农田管理措施对土壤有机碳周转及微生物的影响

农田管理措施对农田生态系统碳循环影响显著，进而制约土壤肥力、农业生产及粮食安全，影响气候变化和环境健康。本文综述了不同农田管理措施（施肥方式、种植制度、耕作模式）对农田土壤有机碳、含碳温室气体排放和土壤微生物的影响。发现有机肥与无机肥配施情景下土壤有机碳增速最快，且施肥量与土壤碳库存在阈值效应；有机肥的施用增加了土壤中CO₂排放通量，磷、钾两种肥料的施用与施用氮肥相比更能降低农田土壤排放温室气体产生的全球增温潜势；提高有机肥和磷肥的施用比例有利于土壤中微生物丰富度的提高和微生物量碳的积累。种植结构和种植密度均会影响农田土壤的碳储量，种植结构对农田生态系统温室气体排放影响显著，轮作和间作的种植模式与传统单一作物种植相比可有效减少农田含碳温室气体的排放，同时，轮作与连作相比更有利于土壤微生物多样性的增加。保护性耕作措施有利于农田土壤固碳效率的提高，可降低农田温室气体的排放，且对微生物活性、多样性、群落结构以及碳源利用情况均有积极影响。最后总结了国际主流碳模型在农田生态系统的应用概况，并提出了未来发展展望。     

玉米-大豆不同宽幅间作对大豆光合特性及群体产量的影响

为探究不同农机作业宽幅条件下玉米-大豆间作对大豆光合特性及群体产量的影响，于2018—2019年采用大田试验，以单作玉米（SM）和单作大豆（SSB）为对照，在玉米-大豆2：1播幅（I₂₁）、2：2播幅（I₂₂）、2：3播幅（I₂₃）间作模式下，测定大豆光合指标、生理生长指标以及群体产量。2年的结果表明：各处理大豆冠层上方的光合有效辐射（PAR）日变化呈现先增后降的单峰曲线变化趋势，随着大豆宽幅的增加，各间作处理大豆冠层上方的光合有效辐射逐渐增加，但均小于单作。相较于单作，间作处理降低了大豆植株的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）以及地上部生物量，各指标均随着大豆播幅的增加而增加，其中I₂₁处理显著低于I₂₃和SSB处理，I₂₂处理与I₂₃处理之间差异不显著；增加了大豆植株的胞间CO₂浓度（Ci）、叶绿素含量以及株高，各指标均随着大豆播幅的增加而减小，其中I₂₁处理显著高于I₂₃和SSB处理。与单作相比，基于处理总面积的间作玉米产量显著增加，大豆产量显著降低，3种间作处理以籽粒产量为基础的LER（土地当量比）随着大豆播幅的增加而增加。研究表明，玉米-大豆2：2、2：3播幅种植具有间作生产优势。     

不同施肥方式下玉米田土壤中小型节肢动物的群落特征及稳定性

设置对照不施肥、单施有机肥、化肥减量50%配施有机肥、常规化肥配施有机肥、化肥增量50%配施有机肥、单施化肥6个长期定位试验处理,研究华北潮土区玉米田长期施肥处理下土壤中小型节肢动物的变化。结果表明,调查共获得3 140个中小型土壤动物,隶属于5纲9目35科。施肥增加了土壤中小型节肢动物数量和物种数,增加了表层土壤中小型节肢动物的多样性,对节肢动物有明显的促进作用,有利于小型节肢动物群落结构的稳定。大量配施化肥对某些土壤动物有抑制作用,降低了土壤动物的种类,显著减少了土壤中小型节肢动物的均匀性。变异主成分分析结果表明,弹尾目、真螨目对施肥处理有明显的相关性。有机肥与适量化肥配施对中小型土壤节肢动物群落有促进作用,过量配施化肥对土壤动物数量及种类有明显抑制作用,不利于土壤动物群落结构稳定。     

利用根箱法解析转双价（Bt + CpTI）基因棉花对土壤微生物数量及细菌多样性的影响

 利用根箱法对棉花根部土壤进行分区采集,并采用传统平板培养和DGGE克隆测序技术相结合的方法,对转双价基因棉和常规棉3个生长时期(播种后40 d、50 d和60 d)不同根区土壤细菌、放线菌和真菌数量及细菌多样性进行对比分析。平板培养结果表明,与常规棉相比,转双价基因棉S1根区土壤细菌、放线菌的数量显著降低,而S2根区土壤细菌、放线菌、真菌和S3根区土壤细菌、真菌的数量显著增加(P＜0.05);DGGE图谱分析表明,在棉花生长的3个时期内,转双价基因棉和常规棉根区土壤细菌多样性指数、均匀度和条带数均无显著差异(P＞0.05),2种棉花处理间有着很强的相似性,不受转双价基因棉种植的影响。转双价基因棉种植仅改变了根区土壤可培养微生物数量,对细菌多样性无显著影响。     

转Bt基因玉米对土壤微生物量碳氮的影响

利用三室根箱装置获得玉米生长室(S1)、根际土(S2)、非根际土(S3)3个不同根区土壤,研究了转基因玉米Bt11及其非转基因亲本玉米播种后40,50和60 d各根区土壤微生物量碳、氮的变化.结果表明,转Bt基因玉米播种后40 d各根区土壤微生物量碳与非转基因亲本玉米相比无显著差异,土壤微生物量氮显著升高;播种后50 ...     

