法】  设计田间和盆栽两个试验,田间试验设番茄单作、分蘖洋葱(农安)与番茄间作和分蘖洋葱(五常)与番茄间作共3个处理,测定番茄的生长指标、氮吸收量及产量,阐明间作对番茄养分吸收、分配及产量的影响。盆栽试验设番茄单作、分蘖洋葱(五常)单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。对番茄及分蘖洋葱的根际土壤中铵态氮、硝态氮含量及土壤酶活性测定,并采用Miseq高通量测序技术分析土壤细菌和真菌多样性变化,旨在阐明间作对根际土壤养分环境的影响。  【结果】  1) 间作后,番茄株高显著增加,番茄产量提高了8.49%～16.92%。2) 间作分蘖洋葱两品种番茄各测定指标表现为相似的变化规律。间作60天,番茄干重显著增加,间作后番茄干物质向根分配指数降低,而向地上分配指数增加,其中向茎叶分配指数降低,而向果分配指数增加。间作90天,均显著提高了氮养分向根和茎分配,而降低了氮养分向叶中分配。3) 间作37天后,番茄根际土壤中铵态氮含量显著增加,硝态氮含量显著降低,间作改变土壤铵态氮和硝态氮比例,促进了番茄的氮吸收。番茄根际土壤中脲酶和脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照,间作分蘖洋葱根际土壤脱氢酶活性显著高于单作和无苗对照。4)间作分蘖洋葱处理提高了放线菌纲、拟杆菌纲 、黄杆菌纲、绿菌纲、绿弯菌纲、厌氧绳菌纲、异常球菌纲、芽孢杆菌纲、梭菌纲、柔膜菌纲、浮霉菌纲、α-变形菌纲、丰佑菌纲的丰度,其中间作分蘖洋葱提高了番茄根际土壤芽孢杆菌属(Bacillus)、假单胞菌属(Pseudomonas)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)等细菌的相对丰度。间作提高了番茄根际土壤青霉菌属(Penicillium)、曲霉菌属(Aspergillus)和毛壳菌属(Chaetomium)等真菌的丰度,但却降低了散囊菌属(Eurotium)和梭孢壳属(Thielavia)的丰度。间作番茄根际土壤微生物菌群结构的改变可能是促进番茄氮养分吸收的关键因素之一。  【结论】  间作两种分蘖洋葱均增加了番茄株高和干重,间作提高了番茄的氮吸收量和产量,降低了氮养分向叶中分配,而升高了氮养分向根和花果中分配,提高氮的利用。同时,间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤细菌和真菌菌群结构,改善了土壤氮有效性,促进了番茄的氮吸收,为番茄产量的提高奠定了营养基础。     

间作和施氮对小麦和蚕豆籽粒淀粉及蛋白质含量的影响

  【目的】  探明小麦/蚕豆间作下作物籽粒淀粉和蛋白质含量的变化特征及其对氮肥施用的响应。  【方法】  小麦/蚕豆间作田间试验于2019和2020年在云南昆明进行,供试小麦品种为云麦52 (Triticum aestivum L.),蚕豆品种为玉溪大粒豆(Vicia faba L.)。种植模式包括小麦单作、蚕豆单作、小麦蚕豆间作。每个种植模式均设4个施氮水平,小麦分别为N 0、90、180、270 kg/hm2,蚕豆分别为N 0、45、90、135 kg/hm2。成熟期测定了小麦和蚕豆籽粒淀粉和蛋白质含量。  【结果】  随着氮肥施用量的增加,单作、间作小麦籽粒的淀粉含量均显著降低。在4个施氮水平下,2019和2020年间作小麦较单作小麦籽粒总淀粉含量分别提高了10%和22%,支链淀粉含量分别提高了5%和18%,直链淀粉含量分别提高了18%和28%。间作蚕豆相较于单作蚕豆显著降低了籽粒支链、直链和总淀粉含量,且年际间变异较大。2019和2020年间作小麦籽粒总蛋白含量较单作小麦分别提高了5%和6%,醇溶蛋白含量分别提高了9%和15%;蚕豆间作也较单作提高了两年的蚕豆籽粒球蛋白含量和2019年的醇溶蛋白含量,但对蚕豆籽粒总蛋白及其它蛋白组分含量无明显影响。  【结论】  小麦蚕豆间作有利于提高小麦籽粒蛋白质和淀粉含量,而对蚕豆籽粒蛋白质含量几乎无影响,因此,间作是一种具有品质优势的种植模式。     

