炭化苹果枝对苹果根区土壤细菌和真菌多样性的影响

【目的】根区土壤微生物是影响根系环境的重要因素,炭化苹果枝是废弃果树枝条低氧高温热解产物,研究施用炭化苹果枝对苹果根区土壤细菌和真菌的群落结构及其多样性的影响,为炭化苹果枝的合理应用以及改善果园土壤生物学性状提供理论依据。【方法】在春季,将长势一致的2年生‘富士’苹果幼树(砧木为平邑甜茶)移栽到含有不同质量比(0—4%)炭化苹果枝的盆栽土壤中,于移栽120 d后采集土样,提取基因组DNA,通过PCR扩增建立文库,利用Miseq平台Illumina第二代高通量测序技术并结合相关生物信息学分析土壤细菌16S r RNA基因V3+V4区域和真菌ITS1区域的丰富度和多样性指数以及群落结构。【结果】从15个苹果根区土壤样本中获得16 656个细菌分类操作单元(OTU)和435个真菌OTU,其中,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria)是优势细菌,其相对丰度共占70.68%—72.80%;担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,其相对丰度共占68.00%—75.14%。群落物种丰富度指数(Chao指数和Ace指数)分析显示,1%炭化苹果枝增加了细菌的群落丰富度,其Chao指数提高了15.42%,Ace指数提高3.89%;0.5%炭化苹果枝增加了真菌的群落丰富度,其Chao指数提高了2.80%,Ace指数提高了3.61%。群落多样性指数(Shannon指数和Simpson指数)分析表明,0.5%—4%炭化苹果枝降低了土壤细菌的多样性,增加了土壤真菌的多样性;其中,细菌群落多样性Shannon指数在炭化苹果枝用量为1%时最低,真菌Shannon指数在炭化苹果枝用量为0.5%时最高。1%、2%和4%的炭化苹果枝均不同程度地降低了根区土壤变形菌门、酸杆菌门和担子菌门的相对丰度,提高了拟杆菌门和接合菌门的相对丰度;真菌担子菌门中的锈革孔菌科(Hymenochaetaceae)的相对丰度最大(数值在31.99%—46.74%),施用1%、2%和4%的炭化苹果枝可使其降低。0.5%—4%的炭化苹果枝能增加不同处理所独有的细菌OTU数目,改变细菌类群组成,其中独有的细菌OTU数目是共有OTU数目的 1—3倍,但对真菌类群组成没有明显影响。【结论】施用0.5%—4%(w/w)炭化苹果枝明显改变苹果根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,增加各用量下所特有的细菌物种,其中1%的炭化苹果枝明显提高根区土壤细菌的丰富度。     

秸秆还田配施氮肥对水稻根际土酶活性的影响

为了明确水稻根际土壤酶活性对秸秆还田与氮肥配施的响应规律，本研究以江苏泰州高砂土和江苏常州黄泥土两种稻麦轮作土壤为研究对象，采用根际袋法，基于温室模拟盆栽试验研究了秸秆单独还田（S）、秸秆与常规氮肥配施（SN）、秸秆与高量氮肥配施（SHN） 3种施肥模式对水稻成熟期根际与非根际土壤脱氢酶、蛋白酶、脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、羟胺还原酶活性的影响。结果表明：与非根际区土壤相比，两种类型稻田根际区土壤脱氢酶、脲酶、羟胺还原酶活性分别提高了22.4%~48.7%、13.4%~70.9%、12.4%~23.0%，仅江苏常州S处理根际土壤脲酶活性增加效应不显著；同时，秸秆还田配施氮肥显著提高了江苏泰州根际土壤蛋白酶活性34.2%~44.7%和亚硝酸还原酶活性49.6%~87.1%，以及江苏常州根际土壤硝酸还原酶活性243.8%~270.5%。与秸秆单独还田相比，秸秆与氮肥配施显著提高了水稻根际和非根际区土壤中脱氢酶活性14.2%~62.7%，脲酶活性8.2%~54.4%，以及羟胺还原酶活性3.8%~18.0%（江苏常州非根际土脲酶和江苏泰州SN处理羟胺还原酶除外）；与以上3种酶不同，根际区土壤蛋白酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性对氮肥施用的响应与非根际区显著不同。基于主成分分析（PCoA）显示，土壤类型、根际效应、氮肥施用是影响土壤酶活性的重要因素，且氮肥施用显著改变了非根际/根际土壤酶活性；方差分解分析（VPA）表明，3种因素共解释土壤酶活性变异量的63.5%，其中根际效应与氮肥施用影响效应较大，其贡献率达32.8%和20.8%。     

