农户田块尺度冬小麦不同产量水平土壤细菌群落差异

为了明确土壤细菌群落对小麦产量的影响，以河南省济源市冬小麦种植户田块为研究对象，通过采集扬花期麦田土壤样品，利用Illumina高通量测序技术测定细菌16S rRNA V3+V4区序列，分析冬小麦不同产量水平土壤的细菌群落差异。结果表明，高产组土壤铵态氮含量显著高于低产组(P<0.05),土壤有机质含量、速效钾含量、有效磷含量、硝态氮含量、pH值在组间均无显著差异，土壤酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性在组间也均无显著差异。酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)是土壤细菌群落的主导菌门。门水平上，小麦产量与芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、装甲菌门(Armatimonadetes)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、Latescibacteria、Dadabacteria相对丰度显著相关。属水平上，Bryobacter、黄杆菌属(Flavisolibacter)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、丰佑菌属(Opitutus)、黏液杆菌属(Mucilaginibacter)、Dongia、Chryseo...     

耕作方式对灌区春小麦田土壤呼吸的影响

为了从土壤呼吸、水热特征探讨河西灌区耕作方式对春小麦的影响，以连续12年(2005-2016)的保护性耕作长期定位试验为基础，比较分析了垄作固定道(PRB)、平作固定道(ZT)、传统耕作(CT) 3种耕作方式下河西灌区春小麦田土壤水热物理特征、土壤呼吸强度及小麦产量的差异。结果表明，播前与收获后，在0～90 cm土层，PRB处理平均土壤含水量较CT处理分别增加15.06%和18.75%,ZT处理较CT处理平均土壤含水量分别增加7.26%和5.98%;不同耕作方式下，春小麦整个生育期的土壤温度总体表现为先增后降，土壤温度响应气温的变化趋势；秸秆覆盖(PRB与ZT)在春小麦苗期表现出降温效应，而在春小麦苗期至成熟期，PRB处理的0～30 cm土层平均土壤温度较ZT、CT处理分别提高0.56～4.39℃和0.05～2.6℃;小麦生育期土壤呼吸强度先增后降，且随土层深度增加而减弱，不同耕作方式下呼吸强度表现为CT>PRB>ZT;土壤呼吸强度与温度呈显著的指数关系，Q₁₀(温度每增加10℃土壤呼吸所增加的倍数)随土层深度的增加而逐渐增大，且不同耕作方式下表现为Z...     

秸秆带状覆盖对旱地冬小麦土壤温度及产量的影响

为探明秸秆带状覆盖对西北半干旱雨养农业区冬小麦土壤温度和产量的影响，以露地不覆盖为对照（CK），设置秸秆带状覆盖4行（SM₁）、秸秆带状覆盖5行（SM₂）、黑膜覆盖（PM₁）和白膜覆盖（PM₂）共5个处理，利用大田试验研究了不同覆盖处理冬小麦土壤温度及产量相关指标的异同。结果表明，与CK相比，秸秆覆盖处理（SM₁、SM₂）显著降低了冬小麦全生育期0~25 cm土层温度，返青期和灌浆期降温幅度最大，平均降温2.0 ℃；越冬期降温幅度最小，平均降温0.1 ℃；上层土壤(0~10 cm)的降温幅度大于下层土壤(15~25 cm)，SM₁降温效应大于SM₂。地膜覆盖在不同生育时期存在增温和降温的双重效应，成熟期增温幅度最大，较CK增加2.4 ℃；灌浆期5 cm土层降温幅度最大，降低1.8 ℃；无论增温还是降温，PM₁效应均高于PM₂。覆盖处理一天中，表层土壤温度以中午14:00变化最大，晚19:00次之，早7:00变化最小，且中午14:00均表现为降温效应；秸秆覆盖降温效应(4.9 ℃)大于地膜覆盖(0.8 ℃)。覆盖降低土壤有效积温，地膜覆盖有效积温显著高于秸秆覆盖。秸秆覆盖平均增产9.6%，SM₂增产率高于SM₁；地膜覆盖显著增产（20.8%），PM₂增产率高于PM₁。产量三要素中，穗粒数受温度影响最大，与各生育时期0~25 cm土层土壤温度、阶段土壤有效积温均呈显著或极显著正相关。综合考虑土壤温度、土壤有效积温、产量、千粒重和穗数等，SM₂处理更有利于旱地冬小麦产量的形成。     

