数字图像处理技术在蔬菜叶面积测量中的应用

采用平台扫描仪获取叶片的数字图像，建立运用数字图像处理技术测定蔬菜叶面积的方法。同时与目前较常用的交叉网格法、CID仪器法、复印称重法和生产上常用的直尺法进行比较分析。结果表明：图像处理方法和上述传统的叶面积测定方法的测定结果呈极显著的线性相关关系，适用于叶面积的测量工作；和其它方法相比具有准确、快速、适用范围广、容易普及等优点，适用于科研和生产推广使用。试验还得出采用直尺法时，油菜和空心菜的叶面积的校正系数分别为0.792和0.818。     

大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的影响

通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控的大豆根系分泌物和加入根茬腐解物(20gkg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,以对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、苯甲酸、阿魏酸5种酚酸类物质作为标准物质,对根系分泌物进行了检测。结果表明在正茬、重茬、调控根系分泌物中分别检测到了3种、5种、3种上述各标准物质,并且检测到的各物质的量为重茬>调控>正茬。在加入根茬腐解物的条件下,正茬和调控处理的根系分泌物中酚酸的种类和数量均有所增加。在重茬加根茬处理的根系分泌物中同样检测到了上述5种酚酸物质,并且各物质的量也有一定程度的增加。     

不同原料生物炭对氮、磷、钾的吸附和解吸特性

【目的】通过三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 对氮、磷、钾的吸附解吸试验,了解不同材料来源的生物炭对无机养分的吸附和解吸特征,为将其作为添加物来调节有机肥的性质提供参考。【方法】在pH 6.75 ± 0.25、25℃下,采用Langmuir和Freundlich方程对三种不同原料生物炭 (玉米秆炭、稻壳炭、稻秆炭) 氮、磷、钾的等温吸附进行拟合。对吸附养分后的生物炭进行连续5次解吸,前4次采用水浸提,第5次浸提采用1 mol/L KCl浸提氮,0.5 mol/L的NaHCO₃浸提磷,1 mol/L的CH₃COONH₄浸提钾。【结果】1) Langmuir和Freundlich方程均可用来拟合生物炭对氮、磷、钾的等温吸附,Langmuir方程对氮、磷的吸附拟合较好,Freundlich方程对钾的吸附拟合较好。对不同原材料而言,稻秆炭对氮、磷、钾的吸附性能均较好,其最大吸附量q_m分别为 (2.44 ± 0.15) mg/g、(2.91 ± 0.12) mg/g和 (4.97 ± 0.22) mg/g。2) 不同原材料生物炭对氮、磷、钾的单次解吸率和总解吸率具有一定的差异。生物炭对阳离子 (铵根离子和钾离子) 的最大吸附量受阳离子交换量和酸性官能团的数量以及pH_pzc影响,对磷酸根的最大吸附量主要与阳离子交换量和碱性官能团的数量有关。【结论】所试三种生物炭对氮、磷、钾的吸附存在单分子层吸附和多分子层吸附,在单次解吸率和总解吸率上不同原料生物炭存在一定的差异性。在生物炭对氮和钾吸附的总量上,物理性吸附的贡献高于化学吸附;对磷的吸附总量上,化学吸附的贡献高于物理吸附。三种生物炭对氮、磷、钾的固储和缓释能力具有一定的差异,稻秆炭的保肥供肥能力优于玉米秆炭和稻壳炭。     

长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化微生物是氨氧化过程的主要驱动者,氨氧化过程作为硝化作用的限速步骤对氮循环具有重要作用。本研究以沈阳农业大学棕壤含氯化肥长期定位试验的土壤为研究对象,探讨了连续34年施用高氯和低氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物的影响。【方法】该长期试验在等量氮、磷、钾条件下,设置高氯和低氯处理,共8个处理:T1(不施肥);T2(单施尿素);T3(尿素+氯化钾);T4(尿素+过磷酸钙);T5(尿素+过磷酸钙+氯化钾);T6(尿素+磷酸一铵+氯化钾);T7(尿素+氯磷铵+氯化钾);T8(硝酸磷肥+过磷酸钙+氯化钾),T7为高氯处理。采集0—20cm土壤样品,利用荧光定量PCR技术测定氨氧化细菌(AOB)和古菌(AOA)丰度,并结合土壤硝化潜势和基本化学性质,分析长期施用含氯化肥对棕壤硝化作用及氨氧化微生物丰度的影响及影响氨氧化微生物丰度的主要环境因素。【结果】长期施肥降低了土壤pH值,高氯处理降低得最多,显著低于其他处理;高氯处理的土壤硝化潜势也显著低于其他处理,且除高氯处理外,配施磷肥的处理土壤硝化潜势显著高于不施磷处理。各处理土壤中AOA丰度均显著高于AOB,高氯处理土壤中AOA、AOB丰度均显著低于其他处理,土壤硝化潜势与AOA和AOB均呈显著正相关关系。【结论】连续施用高氯化肥34年显著降低了棕壤AOA和AOB丰度,抑制了硝化潜势。该结果可为通过含氯化肥的合理施用来调节土壤AOA和AOB,进而调控土壤氮素循环提供参考。     