锌锰配施对小白菜硝酸还原酶和抗氧化酶活性的影响

采用田间试验的方法,研究了石灰性土壤上锌锰肥配施对小白菜硝酸还原酶和抗氧化酶活性的影响。结果表明：适量的锌锰肥配施可显著提高小白菜叶片抗氧化酶（SOD、POD、CAT）的活性,降低丙二醛（MDA）的含量,其中Zn2Mn2SOD活性最高,Zn3Mn2POD活性最高,Zn3Mn3CAT活性最高,Zn2Mn2MDA含量最低。锌与锰肥配施可显著提高小白菜硝酸还原酶（NR）活性,降低硝酸盐含量。不同处理组合比对照NR活性分别提高19.1%~105.7%,硝酸盐含量降低2.0%~27.2%。其中Zn3Mn3处理硝酸还原酶（NR）活性最高,硝酸盐含量最低,其次为Zn2Mn3和Zn3Mn2,锰对硝酸还原酶活性的影响大于锌。综合本试验结果,小白菜锌锰配施方案为每hm2土壤施用硫酸锌75~120kg,硫酸锰75kg左右。     

作物秸秆对黄瓜衰老中根系活力和叶片氮代谢的影响

以‘津优4号’黄瓜为试验材料，研究施用不同作物秸秆对衰老过程中黄瓜根系活力和叶片氮代谢关键酶、叶片氮素含量及可溶性蛋白含量等影响。结果表明，与对照相比，作物秸秆还田不仅显著提高了黄瓜的根系活力、叶绿素含量和叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶的活性，降低了谷氨酸脱氢酶活性，而且还降低了叶片铵态氮的含量(15.6 μg·g^-1)，提高了叶片硝态氮、可溶性蛋白及游离氨基酸的含量，有效地保持较高的氮代谢水平，延缓了黄瓜的衰老。其中施用玉米秸秆效果最好，黄瓜的根系活力、硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量分别比对照提高了23.4%、33.3%、18.7%，其次为花生秸秆，硝酸还原酶活性比对照提高了10.8%，施用稻壳效果不明显。     

秸秆和DCD对冬小麦不同生育期施入尿素的土壤行为的影响Ⅱ：硝态氮的动态变化

[目的]通过田间试验研究秸秆和DCD对冬小麦不同生育期施入尿素土壤行为的影响。[方法]试验设5个处理：对照（不施秸秆、DCD和尿素,CK）;单施尿素（U）;尿素＋秸秆（U＋S）;尿素＋DCD（U＋DCD）;尿素＋秸秆＋DCD（U＋S＋DCD）。[结果]在田间条件下,在尿素配施DCD的处理中,在一定时间内土壤NO3-N数量明显低于未加DCD处理;在配施秸秆处理中,秸秆加入后,延缓了硝化作用的发生以及土壤NO3-N的积累速率。[结论]该研究为揭示尿素在土壤中的行为特征及合理施用尿素提供理论依据。     

