Straw mulching with fertilizer nitrogen: An approach for improving crop yield,soil nutrients and enzyme activities

Field experiments were conducted to study soil properties, soil enzymes activities, water use efficiency (WUE) and crop productivity after six years of soya bean straw mulching in the semi‐arid conditions of China. The experiment included four treatments: CK (Control), N (240 kg N ha^‐1), H (soya bean straw mulching at half rate 700 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1) and F (soya bean straw mulching at full rate 1,400 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1). Soil organic carbon (SOC), soil labile organic carbon (LOC), soil available N (AN), available P (AP) and enzyme activities were analysed after wheat harvesting in 2016 and 2017. Results show that straw amounts had positive effects on the soil fertility indices being higher for treatment F. The SOC, LOC, AN, AP and enzyme activities (i.e. saccharase, urease and alkaline phosphatase) were in the order of F > H > N > CK. High wheat grain yield and WUE were observed for F treatment. A total of six years mulching along with 240 kg ha^‐1 nitrogen fertilizer application is sufficient for wheat yield stability and improving soil properties except urease activities in the semi‐arid condition of China. However, the straw mulching amount should be further studied with minimum nitrogen fertilizer for an environment‐friendly and effective approach for improving the soil biological properties with adequate crop production on a sustainable basis in the semi‐arid region of China.     

天津经济技术开发区绿地土壤盐分动态变化特征

【目的】掌握天津经济技术开发区土壤盐分的动态变化及分布情况,保证城市绿地的可持续性。【方法】通过长期定位监测,分析了研究区2007―2014年的土壤含盐量及pH值。【结果】研究区土壤含盐量整体上均呈逐年降低趋势,截至2014年3月研究区0～80 cm各层次土壤含盐量均在0.11%～0.14%之间,已经达到了滨海地区绿化种植土壤标准对土壤含盐量要求;土壤pH值整体随时间呈波动减小趋势,土壤pH值整体下降了0.33;研究区绿地土壤含盐量分布不均,但随着时间变化,研究区土壤总体的盐分水平分布的均一性有所提高,研究区土壤pH值分布较为均一。【结论】"暗管排盐"措施对天津经济技术开发区的绿地土壤盐分调控效果良好,但仍要加强对绿地土壤水盐动态的监测,减少土壤次生盐渍化的发生。     

不同林龄湿地松林土壤酶活性与土壤养分特征

以大鹤国有防护林场3种不同林龄(15、23、34 a)的湿地松林为研究对象,研究了不同林龄湿地松林土壤酶活性及其养分含量变化特征。结果表明:土壤pH值随着林龄增加呈先降低后升高,随着土层深度的增加逐渐升高。随着林龄的增长,土壤有机质先增加后降低;土壤水解氮、有效磷和速效钾含量逐渐降低。土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性随林龄的增长逐渐降低;酸性磷酸酶活性仅在表层土随着林龄的增长逐渐降低,而随着土层的加深表现为先增长后降低。土壤养分和酶活性随土层深度的变化均存在显著性变化。相关分析表明,土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶均与土壤有机质、水解氮、有效磷和速效钾存在极显著正相关(P<0.01),多酚氧化酶与速效钾呈显著负相关(P<0.05)。滨海地区湿地松在林龄较低阶段土壤养分较为充足,随着林龄的增长,土壤肥力逐渐下降,不利于森林可持续发展。     

番茄/茄子嫁接对其根际土壤生物学性状及细菌群落结构的影响

以茄子作为砧木，番茄为接穗进行嫁接，并以番茄自根植株和茄子自根植株作为对照，基于传统及现代高通量测序技术分析根际土壤的生物学性状及细菌群落结构特征，旨在揭示嫁接植株抗性增强的机制。结果表明：番茄/茄子嫁接植株根际土壤中可培养细菌、放线菌数量，微生物生物量、酶活性和细菌丰富度、多样性指数均显著高于茄子和番茄自根植株；另一方面，norank_c_Acidobacteria、硝化螺菌属（Nitrospira）、芽孢杆菌属（Bacillus）、norank_f_Gemmatimonadaceae、norank_o_Gaiellales、norank_f_Xanthobacteraceae、norank_o_SC-I-84、norank_f_Anaerolineaceae、norank_f_Nitrosomonadaceae、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）细菌是嫁接植株与茄子、番茄自根植株根际土壤中的共有优势细菌属；g_unclassified_o_Ignavibacteriales 、 醋酸杆菌属（ g_Acetobacter ）、g_norank_f_Longimicrobiaceae 、g_unclassified_f_Verrucomicrobiaceae、g_norank_p_FBP、g_norank_p_Aminicenantes 属细菌是嫁接植株根际土壤的特有优势细菌属。与自根植株相比，番茄/茄子嫁接植株根际土壤存在更高可培养微生物数量，微生物生物量和相关酶活性，具有更高的土壤养分有效性，同时拥有不同占比的共有优势细菌门属，尤其拥有更为丰富的微生物可操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）和特有 OTU 数量，这是嫁接植株抗性增强的主要原因。     

生物炭对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及辣椒生长的影响

为探究生物炭对砒砂岩与沙复配土壤肥力提升和作物生长的影响。通过盆栽试验,研究不同添加量的生物炭对辣椒生物学性状、产量以及复配土壤理化性状的影响。结果表明:复配土比例为1∶1时,A2处理使茎叶鲜质量、干质量增加81.4%、80.5%,单果长、单果茎粗增加15.1%、21.0%,土壤有效磷含量增加11.08 mg·kg-1,对土壤pH和全盐量影响不大。复配土比例为1∶2时,B2处理下果实鲜质量、干质量增加39.7%、40.2%,茎叶鲜质量、干质量增加28.1%、29.5%、根鲜质量、干质量增加35.0%、22.0%,单果长、单果茎粗分别增加12.1%、13.0%,单株结果数增加119.8%,产量最高且土壤pH和盐分变化不大。复配土为1∶5时,添加生物炭对辣椒生长发育和产量积累产生抑制。因此,该试验条件下,建议1∶1和1∶2的复配土生物炭添加量为2%,1∶5的复配土不建议施用生物炭。     

