氮肥减量施用对我国三大粮食作物产量的影响

【目的】探讨氮肥减施对我国三大粮食作物产量的影响及其与土壤性质和管理措施的关系,明确氮肥减施的可行性。【方法】收集2010—2021年公开发表的90篇论文,按照氮肥减施的比例、种植体系及其在不同条件下（肥料类型、土壤有机质含量、全氮含量、土壤酸碱度以及水分管理等）的作物产量效应进行分析。【结果】在常规施肥的基础上,氮肥减施0—40%没有显著降低水稻产量,氮肥减施0—30%没有显著影响小麦和玉米产量,但是减氮30%—40%显著降低了小麦和玉米产量,减产分别为6.1%和5.4%。不施氮肥区产量水平没有显著影响3种作物氮肥减施的产量效应。土壤全氮含量>2 g·kg^-1时,氮肥减施水稻产量（6.5 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.3 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.4 t·hm^-2）;土壤全氮含量>1.5 g·kg^-1时,氮肥减施玉米产量（8.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。土壤有机质含量>30 g·kg^-1时,氮肥减施的水稻产量（6.9 t·hm^-2）显著高于常规施氮产量（6.7 t·hm^-2）;在土壤有机质含量为10—20 g·kg^-1以及>20 g·kg^-1时,氮肥减施小麦产量（6.6 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.9 t·hm^-2）;一年两熟制氮肥减施玉米产量（8.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（9.1 t·hm^-2）。在普通肥料的基础上,氮肥减施小麦产量（6.8 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（7.1 t·hm^-2）。在旱作条件下,氮肥减施的小麦产量（5.9 t·hm^-2）显著低于常规施氮产量（6.6 t·hm^-2）。【结论】在常规施氮量的基础上减少30%氮肥施用量可以维持我国三大作物的产量;不同的土壤性质和管理措施,减氮后作物的产量存在一定的变异性。因此,氮肥减施需要根据土壤肥力状况的管理措施进行调整,从而实现高产高效。     

旅游干扰对鸡公山国家级自然保护区土壤理化性质的影响

采用野外调查和室内分析的方法,研究了河南鸡公山国家级自然保护区内森林风景区土壤理化特征对不同旅游干扰强度和干扰距离的响应。结果表明,重度干扰的土壤容重(1.23 g·cm^-3)显著高于轻度(1.03 g·cm^-3)和中度(1.07 g·cm^-3)干扰的(P<0.05),而其土壤总孔隙度(57.5%)则显著低于轻度(61.3%)和中度(59.6%)干扰的(P<0.05);中度及重度干扰下的土壤全氮含量(1.9 g·kg^-1和1.8 g·kg^-1)和有机碳含量(19.3 g·kg^-1和21.2g·kg^-1)均显著低于轻度干扰的(2.2 g·kg^-1和26.8 g·kg^-1)。与背景区(距干扰中心区边缘外10 m以上)相比,干扰导致缓冲区(距干扰中心区边缘外3~10 m)的土壤容重和总孔隙度变化随着干扰强度的增加而下降,而核心区(位于干扰中心区0~1 m)的土壤容重和总孔隙度的变化随干扰强度的增加而增加。以上研究结果可为森林风景区的规划和科学管理提供参考。     

北方麦区小麦产量与籽粒氮磷钾含量对监控施钾和土壤速效钾的响应

【目的】分析我国北方麦区监控施钾下小麦产量与养分吸收分配变化与土壤速效钾的关系,为节约钾资源,实现小麦丰产优质可持续发展提供理论依据。【方法】于2018—2020年在我国北方麦区43个地点进行田间试验,研究不同土壤速效钾水平下监控施钾对小麦产量、产量构成、籽粒氮磷钾含量及养分吸收分配的影响。【结果】北方麦区农户小麦施钾不足和过量问题同时存在。小麦产量随土壤速效钾含量升高显著增加,在土壤速效钾含量150—180 mg·kg^-1时,小麦产量达到最高,为6 340 kg·hm^-2。土壤速效钾过高并不能持续提高小麦产量,当土壤速效钾含量>180 mg·kg^-1时,小麦产量显著降低,平均为5 409 kg·hm^-2。与农户施肥相比,在土壤速效钾含量<90、90—120、120—150和>180 mg·kg^-1时采用监控施肥技术增加了钾肥用量,在速效钾含量150—180 mg·kg^-1时减少了钾肥用量,各土壤速效钾水平下采用监控施肥技术施用钾肥均提高了小麦产量,且在速效钾含量<90和>180 mg·kg^-1时显著增产。土壤有效磷含量>30 mg·kg^-1时,土壤速效钾含量120—150或>180 mg·kg^-1时,不施钾肥小麦产量有降低的趋势。土壤速效钾含量升高显著提高了小麦籽粒氮含量,农户施肥和监控施肥处理的籽粒氮磷钾含量无显著变化,速效钾含量>180 mg·kg^-1时不施钾肥的小麦籽粒磷钾含量显著降低。速效钾含量>150 mg·kg^-1时,监控施肥的钾肥偏生产力与钾肥吸收效率较农户施肥显著提高。【结论】在北方麦区,土壤速效钾含量150—180 mg·kg^-1时,合理施肥可使小麦产量达较高水平,但当土壤有效磷较高,超过30 mg·kg^-1时,不施钾肥小麦有减产风险。应根据土壤速效磷钾和小麦产量水平监控施肥,合理确定钾肥用量,实现北方麦区小麦丰产高效生产。     