炭化玉米秸秆对棕壤磷素组分及有效性的影响

【目的】以单施化肥和普通玉米秸秆（腐熟和未腐熟）配施化肥为对照,研究炭化玉米秸秆对棕壤磷素组分及有效性的影响,分析玉米秸秆炭化还田对改善土壤磷素肥力的效果。【方法】对未腐熟、腐熟和炭化的玉米秸秆配施化肥处理（各处理均施用等量化肥,秸秆处理均按等碳量）进行室内模拟培养试验,采用Hedley修正法顺序提取测定各处理磷素组分;采用严昶生的恒温震荡吸附法测定各处理对磷素吸附解吸特性的影响。【结果】玉米秸秆配施化肥处理比无秸秆（单施化肥）处理可以明显提高土壤中全磷的含量,其提高幅度与秸秆处理所带入的磷素数量明显相关;不同处理的玉米秸秆对土壤磷素组分的影响比较明显,虽然本身有效磷含量不高,但炭化玉米秸秆施入土壤后可以明显提高土壤中碳酸氢钠无机磷及有机磷含量;施用玉米秸秆处理可以明显降低土壤对磷酸根离子的吸附量,以炭化玉米秸秆处理最为显著,玉米秸秆腐熟与否与土壤对磷酸根离子的吸附数无明显相关。【结论】施用炭化玉米秸秆还田不但可以促进土壤中磷素的有效化,而且可以减少土壤对磷的固定,提高磷肥的利用率,但也可能增强进入土壤中磷素的活动性,增大磷素的环境风险。     

秸秆生物炭和秸秆对麦玉轮作系统土壤养分及作物产量的影响

为探讨生物炭和秸秆在石灰性潮土区对麦玉轮作系统的影响,采用冬小麦季玉米秸秆还田-夏玉米季小麦秸秆不还田的单季还田模式,按照观测小区内实际平均玉米秸秆干物质量进行倍数施用,设置玉米秸秆0.5(S0.5)、1.0(S1.0)、1.5(S1.5)和2.0倍（S2.0）还田,以及将等量玉米秸秆全部转化为生物炭进行施用（B0.5、B1.0、B1.5、B2.0）,以无生物炭和秸秆的处理为对照（CK）,测定不同处理下的土壤养分及作物产量。结果表明,生物炭和秸秆还田处理对冬小麦、夏玉米两季的土壤全效以及速效养分具有一定的促进作用,整体上在冬小麦季对土壤养分的改善及碳氮比的提升效果优于夏玉米季。在冬小麦季,生物炭和秸秆还田处理的小麦籽粒产量较对照分别显著增加9.04%～21.76%和15.31%～22.96%;在夏玉米季,B0.5、S1.0、S1.5、S2.0处理的玉米籽粒产量较对照分别显著增产10.86%、8.72%、10.89%、12.22%。整体上施用生物炭和秸秆对冬小麦的增产效果高于夏玉米,且以秸秆还田处理的增产效果更优。因此,在鲁西平原石灰性潮土区正常施肥的基础上,在冬小麦季施加0.5倍玉米秸...     

氮肥种类及用量对油菜硝酸盐累积的影响

施用氮肥能明显增加油菜硝酸盐累积;且存在油菜硝酸盐累积随施氮量增加而明显增加的趋势。无论高量、低量水平:施用硝酸铵使油菜硝酸还原酶活性受到较强的抑制,从而累积的硝酸盐最多;施用尿素,油菜硝酸还原酶活性较强,累积硝酸盐较少。施用硝酸钙,油菜硝酸还原酶活性虽不很强,但由于其中的钙可促进油菜对氮素的同化,所以硝酸盐的累积也较少。施用低量硫酸铵,油菜累积硝酸盐较少;而施高量硫酸铵,则累积较多。     

壳聚糖对苹果幼树根区土壤养分活化及其养分吸收的影响

本试验以苹果幼树为试材,设置0、5、10、15、25、40 mg/kg壳聚糖土施处理,研究苹果根区土壤酶及根系相关酶活性和其养分变化。结果表明,壳聚糖施入后,土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量均明显增加;同时,明显提高土壤多种酶活性,15 mg/kg壳聚糖处理的土壤蛋白酶和脲酶活性较高,25 mg/kg处理的土壤酸性磷酸酶、硝酸还原酶活性最高。15～25 mg/kg浓度处理的根系硝酸还原酶、酸性磷酸酶和谷氨酰胺合成酶活性明显增强。苹果幼树叶片中营养元素含量在不同时期均明显增加,其中25～40 mg/kg浓度壳聚糖有利于大量元素(N、P、K)及中微量元素(Fe、Ca)的吸收,15～25 mg/kg处理有利于Mg、Zn、Cu等元素的吸收。综上,壳聚糖土施可改善和活化土壤养分,增强多种土壤酶活性和根系酶活性,促进苹果幼树根系对养分的吸收。     