施肥对连作花生植株性状及产量品质的影响

通过花生连作风沙土微区定位试验研究了施用化肥、有机肥以及化肥与有机肥配合施用对连作花生的植株性状、产量及其产量构成因素和品质的影响.结果表明:有机肥与化肥配施可以增加连作花生主茎高度和第一侧枝长度,提高花生籽仁的产量、粗蛋白和粗脂肪含量,但对单株分枝数影响不大.增施P、K肥均能提高单株荚果数和出仁率,增施P肥对提高粗脂肪含量也有积极作用.而单施N肥易造成植株徒长,出仁率降低.有机肥和化肥配合施用平均比单施化肥和单施有机肥分别增产15.36％和13.83％;有机肥和氮磷或氮磷钾配合粗蛋白含量平均比单施化肥和单施有机肥分别提高4.94％和4.47％,粗脂肪平均也分别提高了7.62％和5.68％.     

香草酸对花生种子萌发、幼苗生长及根际微生物区系的影响

【目的】探讨酚酸类自毒物质香草酸的自毒作用,研究其对花生种子萌发和幼苗生长的影响,揭示根际土壤微生物在花生生育期内对自毒物质的响应规律。【方法】以花生品种阜花12号150GY为试材,培养皿培养试验设6个处理：0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 mmol·L^-1香草酸溶液;营养钵种植试验设5个处理：0、0.01、0.03、0.05、0.07 mmol·L^-1香草酸溶液;盆栽试验设5个处理：香草酸用量分别为0、0.01、0.03、0.05、0.07 mg·kg^-1干土。分别研究外源添加香草酸对花生种子萌发、幼苗生长及根际微生物区系的影响。【结果】（1）经不同浓度香草酸溶液处理后,花生种子的发芽率、发芽势和发芽指数均低于CK,与对照存在显著性差异。当香草酸溶液浓度为0.09 mmol·L^-1时,发芽率、发芽势和发芽指数与对CK相比分别降低39%、66.3%和55.9%,自毒效应响应指数达到最大值。（2）经不同浓度香草酸溶液处理后,花生幼苗的主根长、单株干重、叶绿素含量、净光合速率和气孔导度均低于CK,与对照存在显著性差异,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,各指标与对CK相比分别降低37.3%、40.0%、19.0%、53.9%和49.1%,自毒效应响应指数达到最大值。胞间CO₂浓度变化趋势与以上指标相反,随香草酸浓度的增大而呈现上升趋势,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,胞间CO₂浓度比对照提高46.1%。（3）香草酸浓度≥0.03 mmol·L^-1时,花生根系总吸收面积、活跃吸收面积和根系活力（活跃吸收面积/总吸收面积）低于CK,叶片的MDA含量高于对照,均与对照存在显著性差异,当香草酸溶液浓度为0.07 mmol·L^-1时,各指标与对照相比分别降低22.4%,54.2%和40.6%,MDA含量提高43.3%。（4）根际放线菌数量在花生生育前期随着香草酸浓度的增大而显著降低,进入结荚期后各处理间差异不显著。根际细菌数量在花生生育前期时各处理间差异不显著,而进入结荚期后随着香草酸浓度的增大而显著降低。高浓度的香草酸（0.07 mg·kg^-1干土）对根际真菌生长具有抑制作用,而低浓度的香草酸（0.01 mg·kg^-1干土）对根际真菌生长具有促进作用。【结论】香草酸对花生种子萌发和幼苗生长存在一定的抑制作用,香草酸亦会抑制花生幼苗的光合作用,降低根系活力,促进幼苗叶片产生丙二醛。此外,不同浓度的香草酸溶液均会使花生根际细菌和放线菌的数量降低,抑制根际土壤中细菌和放线菌的生长繁殖,而对土壤真菌的影响呈现低促高抑的现象,即低浓度的香草酸溶液促进花生根际土壤中真菌的生长;而高浓度则对真菌生长具有一定的抑制作用。     

