淹水条件下玉米耐淹阈值研究

以沿淮低洼地砂姜黑土为研究对象,研究玉米对淹水胁迫的反应及水淹程度的定量表达和耐淹阈值。试验在砂姜黑土原装土柱中进行,共设置6个处理,每个处理埋设相应的根袋,分别在六叶期和大喇叭口期进行淹水。淹水期间每天取2个根袋测定玉米植株养分含量和生物量;淹水结束后再统一取样进行相应的测定。结果显示,淹水对玉米生长影响很大,2个时期的生物量均随淹水时间的延长大幅度下降,营养元素（N、P、K）的吸收受到严重抑制,六叶期比大喇叭口期更敏感。六叶期处理间生物量与淹水时间呈极显著的（0.996*）抛物线关系。根据方程计算,减至对照50%生物量的淹水阈值约为3 d,这一结果和生物量与氮素含量或累积量的相关分析结果完全一致。淹水严重影响玉米生长、降低生物量、抑制养分的吸收。不同时期淹水只是影响程度不同。六叶期淹水其耐淹阈值约为3 d。     

安徽省县域麦稻玉米秸秆时空分异特征与还田养分输入量测算

安徽省是国家重要商品粮生产基地,作为农业大省其粮食作物秸秆产量居于全国前列。明晰全省产粮大县主要粮食作物秸秆理论资源量和可收集资源量时空分布特征,并准确测算秸秆就地还田对土壤养分输入的贡献,可为秸秆全量化差异化利用策略优化及秸秆还田情景下的农田养分平衡调控提供决策依据。研究表明,2011-2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆资源总量呈现出稳步增长的态势,而不同作物秸秆产量年际变化趋势各异：小麦秸秆先升后稳,水稻秸秆波动不大,玉米秸秆逐年递增。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆理论资源量为3 878万t,其中小麦、水稻和玉米秸秆所占比例分别为47.3%、36.3%和16.4%。淮北区为小麦和玉米秸秆资源集中分布区,占比分别为73.0%和88.3%,水稻秸秆主要产自江淮区（41.7%）、皖西区（21.3%）及沿江区（19.7%）。主要粮食作物秸秆资源总量分布表现为淮北区（52.5%）?江淮区（24.3%）?皖西区（10.5%）?沿江区（9.1%）?皖南区（3.6%）。2019年全省产粮大县小麦、水稻和玉米秸秆可收集资源量分别为1 338万、1 041万和542万t,淮北区单位播种面积小麦和玉米秸秆可收集资源量分别为4 505～6 310和4 171～5 395 kg/hm2,江淮区、皖西区和沿江区单位播种面积水稻秸秆可收集资源量分别为4 487～5 326、4 570～5 028和4 329～5 778 kg/hm2。2019年安徽省产粮大县三大粮食作物秸秆氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分资源总量分别为25.3万、10.9万和90.1万t。在秸秆就地全量还田情景下,小麦玉米主产区（淮北区）小麦秸秆还田的氮（N）、磷（P2O5）和钾（K2O）养分输入量分别为35.8～50.1、14.1～19.8和139.8～195.8 kg/hm2,玉米秸秆还田的养分输入量分别为42.7～55.2、16.9～21.8和93.4～120.9 kg/hm2;水稻主产区（江淮区、皖西区和沿江区）水稻秸秆还田的养分输入量分别为38.0～50.8、18.8～25.0和151.6～202.3 kg/hm2。研究结果对进一步提升安徽省产粮大县秸秆资源综合利用效率及推动农业绿色高质量发展具有重要的现实意义。     

水溶性有机质对茶园土壤氟形态的影响

采用元素分析与傅里叶变换红外光谱相结合的方法分析了腐熟鸡粪中水溶性有机质(dissolved organicmatter,DOM)的结构及组成,通过溶液连续提取-电位分析法分析茶园土壤中氟的形态及含量。结果表明,腐熟鸡粪DOM中C、O、H和N元素含量占元素总量的93%,其中C和O的含量大于H和N,C/H和C/N较大,C、H饱和度低,含有较多羧基、醛基、酮基等不饱和度高的物质。水溶态和有效态氟含量随外源DOM添加量的增加而降低,呈负相关关系;而土壤铁锰结合态氟、有机结合态氟含量则随外源DOM添加量的增加而升高,呈正相关关系。外源DOM的加入可降低茶园土壤水溶态和有效态氟含量,提高了铁锰结合态氟、有机结合态氟含量,降低氟的生物可利用性。     