调理剂配合紫云英还田降低水稻土镉的生物有效性

  【目的】  研究紫云英(Astragalus sinicus L.)还田及配施石灰或生物炭等不同土壤调理剂,对镉(Cd)污染水稻土中Cd有效性及水稻吸收转运Cd的影响,以期为我国南方Cd污染稻田的修复和水稻的安全生产提供理论依据和技术支撑。  【方法】  盆栽试验在湖南省土壤肥料研究所科研实验基地进行,供试土壤为重度污染的水稻土 (总镉 1.27 mg/kg、有效镉0.15 mg/kg)。以水稻收获后冬闲为对照(CT),设冬季种植并翻压等量紫云英3个处理:紫云英单独还田(GM)、紫云英还田+石灰(GL)、紫云英还田+生物炭(GB)。在水稻分蘖期和成熟期,测定土壤主要理化性质和有效Cd含量,测定水稻各器官吸收和富集Cd量,并于成熟期测定水稻产量。  【结果】  1) GM处理提高了水稻分蘖期土壤有效Cd含量和水稻根部Cd富集系数,但GM处理降低了分蘖期水稻茎叶Cd含量,对稻米中Cd含量没有显著影响;GM处理对水稻成熟期土壤pH无显著影响,但提高土壤微生物量碳(MBC)的效果最好(P<0.05)。2) GL处理和GB处理均显著提高了土壤pH,降低了土壤Cd活化率和有效Cd含量,两处理分别平均降低了分蘖期水稻根部Cd累积量55.4%和57.8%。与紫云英单独还田(GM)相比,紫云英配施石灰还田(GL)减少了稻米中Cd的累积量,而紫云英配施生物炭还田(GB)提高了成熟期水稻根部Cd富集系数和茎叶–籽粒的Cd转运系数,导致水稻籽粒中Cd含量(0.08 mg/kg)显著高于对照(低于国家稻米Cd含量标准)。3)冗余分析(RDA)和随机森林模型预测结果显示,土壤pH、可溶性有机碳(DOC)和土壤有效磷(AP)是决定土壤Cd生物有效性的最重要的环境因子。  【结论】  紫云英还田提高了水稻产量,配施石灰或生物炭还田可通过提高土壤pH而有效降低土壤有效Cd含量。紫云英配施石灰可减少稻米中的Cd含量,而紫云英配施高量生物炭则会增加稻米Cd污染的风险。     

不同铁营养状况下间作小麦对花生吸收Cd的影响

采用温室土壤盆栽实验,研究不同铁营养条件下间作小麦对2个品种花生吸收积累Cd的影响。结果表明,铁营养状况对白沙1016和花育20生物量的影响不显著。两品种花生根际土壤有效Cd含量在间作不缺铁时最高,分别为0.27,0.31mg/kg。单作时,白沙1016和花育20地上和根系Cd含量均高于间作处理,但差异不显著;而间作时,缺铁的白沙1016、花育20在根系Cd含量与不缺铁处理相比显著降低,分别减少了39.0%和34.3%。土壤铁营养对单作花生植株Cd迁移率影响较小;间作条件下,与不缺铁处理相比,土壤缺铁导致Cd的迁移率显著提高,白沙1016、花育20的Cd迁移率分别增加了1.1倍和0.6倍。间作时小麦根际Cd含量低于单作,并且在缺铁条件下,与花育20间作时小麦根系Cd含量最少为7.92mg/kg。单作时花生Cd的积累量均小于小麦;竞争吸收Cd的能力表现为白沙1016小麦花育20;缺铁间作模式下作物Cd的积累量最少。同时,小麦和花生间作模式可以减少2种作物对Cd的积累,从而可降低人类摄取重金属Cd的风险。     

