秸秆不同还田方式对轮作小麦—玉米产量、土壤养分及蔗糖酶活性的影响

为探究轮作小麦—玉米栽培较好的秸秆还田方式，减少秸秆还田产生的不良影响，探寻秸秆还田与耕作、施肥方式的最佳搭配，进行不同还田方式对比研究。采用大田小区试验，以秸秆不还田为对照，设计秸秆粉碎直接还田配施有机肥后旋耕1次、秸秆粉碎直接还田旋耕1次、秸秆粉碎直接还田旋耕2次、秸秆粉碎直接还田添加菌剂后旋耕2次、秸秆粉碎直接还田翻耕1次后耙地这5种处理方式进行对比试验。结果表明，秸秆还田处理能显著提高土壤中氮、磷、钾及有机质的含量(P<0.05),秸秆还田处理与对照相比，灌浆期土壤硝态氮含量最大提高了38.51%;拔节期和灌浆期土壤有效磷含量最大提高了86.35%和32.13%,土壤速效钾含量最大提高了35.51%和36.50%,土壤有机质含量最大提高了12.15%和10.97%。秸秆还田处理还能显著提高土壤蔗糖酶活性和物种多样性(Shannon指数),秸秆还田处理与对照相比，拔节期和灌浆期土壤酶活性最大提高了81.72%和137.98%;抽穗末期Shannon指数提高了1.67%～3.09%;秸秆还田处理与对照相比能显著提高小麦、玉米产量，分别提高了2.04%～10.16%、2.20%...     

基于国土空间三线融合的城市周边耕地分区保护研究

城市周边耕地保护是国土空间规划的重要议题,对保障城市生态安全和粮食安全以及促进城市可持续发展具有重大意义。本研究通过协同量化耕地自然质量特征以及周边立地条件的关系,融合永久基本农田红线、生态红线、城镇开发边界三线划定要求,在土地评价与立地条件分析（LESA）理论基础上构建基于自然质量与立地条件特征的综合评价系统,建立鞍山市主城区周边耕地利用与保护分区,提出耕地保护分区管控措施。结果表明：鞍山市域主城区耕地可分为4类区域：永久基本农田区占80.70%,永久基本农田储备区占10.15%,城镇开发边界弹性用地区占3.98%,生态保育区占5.17%。评价结果综合反映城市主城区周边耕地质量的差异性及立地环境的稳定性,同时融合国土空间中三线划定的政策要求,对城市主城区周边耕地布局进行有效探索,划定了永久基本农田保护区,又在一定程度上满足了城镇开发边界弹性发展空间用地需求和生态红线管控要求。     

钾肥强化植物间作修复镉锌污染土壤效应研究

小麦间作伴矿景天是一种原位绿色、边生产边修复重金属污染土壤的有效方式,施用钾肥是保障小麦增产的主要措施之一。为了研究不同类型和用量的钾肥对小麦间作伴矿景天修复镉(Cd)、锌(Zn)污染土壤的强化效果,采用室外盆栽试验方法,以不施钾肥为对照处理,研究了不同类型钾肥(氯化钾、硫酸钾)及施用量(50、100 mg·kg^-1和200 mg·kg^-1,以K2O计)对土壤pH和Cd、Zn含量、小麦和伴矿景天幼苗生物量及其Cd、Zn积累量的影响。结果表明:相较于对照处理,施用氯化钾和硫酸钾均能降低土壤pH,且施用量增至200 mg·kg^-1时土壤pH值降幅最大,分别降低了0.322和0.411。氯化钾和硫酸钾对土壤有效态Cd、Zn含量的提升效果均随施用量的提高而增强,均提高了小麦幼苗与伴矿景天生物量并促进了对Cd、Zn的积累。施用钾肥后,土壤Cd的去除率在15.1%~23.8%,土壤Zn的去除率在1.75%~4.70%。研究表明,施用钾肥均对小麦间作伴矿景天修复土壤Cd、Zn污染具有良好的强化效应,且氯化钾施用量200 mg·kg^-1的修复效果优于其他处理。     