大蒜秸秆还田对温室番茄连作土壤理化性质及其根系的影响（英文）

以"凯特二号"番茄为试材,研究了大蒜秸秆不同施用量对温室番茄连作土壤温度、容重、孔隙度、p H值和电导率等理化性质及其根系活力的影响。结果表明:施用大蒜秸秆后,温室番茄连作土壤0~15 cm内的最高和最低温度均与秸秆量成正比,最高和最低温度最高分别比对照高2.39℃和1.00℃;不同土层容重均随秸秆施用量增加而降低,孔隙度则随之而增加,0~10 cm土层的变化幅度最大,容重最大增幅和孔隙度的最大降幅分别为6.71%和6.18%;大蒜秸秆处理还可提高土壤p H值、降低土壤的电导度(EC),可减轻温室土壤酸化和遏制土壤次生盐渍化,0~20 cm土层内的效果较明显;施用大蒜秸秆提高了番茄根系活力(最高为31.45%),延缓了后期根系衰老。因此,大蒜秸秆还田可改善温室番茄连作土壤理化性质和提高番茄根系活力。     

苹果根系生理和叶片光合对地面不同覆盖物的差异反应

【目的】揭示苹果根系和叶片对地面覆盖稻草苫等材料的差异性反应,为果园地面合理覆盖提供依据。【方法】于春季将稻草苫、农用地毯、园艺地布和透明塑料膜覆盖在3年生‘红星’苹果树地面,以清耕为对照,于翌年仲春、夏末、中秋和初冬调查根系活力、根系一氧化氮（NO）生成速率、根系硝酸还原酶（NR）和一氧化氮合酶（NOS）活性以及叶片净光合速率（Pn）等生理参数的变化,在秋冬季分析植株生长量及根系构型等。【结果】苹果根系活力、根系NO生成速率和叶片Pn等生理变化对4种覆盖物的反应存在明显的季节差异。春季,4种覆盖物均提高了根系活力、根系NR和NOS活性及NO生成速率,其中透明塑料膜和农用地毯的效果更显著;夏季,稻草苫和农用地毯覆盖显著提高上述所测根系生理参数值,而透明塑料膜使这些参数值显著降低;秋季,4种覆盖均显著提高根系NR和NOS活性;初冬,稻草苫、农用地毯和园艺地布覆盖均显著提高所测根系生理参数值。除了春季,4种覆盖物对根系生理参数的提高,均以稻草苫的效果最显著。4种覆盖物均降低根系生理参数的变异性,其中,农用地毯覆盖下各参数变异最小,透明塑料膜覆盖下变异最大。4种覆盖物均显著提高夏末、中秋和初冬的叶片Pn及秋季叶片水分利用效率（WUE）,增大初冬根系表面积、直径、总长度、体积和根系分形维数,促进新梢生长和干径增粗,稻草苫和农用地毯的效果更显著。稻草苫改善根系生理特性和根系形态构型,提高夏秋季叶片Pn及促进植株生长的效果最突出;农用地毯对根系分形维数的提高与稻草苫相近且高于园艺地布和透明塑料膜,对根系生理变化的稳定作用最突出;园艺地布对夏秋季叶片Pn的提高作用仅次于稻草苫,对根系生理参数的稳定效果不及农用地毯;透明塑料膜在夏末和中秋季节降低根系活力,对秋季叶片WUE的提高及对植株生长的促进作用最小,对根系生理变化的稳定作用也最小。【结论】从改善苹果根系活力和根系构型、提高叶片光合作用和水分利用效率、促进植株生长及稳定根系生理变化的综合效果看,稻草苫的覆盖效果最好。     

水稻增硝营养的生理与分子生物学机制

 前人对水稻氮（N）营养的研究主要侧重在铵（NH4+）营养而忽略了对硝（NO3－）营养的研究。但值得注意的是,水稻根系能分泌氧气（O2）,这些O2能被硝化微生物利用,从而将NH4+氧化成NO3－。因此,即便是完全淹水,水稻根系也是处于铵、硝混合营养中。本文首先论述了水稻根际的硝化作用及增硝营养的可行性,然后提出增硝营养可促进水稻根系生长、氮素吸收和同化,并阐述了目前增硝营养条件下硝酸盐转运蛋白、铵转运蛋白和基因芯片的分子生物学研究进展,并提出水稻对增硝营养的响应度强弱可能是水稻品种氮素效率差异性的因子之一,最后提出了今后在水稻增硝营养方面的研究方向。     