麦秸秆和沼液配施对水稻苗期生长和土壤微生物的调控

研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥(S-CF)、小麦秸秆全量还田结合沼液(S-BS)和全量化肥(CF)处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明,不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进,其中CF处理的促进效果最好,其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理,其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理,而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照(CK,不施肥)和S-CF处理;其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理,S-BS处理的真菌总量最低,其中,CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理,S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农(Shannon)多样性指数要明显高于CF处理和CK,而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK,CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的,但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显,尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下,即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。     

基于环境变量的中国土壤有机碳空间分布特征

研究中国土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布特征对SOC储量估算以及农业生产管理具有重要意义。以全国第二次土壤普查2473个土壤典型剖面的表层(A层)SOC含量为研究对象,探寻地形、气候和植被等环境因素对SOC空间异质性分布的影响;以普通克里格法为对照,利用地理加权回归、地理加权回归克里格、多元线性回归和回归克里格模型建立SOC空间预测模型;并分别绘制了中国SOC的空间分布预测图。结果表明:(1)SOC含量与年均降水量、年均温、归一化植被指数、高程以及地形粗糙指数呈极显著相关关系;(2)平均绝对估计误差、均方根误差、平均相对误差和皮尔逊相关系数等模型验证指标表明地理加权回归的预测精度优于其他模型,可以更好地绘制SOC在大尺度上的空间分布特征;(3)较高SOC含量主要分布在研究区东北部、西南部以及东南部,而西北部SOC含量普遍偏低。本文以期从大尺度上探讨土壤属性与环境变量之间的相关关系,为全国土壤属性的空间制图提供一定的解决方案和思路。     

田间烤烟叶片缺钾症状与钾积累及土壤供钾水平关系

基于田间正常施肥烟株生长中期中、上部叶通常出现缺钾症状的现象,以烤烟品种K326为材料在砂质壤土上进行了田间试验,定期观察无钾(即K0,仅按常规施用氮磷肥,K_2O用量为0 kg·hm~(–2))、常规施肥但中后期出现缺钾症状(即CF,按常规施用氮磷钾肥,K_2O用量为364 kg·hm~(–2)但中后期仍有缺钾症状)、常规施肥且正常生长(即CK,按常规施用氮磷钾肥,K_2O用量为364 kg·hm~(–2)但中后期无缺钾症状)3处理烟株移栽后生长情况(特别是叶片缺钾症状的出现情况),并及时采集和测定了相应烟株的干物质、钾含量及根区土壤速效钾含量,以阐明正常施肥烤烟中、上部叶出现缺钾症状的可能原因。结果表明:(1)CF和K0烟株在移栽后33 d前叶片均未出现缺钾症状;但根区土壤速效钾含量移栽后42 d低于99.86 mg·kg~(–1)时,K0烟株第8～第15叶陆续表现缺钾;CF烟株根区土壤速效钾含量移栽后57 d低于131.1mg·kg~(–1)时,第12～第16叶也相继缺钾,而其他叶位叶片正常。(2)从移栽至42 d,CK和K0烟株干物质和钾素累积量虽皆明显增加,但K0烟株总量偏低趋势愈发显著;至移栽后57 d期间,CK和K0烟株前述两个指标继续增加,但此期CF干物质累积有相似的增加趋势,而钾素累积与出现缺钾症状前相比(即移栽后42 d时CK)则略有减少;(3)移栽后42 d至57 d,CF烟株上、中部叶和K0烟株上部叶钾净输出明显,而茎中净输入显著,其他器官或部位总体持平或略有增加;CK烟株上部叶钾素输入、输出维持平衡,其他器官有净增加。(4)生长期间,CK烟叶钾含量皆表现出随叶位上升而呈总体下降,K0烟叶前期有相似规律,但移栽后42 d、57 d呈"上升-下降-上升",CF于移栽后57 d为"下降-上升"趋势。上述结果说明,K0烟株移栽后42 d中部叶开始缺钾是钾整体吸收不足所致,后期则兼有上部叶钾净输出原因;CF烟株出现中、上部叶缺钾而下部叶正常则有3个原因,一是后期体内干物质累积持续增加导致的稀释;二是此期整株钾累积不仅未增加,且有下降;三是CF烟株中、上部叶钾净输出增加。     