玉米秸秆还田对砂姜黑土水分动态及冬小麦水分利用效率的影响

为给冬小麦水分高效利用提供科学依据,根据土壤-植物-大气连续体(SPAC)原理,利用野外小型蒸渗仪,以不施肥为对照(CK),原位研究了配方施肥(PF)以及配方施肥+秸秆还田(PF+JG)处理对砂姜黑土水分动态和冬小麦水分利用效率的影响.结果表明,秸秆还田主要影响0～40 cm土层土壤剖面水分含量,而40～80 cm土层土壤水分含量基本保持稳定.在小麦出苗期和拔节期,PF+JG处理的0～40 cm土层土壤含水量较PF处理分别提高50.9％和34.6％.土壤水分最大有效库容在小麦全生育期呈单峰变化趋势,峰值在返青期;PF+JG处理的出苗期土壤水分最大有效库容较CK和PF处理增加了8.25％和20.82％,拔节期增加8.07％和10.95％,且均差异显著(P＜0.05).PF+JG处理的土壤水分入渗量分别是CK和PF处理的4.53和3.55倍;小麦耗水量较PF处理降低9.2％;小麦产量和水分利用效率分别比CK和PF处理增加124.1％、18.8％和144.0％、30.8％,且差异达显著水平(P＜0.05).说明秸秆还田对冬小麦产量和水分利用效率的提高作用与增加土壤水分有效库容、水分入渗量和减少总耗水量有关.     

蔬菜不同部位对DDTs的富集与分配作用

在可控条件下研究了人为污染土壤中DDT类污染物在蔬菜(菠菜和胡萝卜)不同部位的富集与分配规律.结果表明,DDT类污染物在菠菜和胡萝卜叶部和根部均有一定富集,其中菠菜叶面富集量占富集总量的68.6%～92.2%之间;而胡萝卜叶部富集占富集总量的34.9%～41.6%之间.不同DDTs在菠菜和胡萝卜体内的生物富集量呈:P,p'-DDE>p,p'-DDT>p,P'-DDD>o,p'-DDE>o,P'-DDT的规律.DDTs通过不同途径在菠菜和胡萝卜内的生物富集系数表现如下规律:BCF大气-菠菜>BCF大气-胡萝卜>BCF土壤-胡萝卜>BCF土壤-菠菜.不同DDTs在蔬菜体内的生物富集系数表现为:BCFp,p-DDE>BCFo,p'-DDE>BCFp,p'-DDD>BCFp,p'-DDT>BCFo,p'-DDT.由于DDTs在蔬菜体内富集后,可沿食物链传递和放大,对农产品质量和人体健康构成直接威胁.     

长期秸秆还田对典型砂姜黑土胀缩特性的影响机制

易于胀缩是砂姜黑土最典型的属性障碍因子之一。该文依托长期定位试验(2007―2017年)研究了秸秆还田对砂姜黑土收缩的影响机制。田间试验设置5个处理:不施肥(CK)、常规氮磷钾(F),及氮磷钾配施下的玉米秸秆还田(MSF)、小麦秸秆还田(WSF)和小麦-玉米双季秸秆还田(WMSF)。结果显示土壤容重(soil bulk density,SBD)呈现WMSFWSF≈MSF≈FCK,与土壤田间持水量(fieldmoisturecapacity,FC)的变化规律相反。WMSF处理土壤田间持水量为38%,高于CK处理7.38%。土壤比容积差值与土壤线性伸展系数(coefficient of linear extensibility,COLE)和有机质(soil organic matter,SOM)含量均呈显著正相关(P0.05)。土壤收缩主要集中于正常段和滞留段,而质量含水量下降则表现在结构段和滞留段较为明显。尽管秸秆还田,尤其MSF处理结构段土壤含水量较大,但土体未发生明显收缩行为。综上所述,SOM累积因自身胀缩造成土体更强烈收缩,但通过水养增容实现了土体易于胀缩属性障碍因子的消减。小麦秸秆还田可显著提升土壤SOM含量,而玉米秸秆还田因难以腐化对土壤大孔隙度影响较大,小麦-玉米双季秸秆还田更符合该类型土壤农业生产中有机质提升、结构改善,水养增容的实际需求。     

