轮作模式下土壤微生物与线虫群落的互作研究现状

作物轮作种植在中国应用历史悠久,而针对不同地区不同栽培目的的轮作模式研究一直处于探索中。笔者以轮作在土壤生态学方面对土壤的改良作用着手,分析国内外学者关于多种轮作模式下土壤线虫与微生物群落的相关研究,讨论轮作模式下土壤理化性状对两者的影响以及在团聚体中微生物和线虫群落的关系。从宏观及微观空间尺度下分析两者在土壤生态系统食物网中的相互作用,根据其互作效应探究微生物、线虫对土壤环境的指示作用,以此来达到合理轮作、培肥土壤、作物可持续稳产高产的目的,使得农田土壤状况向着更有利于作物生长发育的方向发展。     

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。     

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。     

春播玉米不同根群生长的解析研究(Ι)

通过对玉米根系发生发展构型的系统研究观察,看到玉米根系与其它作物相比,具有数量多,生物量大,各类根在发生时间上部位上具有明显的层次性,时序性。其总根数与总生物量生长过程呈"S"型生长模型,其总一级侧根量呈二次抛物线增长模型,其指数加速增长的拐点皆表现在大喇叭口时期,表明该期不仅是地上部叶光系统的关键期,也是地下部根土形成的关键期,表明作物地上地下部生长的一致性与协调性。研究还表明本试验所观察到的种子根为1条,次生不定根群3～5条,节根群1～4轮及气生根群1～3轮,在发生时间上依次推迟重叠发生。苗期以主根群和次生不定根群为主,拔节期第一轮节根为主,大喇叭期是和种子根群及1～3轮节根的生长相对应,尤其是1～2轮节根生长最盛,抽雄期第四轮节根亦开始进入盛期,同时气根产生,雌穗吐丝期第四轮节根及1～3轮气根生长达到最盛期。     

辐照对低脂Mozzarella干酪成熟过程中挥发性风味物质的影响

采取0、1、3、5 kGy不同剂量辐照低脂Mozzarella干酪,研究不同剂量辐照对其成熟过程中的理化指标和挥发性风味化合物的影响。结果表明:辐照对低脂Mozzarella干酪成熟过程中脂肪的含量、pH值4.6 SN、12%TCA SN有显著的影响(P0.05),对其它理化指标的影响均不显著(P0.05)。不同成熟期内,不同剂量辐照处理后对低脂Mozzarella干酪中挥发性风味化合物的影响不同,辐照对低脂Mozzarella干酪中的酮类、酸类、醇类、酚类、酯类的种类和含量影响较大,5kGy辐照后的影响大于其它辐照剂量处理的,对其它挥发性化合物的影响较小,不同辐照剂量与挥发性化合物形成之间没有特定的影响规律。     

休闲期耕作对旱地小麦土壤水分、花后脯氨酸积累 及籽粒蛋白质积累的影响

【目的】研究休闲期不同时间耕作对土壤水分、花后旗叶和籽粒脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累的影响,旨在探索休闲期一次性耕作的蓄水保墒技术,为旱地小麦高产、优质提供理论依据。【方法】采用大田试验设定前茬小麦收获后15 d、45 d两个时期,深翻、深松两种耕作方式（以未耕作为对照）,研究其对播前0-300 cm土壤蓄水量,花后旗叶和籽粒脯氨酸含量、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸脱氢酶（GDH）活性动态变化,籽粒蛋白质含量动态变化的影响及花后脯氨酸含量与两种氮代谢酶活性的关系。【结果】休闲期深翻或深松均可提高旱地小麦播前0-300 cm土壤蓄水量,且欠水年效果明显,以前茬小麦收获后45 d深翻效果较好。休闲期耕作降低了花后旗叶脯氨酸含量、花后5-15 d籽粒脯氨酸含量、旗叶和籽粒GDH活性,提高了籽粒GS活性、籽粒蛋白质产量。但耕作时间在不同降雨年型对旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量的影响存在差异,在欠水年,休闲期耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量;在丰水年,麦收后15 d耕作降低了旗叶GS活性、籽粒蛋白质含量,而麦收后45 d耕作则相反。休闲期耕作条件下,旱地小麦播前土壤蓄水量与籽粒脯氨酸含量的相关性高于与旗叶脯氨酸含量的相关性。前茬小麦收获后15 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与旗叶GDH活性相关性较大,籽粒脯氨酸含量与旗叶GS活性相关性较大;前茬小麦收获后45 d耕作条件下,旗叶脯氨酸含量与籽粒GDH活性相关性较大,而籽粒脯氨酸含量与两种酶活性无显著相关性。【结论】休闲期耕作有利于蓄水保墒,且欠水年效果较明显,有利于降低花后旗叶脯氨酸含量及灌浆前期籽粒脯氨酸含量,减缓花后小麦干旱胁迫,由于脯氨酸含量与两种氮代谢酶有一定相关性,从而影响籽粒蛋白质积累。休闲期耕作的时间对土壤水分、花后脯氨酸积累、籽粒蛋白质积累有较大的调控效应,且以休闲期等雨后耕作有利于籽粒蛋白质形成,深翻效果较好。     