林分密度对杉木人工林下物种多样性和土壤养分的影响

为研究不同林分密度对杉木人工林下物种多样性和土壤养分的影响,以38 a生5种密度杉木人工林为研究对象,调查林下植被,测定土壤理化性质及酶活性,对物种多样性指数和土壤指标进行单因素方差、相关性及主成分分析。结果显示:杉木人工林下物种种类多达121种,灌木层以杜茎山(Maesa japonica)为主,草本层以双盖蕨(Diplazium)、黑足鳞毛蕨(Dryopteris fuscipes)等蕨类为主。灌木层和草本层物种多样性各指数大多在初植密度为5 000 hm~(–2)时最高。不同土层间各种土壤养分变化趋势基本一致,不同密度间土壤养分变化趋势不同,更多的土壤养分在高密度或低密度林)分下达到最大。除了p H、有机碳以及纤维素酶外,其他土壤养分受林分密度变化响应均显著(P0.05)。0～20 cm土层的土壤养分与草本层物种多样性关系更为密切,而20～40 cm土层的土壤养分与灌木层物种多样性关系更为密切。p H、全氮、碱解氮、有效磷与灌草层多样性指数的相关性最为密切。主成分分析综合得分显示,初植密度为6 667 hm~(–2)时最高(1.17),第二为3 333 hm~(–2)(0.93),其次为5 000 hm~(–2)(0.28)、1 667 hm~(–2)(0.12)和10 000 hm~(–2)(–2.49),得分前两名显著大于其他得分。以上结果表明,初植密度在5 000 hm~(–2)更有利于林下物种多样性的稳定,但不利于土壤养分的累积;密度过低或过高皆不利于土壤理化性质和植物多样性的发展,特别是密度过高时,对林地伤害巨大;基于土壤理化性质和植物多样性的主成分分析结果出现"驼峰模式",杉木人工林初植密度6 667 hm~(–2)和3 333 hm~(–2)更适合土壤理化性质和植物多样性的发展。     

土壤肥料学云南省省级精品课程教学改革与实践

为适应高等农业教育改革和推进素质教育的要求,针对云南农业大学涉农专业的基本特点,结合土壤肥料学云南省省级精品课程的建设和云南省土壤与肥料方面的基本情况,以培养学生的创新精神与实践能力为根本目的,在教学内容、教学条件、教学方法等方面进行了该课程教学改革与实践,收到显著成效.     

Soil biodiversity and DNA barcodes: opportunities and challenges

Soils encompass a huge diversity of organisms which mostly remains to be characterized due to a number of methodological and logistical issues. Nonetheless, remarkable progress has been made in recent years toward developing strategies to characterize and describe soil biodiversity, especially thanks to the development of molecular approaches relying on direct DNA extraction from the soil matrix.Metabarcoding can be applied to DNA from any environment or organism, and is gaining increasing prominence in biodiversity studies. This approach is already commonly used to characterize soil microbial communities and its application is now being extended to other soil organisms, i.e. meso- and macro-fauna.These developments offer unprecedented scientific and operational opportunities in order to better understand soil biodiversity distribution and dynamics, and to propose tools and strategies for biodiversity diagnosis. However, these opportunities also come with challenges that the scientific community must face. Such challenges are related to i) clarification of terminology, (ii) standardisation of methods and further methodological development for additional taxonomic groups, (iii) development of a common database, and (iv) ways to avoid waste of information and data derived from metabarcoding. In order to facilitate common application of metabarcoding in soil biodiversity assessment, we discuss these opportunities and challenges and propose solutions towards a more homogeneous framework.     

Single season effects of mixed-species cover crops on tomato health (cultivar Celebrity) in multi-state field trials

Cover crop use can help mitigate the deleterious effects of common cropping practices (e.g., tillage) and is, therefore, an important component of soil health maintenance. While known to be beneficial in the long-term, the short-term effects of cover crops, specifically mixed-species cover crops in organic systems are less clear. Cover crop effects on tomato productivity and disease severity were recorded over three field seasons (2010, 2011 and 2012) at sixteen field sites in three states, Maryland, New York and Ohio (MD, NY and OH), each with distinct soilborne disease pressure. Plots of five state-specific cover crop treatments were established the season prior to tomato production; the resulting plant residue was incorporated the following spring approximately four weeks before tomato planting. Total fruit yields along with early-season shoot height and fresh weight were used to compare treatment effects on productivity. Treatment disease severity ratings relied on natural inoculum. Interestingly, the effect of a single season of cover cropping on total yield was significant in no more than 25% of all site years. Similarly, cover crop effects on tomato disease levels were significant in 0–44% of the sixteen field sites. However, significant field-specific patterns were observed in every state across multiple years for some treatments. For example, in New York in 2010, tomato yields following all mixed cover crops were greater than the single rye cover crop in one field, but this pattern was reversed in the adjacent field. Thus, no general recommendation of a specific cover crop mixture can be made for near-term enhancement of tomato productivity or for reduction of disease. Therefore, growers should focus on location and operation-specific variables when choosing cover crops.