不同磷水平下小麦蚕豆间作对根际有效磷及磷吸收的影响

【目的】探明不同磷水平下小麦–蚕豆间作对根际有效磷含量及作物磷吸收量的影响,提高磷肥利用率。【方法】2015—2016和2016—2017两季田间试验在云南农业大学试验基地耕作红壤上进行,供试小麦品种为云麦-52,蚕豆品种为玉溪大粒豆。设施P2O5 0 (P0)、45 (P45)和90 kg/hm^2 (P90)三个水平,和单作(M,包括小麦单作MW和蚕豆单作MF)和间作(I)两种种植模式。每季在小麦分蘖期、拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期,蚕豆分枝期、开花期、结荚期、籽粒膨大期、收获期采取根际土样测定有效磷含量。在小麦蚕豆收获期测定单、间作小麦、蚕豆产量,并测定作物地上部磷含量。计算土地当量比(LER)来衡量间作优势,并用磷肥农学利用率来反映磷肥的吸收效率。【结果】与单作相比,在P0、P45、P90水平下,2016年间作种植显著提高了小麦籽粒产量12.5%、21.7%和17.3%,2017年间作蚕豆产量较单作分别降低了16.8%、11.7%和8.2%。三个磷水平下,小麦–蚕豆间作具有产量优势,土地当量比(LER)为0.95~1.18。与常规施磷水平(P90)下的单作相比,小麦–蚕豆间作条件下,磷肥减施1/2 (P45)并未降低小麦和蚕豆产量。间作种植对小麦根际有效磷含量无显著影响(除2016年成熟期外),但2017年,在蚕豆分枝期、开花期、结荚期,间作则分别降低蚕豆根际有效磷含量20.8%、44.5%和18%。与P90单作相比,间作P45处理几乎不会降低小麦、蚕豆根际有效磷含量。小麦、蚕豆磷吸收量主要受磷水平的调控,种植模式对小麦和蚕豆磷的吸收量及磷肥农学利用率均没有影响。【结论】在本试验条件下,小麦–蚕豆间作提高了小麦籽粒产量,降低了蚕豆产量;间作种植主要是改变了蚕豆生育前期根际有效磷含量,但对作物的磷吸收量没有影响。小麦–蚕豆间作具有减施磷肥、维持作物产量和根际土壤有效磷的潜力。     

伴矿景天间作方式对辣椒根围土壤镉迁移与有效性的影响

为明确伴矿景天间作模式对辣椒植物根系周围土壤镉(Cd)迁移与可利用风险的影响,于2019年在贵州省遵义市新蒲新区进行田间试验,设置伴矿景天或辣椒单作、伴矿景天条带式间作辣椒(间作1)、伴矿景天交叉式间作辣椒(间作2)、伴矿景天混合式间作辣椒(间作3)等5种种植模式,收获期采集辣椒根系周围土壤样品,测定土壤各形态Cd含量和土壤pH、有机质、全量和有效氮磷钾以及球囊霉素(GRSP)含量。结果表明,与辣椒单作相比,间作2和间作3使辣椒根系周围土壤酸溶态Cd显著降低39.6%和41.5%(P0.05),可还原态Cd含量显著降低23.9%和29.0%(P0.05)。同时也降低了土壤Cd迁移和植物可利用风险,其中间作2和间作3处理土壤Cd迁移性分别降低25.8%和34.2%,可利用性分别降低11.6%和26.9%。3种伴矿景天间作方式显著提高了土壤易提取球囊霉素含量,分别提高24.5%、39.9%和40.6%(P0.05);间作2和间作3处理显著增加土壤总球囊霉素含量,分别增加51.7%和86.7%(P0.05)。冗余分析表明,土壤环境因子对土壤Cd迁移和可利用风险影响重要性排序为总提取球囊霉素速效钾pH易提取球囊霉素全钾全磷全氮碱解氮有效磷有机质,土壤总提取球囊霉素、速效钾是影响土壤Cd迁移性和可利用性的关键调控因子。综上所述,伴矿景天间作措施显著降低了辣椒根系周围土壤Cd迁移和可利用风险,其中交叉式间作和混合式间作效果优于条带式间作。     