不同有机碳水平下塿土磷的有效性及无机磷形态转化

【目的】在土壤Olsen-P和全磷含量基本接近但土壤有机碳水平呈梯度的陕西省关中平原塿土上,研究有机碳对土壤各形态无机磷有效性及其形态转化的影响,为合理培肥土壤,有效利用土壤累积态磷提供理论依据。【方法】采集并选取了陕西省关中平原小麦-玉米种植体系下塿土Olsen-P含量相近（平均含量范围17.41—18.72 mg·kg^-1）,不同有机碳水平（有机碳平均含量分别为6.38、8.34、10.17、11.95、13.64和15.74 g·kg^-1）的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson的石灰性土壤无机磷分级方法分别对土壤中各磷组分（二钙磷（Ca₂-P）、八钙磷（Ca₈-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（O-P）和十钙磷（Ca₁₀-P））含量进行测定。【结果】在陕西关中平原小麦-玉米种植区塿土中,有机碳对土壤各形态磷素水平及形态转化起重要作用。随着有机碳含量的增加,土壤中Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P、缓效磷库（Ca₈-P、Al-P和Fe-P）和难利用磷库（O-P和Ca₁₀-P）含量均显著增加（P≤0.05）,Ca₁₀-P相对稳定。有机碳含量与土壤活性磷库（Ca₂-P）、缓效磷库（主要为Al-P）的相对含量（占无机磷总量的比例）呈极显著正相关关系,与难利用磷库（主要是Ca₁₀-P）呈极显著负相关关系。土壤Olsen-P含量与难利用磷库含量呈显著正相关关系。【结论】在Olsen-P相近,全磷也基本相似的条件下,土壤有机碳促进了土壤中难溶态磷酸盐向缓效态磷库和活性态磷库的转化,提高了有效磷源占无机磷总量的比例,从而提高了土壤磷素有效性。研究结果表明可通过合理的措施培肥土壤,从而有效地促进土壤累积态磷的活化利用。     

鄂东地区稻田二熟制模式的生产力、温光资源利用和氮磷养分平衡比较

为了优化鄂东地区稻田耕作制度,挖掘作物周年生产潜力,提高作物生产效益和资源利用效率,通过连续4 a的定位试验,比较了油菜-玉米 （oilseed rape-maize,O-M）、油菜-水稻 （oilseed rape-rice,O-R）、油菜-节水抗旱稻 （oilseed rape-water-saving and drought-resistant rice,O-WDR）、小麦-玉米 （wheat-maize,W-M）、小麦-水稻 （wheat-rice,W-R）、冬闲-双季稻 （fallow- double season rice,F-DR）6种二熟制种植模式的周年生产力、生产效益、温光资源和氮磷利用以及土壤氮磷含量变化的差异。结果显示：周年经济产量以W-R模式最高,其次为O-R模式,而平均周年生产效益以O-R模式最高;氮利用率以O-R和W-R模式在鄂最高,磷利用率以O-R模式最高,温光资源利用效率则以F-DR模式最高。经过4轮复种后,O-R模式在鄂东地区具较高的丰产性和稳产性及良好的生产效益,并有利于维持农田土壤肥力和降低氮流失风险,具有替代传统双季稻模式的应用前景。     

丛枝菌根真菌改善镉胁迫下植物根系和土壤微环境的效应

为探究Cd胁迫下丛枝菌根真菌(AMF)对植物根系和土壤微环境的影响,以黑麦草为供试植物、变形球囊霉(Glomus versiforme)为供试AMF,以Cd浓度(0、10、20、30 mg·kg^-1)和是否对黑麦草接种AMF为双因素,设计8个处理,开展盆栽试验。结果显示:随着Cd浓度增加,AMF侵染率和孢子数量显著(P<0.05)降低。相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)改善了黑麦草的根系构型(根系总长度、根系总投影面积、根系总体积、根尖数、根分叉数)。在相同Cd浓度下,接种AMF显著(P<0.05)增加了土壤中真菌、细菌和放线菌的数量,土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮含量,以及土壤多酚氧化酶活性,和土壤易提取球囊霉素相关土壤蛋白和总球囊霉素相关土壤蛋白含量。这说明,接种AMF能够通过改善植物根系和微生物环境、提高土壤相关酶活性和球囊霉素含量等,增加植物抗性。     