深施磷肥对旱地小麦土壤水分、根系分布及产量的影响

为明确磷肥在旱地小麦生产上的作用及最佳磷肥施用技术,于山西闻喜县进行了3个施磷量(P2O5用量75、112.5、150kg/hm2)条件下2个施磷深度(20cm、40cm)的田间试验,研究了其对土壤水分、根系分布及产量的影响。结果表明,增加施磷量,孕穗期20~80cm根长密度提高,且深层施磷效果显著。增加施磷量,越冬—孕穗期0~100cm土壤蓄水量显著提高,且深层施磷效果更好,尤其生育中期深层土壤水分。增加施磷量,成熟期穗数显著提高,千粒质量增加,且深层施磷穗数和穗粒数处理间差异显著。增加施磷量,产量提高528~736kg/hm2,水分利用效率提高26%~29%,且深层施高磷显著提高了产量、水分利用效率和经济系数。结果还表明,深层施高磷的节水、增产效果最好。此外,深施磷肥条件下,穗数与越冬、返青和孕穗期20~40cm,拔节期60~80cm土层蓄水量关系密切;穗粒数与拔节和孕穗期40~60cm土层关系密切;产量与越冬—孕穗期20~100cm土层关系密切,尤其与越冬和孕穗期20~40cm、拔节期60~80cm土层。总之,旱地小麦增加施磷量有利于增加深层根系分布,进而提高花前1m土体内土壤水分,且深层施磷效果显著;深层施磷主要通过提高穗数和穗粒数实现节水增产,且以配施150kg/hm2磷肥效果最好。     

旱地麦田休闲期覆盖对土壤水分积耗的影响及与产量的关系

【目的】明确旱地麦田休闲期覆盖的增产效果,探索旱地小麦休闲期覆盖保水技术途径,为促进旱地小麦产量和水分利用效率的提高提供理论依据。【方法】于2010-2013年在山西省闻喜县邱家岭村以冬小麦品种运旱20410为试验材料,设休闲期深翻后覆盖与不覆盖2个处理,测定休闲期和小麦各生育时期土壤水分及产量和产量构成因素,研究休闲期覆盖对麦田土壤水分积耗规律和小麦产量、水分利用效率的影响。【结果】休闲期覆盖后播种期3 m内土壤蓄水量提高,丰水年提高47 mm,平水年提高55 mm,欠水年提高63 mm,且欠水年更有利于土壤水分蓄保于深层。休闲期覆盖后土壤蓄水效率显著提高,丰水年提高35%,平水年提高48%,欠水年提高101%,且蓄水效果至开花期仍显著。休闲期覆盖后生育期耗水量虽显著增加,但休闲期耗水量显著降低,因而周年总耗水量无明显变化。休闲期覆盖后拔节前耗水比例显著降低,拔节后耗水量及日平均耗水量显著增加,拔节后耗水比例增加,尤其在欠水年休闲期覆盖对生育后期耗水有较大调控作用。休闲期覆盖后产量和产量构成因素均显著提高,其中对穗数影响最大,尤其在欠水年提高了19%,且欠水年对穗粒数和千粒重的影响也较大,最终丰水年产量提高30%,平水年提高35%,欠水年提高50%。此外,在休闲期覆盖条件下,各生育阶段的耗水量与产量均密切相关,尤其是拔节后的耗水量。结果还表明,休闲期覆盖处理,每多蓄1 mm播种期土壤水分可增产17-26 kg·hm^-2,每多消耗1 mm生育期土壤水分可增产22-26 kg·hm^-2,且降水生产效率和水分利用效率均显著提高,尤其欠水年更能高效用水。【结论】休闲期覆盖有利于蓄积休闲期降水直至开花期;有利于实现降水周年调控,减少生育前期耗水,增加生育中后期耗水;有利于优化产量构成因素,尤其穗数,提高产量,最终实现降水的高效利用。在欠水年,休闲期覆盖的蓄水增产效果最佳。     

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。