不同磷水平下玉米-大豆间作对红壤无机磷组分及有效磷的影响

通过2年盆栽试验，探讨不同磷水平下玉米–大豆间作根际土壤无机磷组分、土壤有效磷含量及作物磷吸收的差异，明确土壤无机磷组分、土壤有效磷与作物磷吸收之间的相互关系。试验设置玉米单作、大豆单作、玉米–大豆间作3种种植方式以及3个P2O5施用水平(0、50、100 mg/kg，分别记作P0、P50、P100)，共9个处理。结果表明：与单作相比，2018年和2019年在P0、P50和P100水平下，间作显著提高玉米和大豆的籽粒产量，并显著提高玉米和大豆植株的磷素吸收量。与常规施磷水平(P100)下的单作处理相比，玉米–大豆间作在磷肥减少50%(P50)的条件下，并未降低玉米和大豆的磷吸收量与籽粒产量。3个磷水平下，间作提高了玉米和大豆根际土壤有效磷含量，而降低了根际土壤总无机磷以及Fe-P、Al-P、Ca-P、O-P的含量；同时适当增施磷肥显著提高了玉米和大豆根际土壤总无机磷及各无机磷组分的含量。本试验条件下，间作促进土壤中Fe-P、Al-P、Ca-P和O-P的活化(尤其是Fe-P)，是低磷胁迫下间作土壤有效磷含量与作物磷吸收量增加的重要原因。玉米–大豆间作具有节约磷肥、维持作物产量及根际土壤有...     

西北小麦与豆科绿肥间作体系箭筈豌豆和毛叶苕子生物固氮效率及氮素转移特性

  【目的】  箭筈豌豆、毛叶苕子与春小麦间作是西北地区推广的新型种植制度。利用15N自然丰度法，研究小麦间作对该系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，以期为该系统养分管理提供科学依据。  【方法】  在青海西宁和甘肃武威两地分别进行盆栽试验，供试绿肥包括箭筈豌豆和毛叶苕子，设置小麦单作、绿肥单作、小麦||绿肥间作等共5个处理，所有处理不施用氮肥，利用15N自然丰度技术，分析箭筈豌豆、毛叶苕子的生物固氮量及其向小麦的氮素转移量，调查了不同种植模式下小麦和绿肥作物的生物量，分析了影响绿肥生物固氮的因素。  【结果】  与单作相比，间作处理明显降低两地小麦和豆科绿肥的地上部干物质量，但间作系统中地上部干物质量土地当量比均大于1。间作后，小麦和箭筈豌豆、毛叶苕子的氮素积累量显著下降 (西宁小麦除外)，但绿肥单作、小麦||绿肥间作模式下总氮素积累量均明显高于小麦单作。与单作相比，间作豆科绿肥的生物固氮效率无明显改变，但固氮量显著降低 (武威毛叶苕子除外)，其中，西宁、武威两地间作箭筈豌豆的生物固氮量 (0.24、0.48 g/pot) 较单作 (0.88、0.78 g/pot) 分别显著降低了82.1%和38.5%，西宁间作毛叶苕子的生物固氮量 (0.38 g/pot) 较单作 (0.81 g/pot) 显著降低了51.2%。西宁毛叶苕子的生物固氮效率和生物固氮量均显著高于武威；两地箭筈豌豆的生物固氮效率差异不大，间作下的生物固氮量在武威较高。间作条件下，两种豆科绿肥生物固定的氮素均可向小麦转移，西宁、武威两地箭筈豌豆氮素转移量分别为0.13、0.19 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的31.6%和24.7%；毛叶苕子的氮素转移量分别为0.09、0.06 g/pot，分别占间作小麦吸氮量的23.8%和11.4%。路径分析结果表明，地上部干物质量是影响生物固氮量和氮素转移量的最主要因素。  【结论】  在不施氮肥条件下，间作小麦对豆科绿肥生物固氮效率无明显影响，但显著降低豆科绿肥的地上部生物量，进而降低总的生物固氮量。间作春小麦吸氮量的11.4%～31.6%来自于豆科绿肥，箭筈豌豆向小麦的氮素转移能力强于毛叶苕子。品种和生长环境都会影响豆科绿肥的总生物固氮量，因此，还需进一步研究与小麦间作的豆科绿肥的种类和品种，以提高间作绿肥对小麦的氮素转移效率。     