不同调控措施对减量施肥条件下油菜硝酸盐含量及氮素利用率的影响

利用室内盆栽试验,研究了较低肥力菜田土壤上不同施肥量及减量施肥配合不同氮素调控剂处理对油菜生长、硝酸盐含量以及土壤硝态氮含量和氮肥利用率变化的影响。结果表明：无论是根施调控剂还是不同叶面调控剂处理都有效提高了油菜的生物学产量;根施双氰胺复合硝化抑制调控剂（根调）以及叶面喷施调控剂1和调控剂2处理显著降低了油菜硝酸盐含量,降幅分别达到62.8%、70.3%和73.4%;根调和叶面喷施肥＋扩展剂调控处理也有效地降低了土壤硝态氮含量,提高了氮肥利用率,根调以及叶面调控剂处理下氮肥利用率大幅提高,尤其是根调处理下最高达到61.0%,氮素表观损失量降低,根调处理下最高达68.4%。以上结果说明,较低肥力菜田土壤适量施肥条件下,氮素调控剂如双氰胺复合硝化抑制调控剂的合理施用在保证蔬菜产量基础上,不仅有利于降低蔬菜硝酸盐含量,而且有利于提高氮素利用率,减少肥料氮素环境损失量。     

秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用及土壤理化性质的影响

在川西平原稻油轮作典型的砂质壤土区,设置不同秸秆还田方式(堆腐还田和直接还田)、灌溉方式(淹灌和有氧灌溉)和施氮水平(0、75、150、225 kg/hm2)的3因素裂区试验,分析秸秆还田与水氮管理对水稻氮素利用特征与土壤理化性质的影响.结果表明:秸秆还田与水氮管理对主要生育时期水稻氮素积累、结实期(抽穗和成熟期)氮素转运与利用、稻谷产量及成熟期稻田耕层(0～20 cm)土壤脲酶活性、铵态氮和硝态氮质量分数均存在显著或极显著的互作效应;秸秆堆腐还田对水稻氮素利用和产量及土壤理化性质的调控作用显著高于秸秆直接还田的,同一水氮管理下,成熟期植株和籽粒氮积累量分别提高了9.7％～32.9％和7.5％～45.3％,增产7.3％～18.5％,各生育期的平均土壤脲酶活性提高4.8％～9.7％;同一秸秆还田和施氮量处理下,相比于淹灌处理,有氧灌溉能不同程度的提高产量和氮肥表观利用率,并能提高多数处理的氮肥农学利用率、土壤铵态氮和硝态氮质量分数及脲酶活性;同一秸秆还田和灌溉方式,随着氮肥用量的增加,水稻氮肥表观利用率、农学利用率、产量、各器官(除2017年成熟期的穗外)和植株的氮素积累量及抽穗至成熟期茎鞘的氮素转运量、转运率、贡献率、土壤脲酶活性和硝态氮质量分数均先增加,施氮量为150 kg/hm2时最高,继续增加施氮量,这些指标反而降低.本研究条件下,油菜秸秆堆腐还田和有氧灌溉与配施150 kg/hm2氮肥的综合管理模式可有效增强结实期土壤耕层脲酶活性,提高植株氮素积累量、结实期茎鞘的氮素转运量和转运率,从而促进水稻产量及氮肥利用率的同步提高.     

连续施肥对填土生化强度的影响

[目的]研究连续施肥对(壤)土生化强度的影响.[方法]在小麦-玉米轮作区进行有机肥改土长期定位试验.设置7个不同的施肥处理:无肥、化肥、低秸 化肥(休闲)、低秸 化肥、中秸 化肥、高秸 化肥和厩肥 化肥,研究不同施肥处理对土壤的培肥效应.[结果]长期施肥条件下,土壤的呼吸作用强度、氨化作用强度、硝化作用强度、纤维素分解强度均明显提高,其中氨化作用强度提高了41.67%～404.17%,硝化作用强度提高了56.78%-388.39%,纤维素分解强度提高了25.52%～98.64%.与单施化肥相比,秸秆 化肥、厩肥十化肥对土壤的培肥效果较好.[结论]连续施肥可增加土壤养分含量及供应强度,提高土壤肥力.     