磷高效转基因水稻全生育期根际土壤磷组分特征差异

为了解磷高效转基因水稻对土壤无机磷和有机磷形态特征及磷酸酶活性的影响,以两种磷高效转基因水稻OsPT4(磷高效吸收材料)和PHO2(磷高效突变体材料)及其非转基因亲本水稻日本晴为供试材料,采用盆栽试验研究磷高效水稻的种植对根际土壤磷素形态及其有效性的影响.结果表明,水稻OsPT4和PHO2的根干重、生物量和磷素积累量均有不同程度的增加,磷高效转基因水稻OsPT4分蘖期和扬花期根际土壤的有效磷浓度与亲本差异显著;在四个生育期内,磷高效转基因水稻OsPT4和磷高效突变体PHO2根际土壤各个磷形态的含量变化趋势与其亲本日本晴基本一致,OsPT4和PHO2水稻根际土壤无机磷组分含量表现为Ca₁₀-P >O-P >Ca₈-P >Fe-P >Al-P >Ca₂-P,有机磷浓度表现为中活性有机磷 >中稳性有机磷 >高稳性有机磷 >活性有机磷,且各时期根际土壤的不同磷形态含量和同期日本晴相比均差异不显著.磷高效转基因水稻材料OsPT4、磷高效突变体水稻材料PHO2根际土壤磷酸酶活性和同期日本晴相比均差异不显著.研究表明磷高效转基因水稻材料OsPT4和磷高效突变体材料PHO2一年期种植对根际土壤的磷素形态和磷酸酶活性的影响不显著.     

农田排水氮磷拦截潜流坝的设计与运行

为控制太湖流域农业面源污染,设计了一种可以有效减少农田排水氮磷含量、控制水头的氮磷拦截潜流坝。该文介绍了该潜流坝的结构特点、建造方法及工作原理,并根据设计构建了实体氮磷拦截潜流坝,同时进行了数据监测。结果表明该氮磷拦截潜流坝运行稳定、控制农业面源污染效果良好。其中水体铵态氮的平均去除率较不建造潜流坝提高了8.3%;总氮的去除率平均提高了7.2%;总磷的去除率平均提高了17%。因此,该氮磷拦截潜流坝可作为农业面源污染氮磷拦截系统中的重要部分。     

转基因抗虫棉花重组DNA在土壤中分布的实时定量PCR分析

根据转基因抗虫棉花35S启动子与Cry1A（c）基因以及35S启动子与nptⅡ基因之间的构建特异性序列分别设计引物和探针,建立荧光定量PCR检测方法,并对采集于3个生长时期（播种后40、50d和60d）的不同根区（根表、根际和非根际）土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段进行定量分析。结果表明,所建立的荧光定量PCR方法最低能够检测到10个拷贝数的外源重组DNA片段,定量标准曲线相关系数均达到0.998以上,具有很好的重复性。实时定量PCR分析表明,同一生长时期不同根区土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段拷贝数变化情况均为根表土〉根际土〉非根际土,即转基因抗虫棉花重组DNA片段主要分布于根表土壤中,其次为根际土壤和非根际土壤。在60d生长期内,土壤中35S-Cry1A和35S-nptⅡ片段的拷贝数随生长时期的推进均呈现上升趋势,其分布范围逐渐扩大。土壤中35S-nptⅡ片段拷贝数均高于同一生长时期相应根区中35S-Cry1A片段的拷贝数。转基因抗虫棉花对环境可能存在潜在影响。     

磷高效转基因水稻OsPT4种植对土壤细菌群落多样性的影响

为探讨磷高效转基因水稻种植对土壤细菌多样性的影响,在小区试验条件下,以磷高效转基因水稻Os PT4为对象,以非转基因水稻日本晴、磷高效突变体水稻PHO2为对照,设施磷和不施磷两种处理,采用PCR-DGGE测序技术,分析比较了磷高效转基因水稻Os PT4在整个生长期对土壤细菌群落丰富度、均匀度的影响。结果显示,同一处理、同一生长期内磷高效转基因水稻Os PT4、磷高效突变体水稻PHO2与常规水稻日本晴的土壤细菌16S r DNA DGGE指纹图谱基本相似;施磷处理条件下,PHO2在拔节期较Os PT4、日本晴增加一条电泳条带,该条带属于蓝藻菌门(Cyanobactteria)藻青菌属(Cyanobacterium),Os PT4在抽穗扬花期较日本晴缺失一条电泳条带,该条带属于芽单胞菌门(Gemmatimonadetes);不施磷处理时,Os PT4在分蘖期和成熟期较日本晴增加4条电泳条带,测序结果显示分别为变形菌门(Proteobacteria)地杆菌属(Geobacter)、厚壁菌门(Firmicutes)芽孢杆菌属(Bacillus)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)和地杆菌属(Geobacter)。研究表明,在水稻个别生长期,磷高效转基因水稻Os PT4对土壤细菌丰富度(S)、香农-威纳指数(H)和均匀度(EH)产生显著影响。     

不同施肥量和方式对小麦产量及土壤硝态氮的影响

通过大田试验研究了不同氮素水平下有机无机肥料配施对小麦产量和土壤硝态氮累积量的影响.结果表明,小麦产量随着氮素水平的提高而增加,同一施氮水平下,有机无机肥料配施方式下小麦的产量均显著高于单施有机肥或者单施无机肥.土壤中的硝态氮累积量随施氮量增加而升高,同一施氮水平下不同配施方式之间土体中的硝态氮累积量随着配施方式中无机氮肥所占比例的增加而升高.综合考虑冬小麦产量和土壤硝态氮累积量两个因素,纯氮施入量200 kg/hm2,75%的氮由有机肥提供、25%的氮由尿素提供的处理为较理想的氮素施用水平和配比组合.