施磷水平对玉米大豆间作系统氮素吸收与分配的影响

  【目的】  研究施磷对玉米大豆间作系统氮素吸收、分配和间作优势的影响,为优化玉米与大豆间作系统氮、磷养分管理提供参考。  【方法】  两年盆栽试验设置3种种植方式:玉米单作、大豆单作、玉米与大豆间作;4个P₂O₅施用水平:0、50、100、150 mg/kg,分别以P0、P50、P100和P150表示。在玉米小喇叭口期、大喇叭口期、孕穗期、成熟期及大豆分枝期、开花期、结荚期、成熟期进行采样,分析玉米、大豆各器官氮素吸收、分配以及氮吸收间作优势对施磷的响应。  【结果】  与单作相比,在P0、P50、P100和P150水平下,2019年间作玉米和大豆籽粒生物量分别显著提高了38.2%～111.8%和22.2%～31.4%,2020年分别显著提高了38.2%～121.1%和13.0%～31.1%。在4个磷水平下,玉米大豆间作土地当量比 (LER) 为1.31～1.72。与P100水平下单作处理相比,在磷肥减施1/2 (P50水平) 条件下,玉米大豆间作并未降低玉米和大豆的籽粒生物量。间作种植提高了玉米与大豆叶、茎、根与籽粒等各器官氮素吸收量,显著提高了间作体系氮素吸收量,并促进了氮素向玉米籽粒的分配,却降低了氮素向大豆籽粒的分配。与P0水平相比,施磷进一步提高了间作体系玉米与大豆各器官的氮素吸收量,提高了间作体系氮吸收量与氮吸收间作优势,并促进了氮素向玉米籽粒的分配。与P100水平的单作相比,间作P50水平不会降低玉米与大豆植株的氮素吸收量与利用率。  【结论】  玉米与大豆间作具有明显的产量优势,土地当量比介于1.31～1.72之间。施磷可显著提高间作玉米和大豆的氮吸收量,并促进氮素向玉米籽粒的分配,具有明显的氮吸收间作优势。施磷水平调节玉米和大豆对养分的竞争能力,适宜的磷肥水平可缓解二者之间对氮素营养的竞争,获得更高的氮肥利用率。     

适量施磷有效提高苋菜对镉污染土壤的修复能力

  【目的】  土壤性质和化肥施用均影响作物对重金属污染土壤的修复效果。探究不同磷肥施用量对苋菜镉 (Cd) 吸收和累积的影响，为通过养分管理减少作物对重金属的积累提供依据。  【方法】  以苋菜 (Amaranshus mangostanus L.) 为供试作物，以黄棕壤和赤红壤为供试土壤进行盆栽试验。在两个供试土壤中，加入分析纯CdCl₂?2.5H₂O (Cd 15 mg/kg土), 平衡一个月后，用于苋菜栽培。设置5个磷肥（P）施用水平:0 (CK)、50、100、200、400 mg/kg土，以磷酸二氢铵 (分析纯) 加入。苋菜生长45天后收获，调查地上部和根部生物量，分析其磷、镉含量，并测定土壤中DTPA提取的有效态Cd含量。  【结果】  施用磷肥能提高苋菜的生物量，随着施磷量的增加，苋菜生物量也随之增加，且各处理均与CK处理差异显著。在黄棕壤上，苋菜地上部生物量增幅为9.2%～39.0%，根部为4.0%～15.0%；在赤红壤上，苋菜地上部增幅为7.7%～46.0%，根部为10.0%～100.0%。苋菜Cd含量与CK处理相比均显著降低，在黄棕壤上，苋菜地上部和根部Cd含量的降幅分别为7.4%～50.2%和7.9%～58.8%；在赤红壤上，降幅分别为9.9%～55.8%和21.7%～66.0%。苋菜Cd累积量与CK处理相比均呈上升趋势，黄棕壤上苋菜地上部和根部Cd累积量的增幅分别为36.2%～54.3%和7.4%～38.9%；在赤红壤上，增幅分别为34.3%～62.8%和5.4%～55.4%。当施磷量为P 50 mg/kg土时，苋菜地上部、根部在黄棕壤和赤红壤上的Cd累积量均最大。施磷降低了土壤中镉的生物有效性。随着施磷量的增加，土壤有效态Cd含量显著降低，黄棕壤上的降幅为0.9%～7.2%，赤红壤上的降幅为1.2%～7.9%。植株体内Cd含量与磷含量之间存在一定的负相关性。  【结论】  施用磷肥显著提高苋菜的生物量，同时降低土壤中有效态镉的含量。虽然施磷肥显著降低了苋菜地上部和根部的Cd含量，但显著提高的生物量有效增加了苋菜对土壤Cd的总吸收和累积量，提高了其对镉污染土壤的植物修复效率。盆栽结果表明，在镉浓度为15 mg/kg 土的黄棕壤和赤红壤上，磷肥施用量为50 mg/kg土时修复效果最佳。     