水稻秸秆添加对不同种稻年限黑土CH4排放特征的影响

  目的  评估水稻秸秆添加对东北地区不同种稻年限黑土CH₄的排放的影响,以期为黑土水稻田秸秆还田提供理论依据。  方法  不同种稻年限（0、12、35、62和85 a）黑土,分别设不添加（CK）和添加1%水稻秸秆（S）处理,进行淹水培养试验（培养温度为20 ℃,淹水层为1 cm）,测定土壤CH₄排放通量及累积排放量,比较不同种稻年限土壤对水稻秸秆添加响应的差异。  结果  在淹水培养期间（150 d）,添加水稻秸秆处理各种稻年限土壤CH₄排放通量（0.00 ~ 3.33 mg kg?1 d?1）显著（P > 0.05）高于未添加秸秆处理（0.00 ~ 0.13 mg kg?1 d?1）,未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄排放主要集中于淹水培养的前80 d和60 d。未添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为0.04 ~ 4.45 mg kg?1,不同年限稻田土壤CH₄累积排放量差异不显著（P > 0.05）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为29.64 ~ 91.08 mg kg?1,显著高于未添加水稻秸秆处理（P < 0.05）,且12 a和35 a土壤CH₄累积排放量显著高于0 a、62 a和85 a（P < 0.05）。未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量与土壤有机碳、可溶性有机碳氮和铵态氮含量呈显著正相关（P < 0.01）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量还与土壤β-葡萄糖苷酶活性呈显著负相关（P < 0.05）,土壤CH₄累积排放量增量也与土壤有机碳含量也呈显著线性正相关（P < 0.01）。水稻秸秆添加后土壤可溶性有机氮含量是影响土壤CH₄排放的直接因素,土壤可溶性有机碳和铵态氮含量及β-葡萄糖苷酶活性是影响土壤CH₄排放的间接因素。  结论  水稻秸秆添加显著促进了黑土不同种稻年限土壤CH₄排放,种稻年限越长,水稻秸秆添加后土壤CH₄排放量越少。本试验条件下,黑土种稻年限大于35年时,水稻秸秆还田带来的土壤CH₄排放量相对较小。     

基于CLUE-S模型县域土地利用情景模拟与碳排放效应分析

土地利用与变化产生的碳排放是国家温室气体排放清单核算中的重要组成部分。该研究以辽宁省沈阳市法库县为研究区域,基于2013年土地利用现状数据,运用CLUE-S模型对法库县2019年土地利用变化格局进行模拟与验证。在此基础上,通过设置基线情景、农业发展、建设发展、生态保护、土地利用结构优化5种模拟情景预测2030年法库县土地利用分布空间格局及各情景下土地利用碳收支状况。结果表明：1）CLUE-S模型对法库县土地利用格局变化具有良好的模拟能力,Kappa系数为0.989 6,模拟总体精度达到99.14%;2）在5种模拟情景中,土地利用结构优化情景下2030年法库县土地资源利用效果最优,是法库县中长期发展阶段较为适宜的土地利用模式;3）法库县2013-2019年碳排放量增长5.53%。5种模拟情景同2019年相比,除生态保护和农业发展情景外,其余模拟情景下法库县碳排放量均呈现增长趋势,其中土地利用结构优化情景增幅最小,为2.29%。研究结果可为法库县土地利用优化布局、国土空间规划编制及碳减排相关政策制订提供参考依据和决策支持,研究方法也可为其他区域土地利用格局预测及碳收支变化提供借鉴。     

褪黑素壳聚糖微粒防止褪黑素降解并有效提高其抗旱功能

  【目的】  褪黑素可提高作物抗旱性,但容易降解。本研究试图开发具有缓释和抵御光降解能力的褪黑素壳聚糖微粒,并对其抗旱性进行评价。  【方法】  利用壳聚糖与三聚磷酸钠和果胶所产生的静电引力,使三者之间产生交联形成包裹褪黑素的杂化微粒,从而实现褪黑素的缓释和保活。确定投入褪黑素质量为5 mg时制备的褪黑素壳聚糖微粒作为试验材料(MP-MT)。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR),对褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)表面形貌及官能团特性进行表征。采用超高效液相色谱技术,探究MP-MT对褪黑素的缓释性能和抵抗光降解的性能。以两叶一心的小麦幼苗为试材,进行灌根试验。将基质最大持水量的80%设为正常对照(CK1),基质最大持水量的40%设为干旱对照(CK2);在干旱胁迫下,设施用1.0 g/L褪黑素(MT1.0)、壳聚糖微粒(MP)和含褪黑素0.5、1.0、1.5 g/L的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT0.5、MP-MT1.0、MP-MT1.5),共7个处理。在处理后第8天,取样分析小麦幼苗株高、干重、鲜重、叶片SPAD值、根系生长、抗氧化酶活性及丙二醛含量。  【结果】  当褪黑素投入量为5 mg时MP-MT对褪黑素的包封率最稳定,为52.14%,之后的相关试验均以该比例制备的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)作为试验材料。通过SEM照片发现,MP-MT微粒粒径相较于壳聚糖微粒增加且表面变粗糙。MP-MT微粒FTIR结果同时检测出现了壳聚糖、褪黑素等组分的特征峰,表明褪黑素在微粒中存在。模拟释放试验结果表明,MP-MT在pH 5.0和pH 7.0磷酸缓冲溶液下36 h的释放率分别为65.43%、50.13%。模拟光降解试验表明,可见光照射4 h时MP-MT中褪黑素的光降解率较普通MT降低了143.37%。小麦幼苗干旱胁迫试验结果表明,与MT1.0处理相比,3个MP-MT处理的小麦幼苗干重增加4.50%～22.73%,根系长度增加15.92%～32.56%,过氧化酶活性提高19.56%～20.34%,丙二醛含量降低9.77%～12.30% (P<0.05)。  【结论】  壳聚糖/三聚磷酸钠/果胶的褪黑素封装体系可以实现褪黑素的缓释和保活,显著提高干旱胁迫下小麦幼苗SPAD值,促进根系发育,提高抗氧化酶活性,从而提高小麦幼苗抗旱性。     