基于粒子群算法优化BP神经网络的土壤含水量短期预测模型

为提高土壤含水量预测精度,基于物联网监测数据,提出了粒子群算法(PSO)优化BP神经网络的土壤含水量预测方法。首先应用主成分分析法筛选出影响土壤含水量的关键影响因子,然后构建8-5-1的BP神经网络拓扑结构,应用粒子群算法优化BP神经网络的初始权值和阈值。结果表明:与传统BP神经网络相比,新模型优化了网络结构,避免了陷入局部最优解,具有良好的预测效果;模型的评价指标平均绝对误差、平均绝对百分误差、误差均方根分别为0.259 2、0.010 5和0.135 6,与单一BP神经网络相比,预测精度更高,可满足实际的土壤含水量预测的需要。     

AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal，AM)真菌对植桑土壤的影响及机制，采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae，Fm)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices，Ri)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明：⑴ 接种Ri显著增加土壤大团聚体百分比，并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种Fm和Ri均显著增加微团聚体SOC含量，接种Fm显著降低大团聚体总GRSP含量，而接种Ri却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负，土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间，土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间，且Ri的接种效应高于Fm。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响，其中易提取GRSP是主要驱动因子，而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上，AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定，Ri的接种效应明显大于Fm；土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP，而其稳定性主要受总GRSP影响。     

有机态和无机态硼对柑橘枳橙砧木生长及生理的影响

以柑橘枳橙[Citrus siinensis(L.)Osb.×Poncirus trifoliata(L.)Raf.]砧木为试验材料,采用水培方式,研究有机态山梨醇—硼和无机态硼酸对其生长及各种生理指标的影响。两种形态硼都能增加砧木幼苗各部位的干、鲜质量和株高;有机态山梨醇—硼对地下部生长的促进作用尤为明显。有机态山梨醇—硼比无机态硼酸更易于向叶片等地上部位转运,有机态山梨醇—硼处理根和茎中的硼含量与无机态硼酸处理没有显著差异,但叶片中的硼含量与硼积累量均显著高于无机态硼酸处理,叶片占总硼含量的比例也显著高于无机态硼酸处理。有机态山梨醇—硼处理各部位钾、钙、镁元素含量高于对照,而无机态硼酸处理各部位元素含量则比有机态山梨醇—硼处理高。缺硼易导致叶片中糖类物质的积累,有机态山梨醇—硼比无机态硼酸能更有效地促进叶片中多糖物质的转运,有机态山梨醇—硼处理可溶性糖含量比对照和无机态硼酸处理分别降低26.3%和11.8%,淀粉含量分别降低43.5%和26.1%。在提高枳橙砧木叶片抗逆能力方面,有机态山梨醇—硼效果优于无机态硼酸,两种硼类型处理叶片中脯氨酸和伤害率均显著低于对照,有机态山梨醇—硼和无机态硼酸分别降低了20.6%和19.6%,有机态山梨醇—硼和无机态硼酸处理伤害率降低了13.3%和16.5%,有机态山梨醇—硼处理叶片中丙二醛含量显著低于无机态硼酸处理19.4%。有机态硼对改善枳橙砧木根系的生长发育的作用效果优于无机态硼酸;能有效降低叶片中碳水化合物的含量,有利于光合作用产物顺利转移;而在减少叶片有害物质的积累、保护质膜方面,有机态与无机态硼有同样的效果。     

养分管理措施对干热河谷火龙果土壤肥力的影响

为阐明火龙果地不同养分管理方式下土壤矿质养分变化特征，揭示土壤肥力质量变化规律，设置施用农家肥（farmyard manure，FM）、套种绿肥（alfalfa，AF）、施用生物有机肥（bio-organic fertilizer，BOF）与凋落物覆盖（litter coverage，LC）4种养分管理方式，通过分析不同处理的土壤肥力指标变化，明确不同养分管理方式对火龙果地土壤肥力质量的影响。结果表明：不同养分管理方式的土壤理化性质变化规律各异，在LC方式下pH低于7，呈弱酸性，其余养分管理方式下均呈弱碱性；LC对土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）、有效磷（available phosphorus，AP）、有效锰（available manganese，AMn）、有效铁（available iron，AFe）等土壤养分增效显著，AF对SOC、全氮（total nitrogen，TN）、全钾（total potassium，TK）增效作用较弱，FM以及BOF下SOC及多数有效态元素含量相对较低；土壤速效养分受到pH的影响较大，大量元素与微量元素多呈极显著正相关；不同养分管理方式的土壤质量综合指数表现为，LC（1.793）>AF（0.949）>FM（-0.995）>BOF（-1.747）。LC为土壤养分积累较为适宜的管理方式，其次为AF，FM次之，BOF对土壤养分的积累效应最低，但其对提高作物产量具有较好的作用。     

割茎对党参产量和含量的影响

在生长期对潞党参地上部分进行割茎，保留地上部分高度20cm，于秋季10月20日至11月30日采挖，观察各处理对产量和含量的影响。结果表明：9月25日对党参地上部分割除，地上部分距离地面保留20cm，10月20日-11月20日采挖，党参产量、根长、根粗、根重较对照都有所提高，其中10月20日产量较对照增加率最高，产量提高5.71%；10月20日根长增加最多为19.68%，10月30日根径增加25.67%，根重增加14.00%，浸出物提升2.80%。