低磷环境下接种丛枝菌根真菌促进紫花苜蓿生长和磷素吸收的机理

  【目的】  磷极易被土壤吸附和固定,导致土壤中磷有效性较低。研究接种丛枝菌根真菌 (arbuscular mycorrhizal fungi, AMF) 和低磷处理两者交互对紫花苜蓿生长和磷吸收的影响,为提高碱性土壤中磷肥利用率提供理论依据。  【方法】  以黄绵土和紫花苜蓿 (Medicago sativa) 为试验材料进行盆栽试验。在施磷0、5、20 mg/kg (P0、P5、P20) 3个水平下,分别设接种和不接种丛枝菌根 Glomus mosseae BGC YN02 (+AMF、–AMF) 处理。植物生长120天后测定植株生物量、磷吸收量、AMF侵染率以及根际和非根际土壤的pH、土壤碱性磷酸酶活性、土壤有效磷含量、土壤微生物生物量磷,分析根际有机酸的组成与含量。  【结果】  +AMF处理中植物根系被AMF侵染,且施磷水平对侵染率没有显著影响;施磷和+AMF处理显著提高了植株地上部、地下部生物量以及磷含量,其中P20+AMF处理生物量和磷含量最高;根际有机酸总量随施磷水平上升而显著降低,但+AMF处理有机酸总量高于–AMF处理,其中柠檬酸和乙酸含量的变化较为明显;施磷和+AMF显著降低土壤碱性磷酸酶活性,增加土壤有效磷含量和微生物生物量磷,且低磷环境 (P0、P5) 下根际土壤碱性磷酸酶活性和微生物生物量磷均显著高于非根际土;P20处理显著降低磷利用效率和磷肥利用率,+AMF处理显著提高磷肥利用率。  【结论】  碱性土壤 (黄绵土) 中,AMF和紫花苜蓿根系能建立较好的共生关系,低施磷水平 (施磷量 ≤ 20 mg/kg) 对AMF侵染率没有显著影响。施磷和接种AMF均可以显著促进紫花苜蓿生长和磷吸收。低磷环境下,接种AMF可以扩大植物根系吸收范围,同时增强根际土壤碱性磷酸酶活性,促进根系分泌有机酸,特别是乙酸和柠檬酸,从而提高磷肥利用率。     