秸秆还田对长期不同施肥黑土微生物残体碳的影响

  【目的】  研究长期施肥以及秸秆还田对黑土中微生物标识物氨基糖含量的影响,以期为调节黑土碳循环提供理论支撑。  【方法】  吉林省农业科学院黑土长期定位试验始于1990年,2018年选取其中不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和有机肥配施化肥(MNPK) 三个处理进行秸秆微区田间试验。这三个处理的土壤中分别再设加入1 cm 长玉米秸秆6000 kg/hm2的处理(CKS、NPKS、MNPKS)和不加入玉米秸秆的处理(CK、NPK、MNPK),共6个处理。秸秆与土壤混匀后置于PVC框(长0.9 m、宽0.6 m、高0.6 m)内,PVC框上端高于地面20 cm。在PVC框埋入土壤60天(夏季)、150天(秋季)后,取土样测定理化性状及氨基葡萄糖(GluN)、氨基半乳糖(GalN)和胞壁酸(MurN)含量。微生物真菌残体碳和细菌残体碳含量依据各氨基糖含量计算。  【结果】  与CK相比,NPK和MNPK处理能够促进氨基糖在土壤中的积累,其中第60天氨基葡萄糖分别显著增加18.81%和105.36%;胞壁酸分别显著增加19.62%和129.30%。两种施肥措施均能提升土壤中微生物残体碳的含量,而且MNPK处理微生物残体碳积累量较CK处理高出近1倍。各处理中真菌残体碳含量要远高于细菌残体碳含量,两种施肥措施均会降低真菌残体碳占微生物残体碳的比重,说明施肥会增加细菌在这一过程中对黑土有机碳积累的贡献。NPKS处理氨基葡萄糖占总氨基糖含量百分比明显增加,MNPKS处理真菌来源的氨基葡萄糖所占百分比也在第60天、第150天这两个时期内逐渐上升,表明真菌细胞死亡残体积累量在增加。  【结论】  添加秸秆后的MNPK处理促进了黑土中微生物残体碳的积累,NPK处理与秸秆添加相结合可以提高真菌残体碳在微生物残体碳中所占比重。因此,施肥和秸秆添加会使黑土中微生物群落组成发生变化,从而影响微生物残体的积累特征。     