我国典型省份小麦和玉米农田化学氮肥施用与生产运输过程的温室气体排放量估算

基于相关统计数据,通过文献调研方法,估算了我国河南、河北和山东3个典型省份在小麦和玉米上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量,包括化学氮肥施用产生的土壤N_2O直接排放、通过挥发沉降和淋溶径流途径损失的氮素导致的N_2O间接排放以及不同种类化学氮肥在生产和运输过程中的温室气体排放。结果表明:河南、河北和山东3个典型省份在小麦上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量分别为1536万、847万、1153万t CO_2–eq·a–1,单位播种面积温室气体排放量分别为2.85、3.61、3.09 t CO_2–eq·hm–2·a–1,单位产量温室气体排放量分别为0.46、0.60、0.51 t CO_2–eq·t~(–1)·a~(–1);相应省份在玉米上消费的化学氮肥产生的温室气体排放量分别为717万、720万、912万t CO_2–eq·a–1,单位播种面积温室气体排放量分别为2.19、2.27、2.92 t CO_2–eq·hm–2·a–1,单位产量温室气体排放量分别为0.40、0.43、0.46 t CO_2–eq·t~(–1)·a~(–1)。研究表明,化学氮肥消费带来的温室气体排放主要来自于化学氮肥在生产过程中的温室气体排放以及化学氮肥施用导致的土壤N_2O直接排放这两部分。     

ABC转运蛋白介导离子跨膜运输的研究进展

腺苷三磷酸结合盒转运蛋白（ATP-binding cassette transporter,ABC转运蛋白）是一类大量存在于原核生物及真核生物的跨膜转运蛋白,其种类繁多、家族庞大且功能多样,主要功能是利用ATP水解产生的能量将底物进行逆浓度梯度跨膜运输,同时还参与抗原传递、信号传导和细胞解毒等很多重要的生物生理过程。综述了ABC转运蛋白的结构特点、跨膜吸收机制及影响因素,为研究ABC转运蛋白跨膜吸收转运养分离子及其抵抗非生物逆境胁迫提供理论支撑和研究思路。     

持续淹水对小麦养分吸收动态和产量的影响

为了研究持续淹水对小麦养分吸收动态和产量的影响,以沿淮低洼地砂姜黑土上的小麦为研究对象,共设6个处理,每个处理埋相应的根袋,在小麦生拔节期持续淹水9天,每天收取根袋,淹水结束后统一采集各处理的植株样。淹水严重影响了小麦的生长发育,降低生物量,减少产量,淹水时间越长,下降和减产也越严重;持续性淹水严重阻碍了小麦对氮、磷、钾的吸收,降低了地上部分氮素含量和累积量,经t检验与对照相比差异均达显著或极显著水平。淹水严重影响了小麦的生长发育,抑制了氮、磷、钾的吸收与积累,使生物量、产量有较大幅度的下降。     

黑土有机氮肥替代率演变及其对土壤有机碳的响应

【目的】 探索长期有机培肥下黑土有机肥替代率与土壤肥力的量化关系,为农田土壤培肥和有机替代提供理论依据。 【方法】 本研究依托公主岭黑土肥力长期试验的32年定位观测数据,选取其中的4个处理即不施肥 (CK)、单施化学氮磷钾肥 (NPK)、单施常量有机肥[30 t/(hm2·a),M1]和单施高量有机肥[60 t/(hm2·a),M2],试验用化肥为尿素、过磷酸钙和硫酸钾,年施用N 150 kg/hm2、P₂O₅ 75 kg/hm2、K₂O 75 kg/hm2。分别测定作物产量、植株含氮量以及土壤全氮、碱解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、有机碳含量。基于作物氮素养分吸收量,探讨长期高产条件下施用不同量有机肥其替代率的变化特征,在分析高产条件下有机肥替代率与土壤肥力的基础上,进一步探讨两者之间的数量化关系。 【结果】 基于作物氮素养分吸收量,长期高产条件下高量有机肥处理 (M2) 的有机肥替代率高于常量有机肥处理 (M1),且高产条件下有机肥替代率与施肥年限呈极显著线性正相关 (P < 0.01);通径分析和多元逐步回归分析结果表明,土壤有机碳含量对高产条件下有机肥替代率有显著正效应,是决定高产条件下有机肥替代率差异的主要土壤肥力要素,决定了高产条件下有机肥替代率70%的变异。长期施用常量和高量有机肥处理 (M1和M2),黑土土壤有机碳含量显著增加 ( P < 0.01);土壤有机碳含量与高产条件下有机肥替代率非线性相关,并达到了极显著水平 ( P < 0.01)。 【结论】 化肥氮的有机氮替代率70%取决于土壤有机碳含量的高低。长期施用有机肥能显著提高土壤有机碳含量,在提升土壤肥力的同时,提升了有机氮对玉米吸收的贡献,减少了对化肥氮的依赖。黑土土壤有机碳含量达到24.89 g/kg时,有机肥对化肥的替代率趋近95%,达到最大值。