豆科绿肥替代化学氮肥促进柑橘幼苗生长和氮素吸收

  【目的】  果园豆科绿肥还田是实现有机肥替代化肥的重要途径。研究不同绿肥替代化学氮肥比例对柑橘幼苗生长、氮素吸收、根系形态及土壤微生物量的影响,以期为柑橘减施氮肥和实现绿色有机生产提供理论依据。  【方法】  以1年生柑橘(Citrus reticulate L.)幼苗为材料进行盆栽试验,供试绿肥为拉巴豆(Dolichos lablab L.)和印度豇豆(Vigna sinensis Hayata)。在相同氮磷钾养分施用量下,设置5个绿肥氮替代比例:0 (100%F)、25% (25%G+75%F)、50% (50%G+50%F)、75% (75%G+25%F)和100% (100%G),磷钾量不足时由化肥补齐。在柑橘抽春梢期测定其各部位干物质量和氮素累积量,分析柑橘根系形态和根系活力,并测定土壤微生物量碳氮含量。  【结果】  相比100%F处理,两种豆科绿肥替代化学氮肥均显著提高了柑橘干物质量和氮素累积量,以75%G+25%F和100%G处理的效果最好,其干物质量和氮素吸收量分别提高42.71%～82.95%和38.88%～53.31%;土壤微生物量碳含量提高了5.12%～48.42%,土壤微生物量氮含量提高了6.35%～133.67%,并且微生物量碳氮含量随着绿肥替代化学氮肥比例的增加而增加。绿肥替代化学氮肥处理明显提高了柑橘幼苗总根长和根表面积,其中以< 1.5 mm径级根提高最多。相比100%F处理,绿肥替代化学氮肥处理的柑橘幼苗总根长和根表面积分别提高88.34%～324.87%和78.82%～372.91%;柑橘根径级<1.5 mm 根长和根表面积随着拉巴豆替代化学氮肥比例增加而增加,而印度豇豆处理则以替代50%和100%化学氮肥处理最高。同时,相比单施化肥处理,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥处理柑橘根系活力分别提高43.95%～47.48%和40.61%～66.14%。相关性和结构方程分析表明,两种豆科绿肥替代化学氮肥可直接影响柑橘干物质量,也可通过改善柑橘根系形态和活力,增加土壤微生物量碳氮含量,直接或间接地影响柑橘氮累积量和干物质量;绿肥C/N值和柑橘氮素累积量存在显著正相关性,其通过直接影响柑橘氮素累积量,或间接改变柑橘根系形态、根系活力和微生物量,进而直接或间接影响柑橘干物质量。  【结论】  在等氮磷钾养分条件下,拉巴豆和印度豇豆替代化学氮肥均明显促进了土壤微生物增殖,提高柑橘根系活力、根系长度和根表面积,促进柑橘氮素吸收和干物质积累。在不改变柑橘常规氮磷钾施用量的前提下,豆科绿肥替代75%～100%的化学氮肥为较适宜的替代比例,其能够促进柑橘幼苗氮素吸收和干物质积累。     

间作对分蘖洋葱与番茄根际土壤磷转化强度及磷细菌群落结构的影响

【目的】间作分蘖洋葱能缓解番茄连作障碍,提高番茄养分吸收。本试验主要研究间作后分蘖洋葱和番茄根际土壤中磷细菌群落结构及活性的变化,以揭示该间作体系磷细菌改善作物磷营养的生物学机制。【方法】盆栽试验选用茄科连作8年的设施土壤,番茄品种为‘东农708’,分蘖洋葱品种为‘五常红旗社’。设番茄单作、分蘖洋葱单作、分蘖洋葱与番茄间作及无苗对照等4个处理。在定植23 d、30 d和37 d取样,测定植株干重及磷浓度。同时用抖根法取番茄和分蘖洋葱根际土,测定土壤中磷细菌数量及磷细菌的转化强度。采用PCRDGGE方法测定磷细菌的群落结构。【结果】1)间作后,番茄地上和地下干重增加,分蘖洋葱地上和地下干重减少,在37 d差异达到显著水平。2)间作后,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量增加,在23 d和37d差异达到显著水平;分蘖洋葱根际土壤中无机磷细菌数量在23 d时显著降低,有机磷细菌数量在间作37 d时显著升高。间作期间分蘖洋葱和番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的数量均显著高于无苗对照。间作23d时,番茄根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著降低;而间作37 d时,分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著升高,且间作期间番茄和分蘖洋葱根际土壤中无机磷和有机磷细菌的转化强度均显著高于无苗对照。3)间作37 d番茄和分蘖洋葱根际土壤pH显著升高,EC值显著降低,且各处理土壤pH均高于无苗对照,土壤EC值均低于无苗对照。间作30 d时番茄根际土壤中速效磷含量显著升高,间作37 d时显著低于单作。间作期间分蘖洋葱根际土壤速效磷含量变化不显著,番茄根际土壤速效磷含量均低于无苗对照,而分蘖洋葱均高于无苗对照。间作后番茄植株磷浓度和磷吸收量显著高于单作处理,分蘖洋葱植株磷浓度显著高于单作处理,而磷吸收量显著低于单作处理。4)间作后番茄根际土壤中无机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数显著高于其单作处理,而间作分蘖洋葱显著低于其单作处理。间作后番茄根际土壤中有机磷细菌的条带数、香农多样性指数和均匀度指数前期显著高于单作番茄,后期显著低于单作。而间作分蘖洋葱与对应单作比较差异不显著。【结论】间作分蘖洋葱通过改变番茄根际土壤中磷细菌数量和群落结构,提高了磷细菌的转化强度,增加了番茄根际土壤中速效磷含量,促进植株磷浓度和磷吸收量增加,改善了番茄磷营养。