根层调控对填闲作物消减设施蔬菜土壤累积硝态氮的影响

 【目的】本研究以甜玉米(Zea mays L.)作为填闲作物,探讨根层调控措施对填闲作物消减土壤剖面累积NO3--N的影响。【方法】通过设置休闲、传统种植、土壤调理剂和秸秆还田4个处理,进行田间小区试验。【结果】在本试验条件下,施用土壤调理剂的甜玉米总生物量最大,其吸氮量与秸秆还田处理没有差异,但均明显高于传统种植;填闲季结束后0—100 cm土层NO3--N消减量显著高于100—200 cm土层,2种根层调理处理0—100 cm土层残留NO3--N显著低于传统种植,100—200 cm三者之间未表现差异,休闲导致土壤NO3--N高量残留且下移趋势严重;秸秆还田、土壤调理剂处理的30—60 cm和60—100 cm土层根长密度和根干重显著高于传统种植,根长密度与NO-3-N消减量极显著相关;土壤调理剂和秸秆还田处理在100 cm处NO3--N淋失量分别比传统种植减少68.4%和52.6%。【结论】在硝态氮高累积的设施土壤上,填闲作物可以通过土壤调理剂和秸秆还田根层调理措施实现土体NO3--N的快速消减。     

连续施肥对塿土生化强度的影响

[目的]研究连续施肥对塿土生化强度的影响。[方法]在小麦-玉米轮作区进行有机肥改土长期定位试验。设置7个不同的施肥处理:无肥、化肥、低秸+化肥(休闲)、低秸+化肥、中秸+化肥、高秸+化肥和厩肥+化肥,研究不同施肥处理对土壤的培肥效应。[结果]长期施肥条件下,土壤的呼吸作用强度、氨化作用强度、硝化作用强度、纤维素分解强度均明显提高,其中氨化作用强度提高了41.67%~404.17%,硝化作用强度提高了56.78%~388.39%,纤维素分解强度提高了25.52%~98.64%。与单施化肥相比,秸秆+化肥、厩肥+化肥对土壤的培肥效果较好。[结论]连续施肥可增加土壤养分含量及供应强度,提高土壤肥力。     

Soil N transformation and microbial community structure as affected by adding biochar to a paddy soil of subtropical China

We have had little understanding on the effects of different types and quantities of biochar amendment on soil N transformation process and the microbial properties. In this study, various biochars were produced from straw residues and wood chips, and then added separately to a paddy soil at rates of 0.5, 1 and 2%(w/w). The effects of biochar application on soil net N mineralization and nitrification processes, chemical and microbial properties were examined in the laboratory experiment. After 135 d of incubation, addition of straw biochars increased soil p H to larger extent than wood biochars. The biochar-amended soils had 37.7, 7.3 and 227.6% more soil organic carbon(SOC), available P and K contents, respectively, than the control soil. The rates of net N mineralization and nitrification increased significantly as biochars quantity rose, and straw biochars had greater effect on N transformation rate than wood biochars. Soil microbial biomass carbon increased by 14.8, 45.5 and 62.5% relative to the control when 0.5, 1 and 2% biochars(both straw- and wood-derived biochars), respectively, were added. Moreover, biochars amendments significantly enhanced the concentrations of phospholipid fatty acids(PLFAs), as the general bacteria abundance increased by 161.0% on average. Multivariate analysis suggested that the three rice straw biochar(RB) application levels induced different changes in soil microbial community structure, but there was no significant difference between RB and masson pine biochar(MB) until the application rate reached 2%. Our results showed that biochars amendment can increase soil nutrient content, affect the N transformation process, and alter soil microbial properties, all of which are biochar type and quantity dependent. Therefore, addition of biochars to soil may be an appropriate way to disposal waste and improve soil quality, while the biochar type and addition rate should be taken into consideration before its large-scale application in agro-ecosystem.