外源钙缓解花生亚低磷光合障碍的机制

  【Objectives】  The phosphorus (P) deficiency is one of the main factors limiting photosynthetic carbon fixation and high-quality yield in peanut production. Calcium can enhance peanut growth and yield in low to medium yielding farmlands. Therefore, we explored the effects of exogenous calcium on alleviating P deficiency-induced photosynthetic inhibition in peanuts.  【Methods】  Peanut cultivar ‘Liaoning Baisha’ was used in a pot experiment conducted in an artificial climate chamber. The P deficiency treatment was imposed by adjusting the P concentration in Hoagland nutrition solution to 0.5 mmol/L (–P) from the normal level of 1 P mmol/L. The treatments were normal P + spraying ddH₂O (CK), –P + spraying ddH₂O, –P + spraying CaCl₂, and –P + spraying trifluoperazine (TFP, a calmodulin inhibitor). We measured the photosynthetic functions, plant growth and thylakoid membrane integrity at 9 and 10 days after treatment imposition in peanuts.   【Results】  Compared with CK, P deficiency reduced the dry matter weight, total leaf area, relative chlorophyll concentration and limited the growth and development of peanuts. The P deficiency reduced the net photosynthetic rate, transpiration rate, and stomatal conductance of peanut leaves. It also reduced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ of peanuts by 18% and 5.4%, respectively. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the dry matter weight and total leaf area of peanuts under P deficiency by 26.7% and 31.9%, respectively. Exogenous Ca2+ alleviated P deficiency inhibition based on photosynthetic level and enhanced the net photosynthetic rate and the stomatal conductance of peanut leaves under P deficiency. Compared with –P treatment, exogenous Ca2+ enhanced the efficiency of PSⅠ and PSⅡ, alleviating the photoinhibition in peanut leaves under P deficiency. Exogenous Ca2+ enhanced the size of the PQ pool, the rate of cyclic electron flow, and the activity of ATP synthase. However, it reduced the ?pH of thylakoid in peanut leaves under P deficiency. TFP increased the thylakoid membrane damage, reduced cyclic electron flow rate, and ATP synthase activity in P deficiency stressed peanuts compared with –P treatment.  【Conclusions】  P deficiency limited the growth and development of peanuts, reduced the activity of ATP synthase of thylakoid, Y(Ⅰ), Y(Ⅱ), and caused peanut photoinhibition. Exogenous Ca2+ alleviated inhibition of the dry matter weight, total leaf area, and relative chlorophyll concentration of peanuts. Exogenous Ca2+ ralleviated the Y(Ⅰ) and Y(Ⅱ) inhibition. The peanut CaM (Ca2+-modulin) acceptor for exogenous calcium (Ca2+) played an important role in the nutritional signalling of Ca2+, alleviating photosynthetic inhibition under P deficiency.     

控释肥配施玉米秸秆对麦季土壤酶活性及养分的影响

为了探究控释尿素掺混肥与玉米秸秆长期互作对麦季土壤酶活性和土壤养分状况的影响,基于华北平原棕壤区小麦—玉米轮作8年定位施肥试验,对比研究了玉米秸秆还田(S)与不还田条件下施用控释尿素掺混肥(CRF)与普通尿素掺混肥(BBF)对麦季土壤酶活性及土壤养分的影响。结果表明:秸秆不还田条件下,CRF处理较BBF处理显著提高土壤中性磷酸酶(返青期和成熟期)、蔗糖酶(返青期和孕穗期)和纤维素酶(返青期和孕穗期)活性及成熟期有机质、硝态氮和有效磷含量,其中,成熟期中性磷酸酶活性显著提高29.6%,硝态氮含量显著提高34.8%。秸秆还田条件下,BBF+S处理成熟期脲酶、纤维素酶,孕穗期中性磷酸酶活性显著高于CRF+S处理,其他时期2种类型掺混肥土壤酶活性无显著差异。CRF+S处理成熟期土壤全氮、有机质、硝态氮和有效磷含量显著高于BBF+S处理。氮肥种类和玉米秸秆还田的交互作用对土壤中性磷酸酶、蔗糖酶和纤维素酶活性及土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量影响显著,秸秆还田较不还田处理显著提高中性磷酸酶、蔗糖酶活性、速效钾和有效磷含量。综上表明,玉米秸秆还田和不还田条件下控释尿素掺混肥较普通尿素掺混肥处理均能显著增加土壤有机质含量,提高小麦后期速效氮磷养分的供应强度和供应容量,其中玉米秸秆还田配施控释尿素掺混肥处理在提高土壤酶活性和土壤养分方面表现最优。研究结果可为秸秆还田下氮肥优化施用提供理论依据。     

长期施用控释掺混尿素对麦田土壤酶活性及养分的影响

为探究秸秆还田条件下长期施用控释掺混尿素对土壤酶活性及养分状况的影响。基于自2008年开始的长期定位施肥田间试验,于2021年小麦返青期、挑旗期、灌浆期和成熟期采集0—20 cm土壤样品,以不施氮肥为对照,研究秸秆还田条件下控释掺混尿素(CRF)和普通尿素(BBF)2种氮肥类型及不施氮(N 0 kg/hm²)、减量(N 120 kg/hm²,N1)、常量(N 240 kg/hm²,N2)和增量(N 360 kg/hm²,N3)4个施氮水平对麦季土壤酶活性及土壤养分的影响,并对指标进行相关性分析。结果表明：相同施氮水平下的控释掺混尿素处理较普通尿素处理土壤蔗糖酶活性提高9.6%～21.0%,纤维素酶活性提高9.0%～31.5%。在小麦返青期和成熟期,控释掺混尿素处理的土壤硝态氮含量显著高于普通尿素处理,提高23.2%～145.0%。在返青期,CRF2处理土壤铵态氮含量较BBF2处理显著提高148.0%;成熟期,各施氮水平的控释掺混尿素处理的土壤铵态氮含量均显著高于普通尿素处理。CRF1和CRF2处理的...