基质栽培与土壤栽培对越心草莓蔗糖和柠檬酸积累的影响

为了解基质栽培和土壤栽培条件下草莓果实品质形成的差异,探究其影响规律,以越心草莓为材料,测定果实不同发育时期的蔗糖和柠檬酸含量,以及相关基因的表达量。结果显示,土壤栽培条件下蔗糖和柠檬酸含量高于基质栽培,其中,蔗糖积累的差异主要体现在草莓果实的尖部,柠檬酸积累的差异在果实尖部和基部。FaSPS2基因是土壤栽培和基质栽培蔗糖积累差异的关键基因,与蔗糖积累呈正相关。FaACO1、FaACO3基因的表达量与柠檬酸的积累呈负相关,基质栽培中FaACO1、FaACO3的表达量显著高于土壤栽培,导致基质栽培的成熟草莓果实中的柠檬酸含量低于土壤栽培。因此,FaSPS2、FaACO1和FaACO3基因在越心草莓蔗糖和柠檬酸含量的积累中发挥了重要作用,土壤栽培较基质栽培可能更有利于越心草莓蔗糖和柠檬酸含量积累。     

磷胁迫下内生真菌对米老排生长和磷素吸收的影响

【目的】探究内生真菌对低磷胁迫下米老排（Mytilaria laosensis）幼苗磷元素吸收的影响,筛选出能够促进米老排幼苗生长和磷元素吸收的内生真菌。【方法】以米老排幼苗为研究对象,施浇菌液接种 10 种供试菌株（M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10）,15 d 后进行磷胁迫试验,胁迫 60 d 后测定米老排幼苗的苗高、地径、地上部和根系的干质量及磷元素含量、叶片和根系酸性磷酸酶活性以及根际土壤酸性磷酸酶。【结果】随着磷胁迫的增加,菌株 M9、M10 能够增加米老排幼苗苗高、地径以及根冠比,促进幼苗生长;在正常条件和重度磷胁迫下菌株 M6 能够有效提高米老排幼苗地上部磷含量,分别为 36.9%、41.1%,菌株 M9的效果随着磷胁迫程度加深更为突出,在重度磷胁迫下菌株 M4 能够显著增加米老排幼苗根系磷含量为 57.7%;菌株 M6 和 M9 均能显著提高米老排幼苗叶片和土壤酸性磷酸酶活性,除轻度磷胁迫外,菌株处理后的米老排幼苗根系酸性磷酸酶活性较 CK 均有显著提升。【结论】土壤磷胁迫下,接种内生真菌对米老排幼苗生长和磷元素吸收具有显著影响,在不同磷胁迫环境下,菌株 M6、M9 在一定程度上能够有效提高米老排幼苗磷含量以及酸性磷酸酶、超氧化物歧化酶活性,促进幼苗生长。     

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.     

福建省耕地土壤pH空间分布及影响因素分析

为研究福建省耕地土壤酸化防控、耕地质量和产能提升的科学途径,以福建省耕地土壤为研究对象,采用地统计学与ArcGIS并结合随机森林模型,对福建省4 261个耕地表层土壤调查样点数据进行分析,探究福建省耕地土壤pH空间分布特征及主要驱动因子。结果表明,福建省耕地土壤pH自东南沿海至内陆山地地区呈逐渐降低趋势:全省耕地土壤pH为3.00~9.62,平均值为5.35,变异系数为14.95%,69.3%的耕地土壤pH小于5.5;南平市(5.09)、三明市(5.16)、龙岩市(5.21)、宁德市(5.22)及漳州市(5.42)70%以上的耕地土壤pH<5.5;而厦门市(5.58)、泉州市(5.90)、福州市(5.62)及莆田市(5.96)50%以上耕地土壤pH>5.5。海拔、降雨量、土壤有机质、土壤质地、土壤类型和作物类型显著影响土壤pH,土壤pH与海拔、降雨量和有机质呈显著负相关关系。砂土土壤pH为5.38,显著高于壤土(5.20)和粘土(5.14);滨海盐土土壤pH为6.36,显著高于潮土、水稻土、砖红壤、紫色土、黄壤和红壤;黄壤和红壤土壤pH显著低于潮土和水稻土,潮土和水稻土土壤pH差异不显著;茶园土壤pH为4.67,显著低于果园、蔬菜、烤烟、水稻、块茎和油料作物土壤pH;油料、蔬菜和块茎类作物土壤pH显著高于水稻、烤烟和果园土壤pH,水稻和烤烟土壤pH差异不显著。随机森林模型分析显示,土壤有机质和海拔是驱动土壤pH变化的重要因子,其次是降雨量和作物类型。整体而言,福建省近70%的耕地土壤处于酸性或强酸性水平,建议通过养分综合管理、增施碱性物料等农业措施提升土壤pH,促进土地可持续利用。