长期不同施肥对棕壤AM真菌群落结构的影响

【目的】 探明长期不同施肥条件下玉米–大豆轮作棕壤丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal, AM) 真菌群落结构的变化及其影响因素。 【方法】 以沈阳农业大学棕壤肥料长期 (38年) 定位试验耕层土壤 (0—20 cm) 为材料,于2016年4月选取其中6个施肥处理:1) 不施肥 (CK);2) 单施化学氮肥 (N);3) 施用化学氮磷肥 (NP);4) 施用化学氮磷钾肥 (NPK);5) 单施有机肥 (M);6) 有机肥和化学氮磷肥配施 (MNP)。采用PCR-DGGE和克隆测序,分析了棕壤AM真菌群落结构,并结合环境因素进行冗余分析和典型对应分析。 【结果】 施用有机肥处理土壤有机碳 (TOC)、全氮 (TN)、全磷 (TP)、全钾 (TK)、碱解氮 (AHN)、有效磷 (AP)、速效钾 (AK)、可溶性有机碳 (DOC) 含量显著高于单施化肥和不施肥处理,且趋势表现为有机肥处理 > 化肥处理 > CK;与CK相比,单施化肥处理显著降低了土壤pH值,施用有机肥处理显著提高了土壤pH值。长期施肥显著改变了土壤中的AM真菌孢子密度,施用有机肥处理的孢子密度显著高于单施化肥处理和不施肥处理。冗余分析结果表明,土壤pH与AM真菌多样性指数和均匀度均呈显著负相关,而孢子密度与AP、TK、AHN呈显著正相关,AM真菌多样性指数与孢子密度则不相关。聚类分析表明长期不同施肥将棕壤中AM真菌分为两大类群,分别为不施肥区和施肥区,其相似度仅为42%。通过割胶克隆测序得出从土壤样品中分离的AM真菌种群主要为球囊霉菌,典型对应分析表明AP、AK、TOC、NH ₄+-N显著影响AM真菌的群落组成。 【结论】 长期定位施肥改变了棕壤的理化性质,从而对AM真菌的群落结构产生了显著影响。      

长期轮作施肥棕壤磷素对磷盈亏的响应

【目的】 研究长期轮作施肥条件下棕壤磷素盈亏状况及其与土壤磷素的关系,为棕壤科学施用磷肥提供理论依据。 【方法】 玉米?玉米?大豆轮作长期施肥定位试验始于1979年,设不施磷肥 (CK)、施氮磷肥 (NP)、施氮磷钾肥 (NPK)、低量有机肥配施氮磷肥 (M1NP)、低量有机肥配施氮磷钾肥 (M1NPK)、高量有机肥配施氮磷肥 (M2NP) 和高量有机肥配施氮磷钾肥 (M2NPK),共7个处理。测定1979—2015年不同施肥处理土壤Olsen-P和全磷含量,计算了土壤磷的盈亏状况,分析了全磷和有效磷与累积磷盈亏之间的关系。 【结果】 CK处理土壤磷素水平处于亏缺状态,平均土壤年亏缺磷为9.0 kg/hm2;磷肥处理 (NP和NPK) 和有机肥配施磷肥处理 (M1NP、M1NPK、M2NP和M2NPK) 土壤磷素均处于盈余状态,且M2NP和M2NPK盈余较多。所有施肥处理的有效磷增量与土壤累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01),CK处理土壤每亏缺磷100 kg/hm 2,Olsen-P下降0.84 mg/kg;磷肥及有机肥磷肥配施处理每盈余磷100 kg/hm2,Olsen-P上升范围为1.97～7.23 mg/kg。除CK外,所有施肥处理土壤全磷增量与累积磷盈亏均呈极显著相关关系 (P < 0.01)。土壤每盈余磷素100 kg/hm 2,各施肥处理全磷增加范围为0.03～0.04 g/kg。 【结论】 磷肥投入是影响棕壤全磷和有效磷水平的关键因素。长期轮作不施磷肥,棕壤磷素亏缺;长期轮作施用化学磷肥 (年均投入P₂O₅ 70 kg/hm2) 和磷肥有机肥配施 (年均投入P₂O₅ 126～182 kg/hm2),棕壤磷素有盈余,增施高量有机肥的盈余量高于增施低量有机肥,高于单施磷肥。磷肥配施有机肥提升棕壤有效磷的速率高于单施磷肥。      

长期水稻秸秆及生物炭还田替代等养分量化肥对寒地水稻产量和氮肥利用率的影响

【目的】秸秆还田是改善土壤质量、提高作物生产力和减少化肥用量的重要措施之一。探讨水稻秸秆或秸秆生物炭替代部分化肥对寒地水稻生长、产量和氮肥利用率的影响，为寒地水稻秸秆资源优化管理提供理论依据。【方法】位于沈阳农业大学的水稻秸秆生物炭长期定位试验始于2013年，在等氮磷钾施用量下，设置5个处理：单施氮磷钾化肥处理(NPK)及低量生物炭(1.5 t/hm²,LB)、高量生物炭(3.0 t/hm²,HB)、低量秸秆(4.5 t/hm²,LS)、高量秸秆(9.0 t/hm²,HS)分别替代等养分量化肥处理。调查水稻主要生育期的生长动态指标(茎蘖数、叶绿素含量和株高)，测定籽粒产量及其构成因素(有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重)，并计算水稻氮肥偏生产力。【结果】低量LB和LS处理的水稻分蘖数显著高于对应的高量HB和HS处理，整个分蘖期平均提高27.1%，且在分蘖末期，LB处理的分蘖数显著高于LS处理(13.9%)。在水稻分蘖期，低量LB和LS处理的叶绿素含量(CCI值)、株高显著高于对应的高量HB和HS处理，...     

香草酸对花生植株生长、产量构成因素及根际土壤环境的影响

为了解花生连作障碍机理，分析香草酸对花生生长的抑制作用，设置香草酸浓度为0、0.1、0.5、1μmol·g-1干土，以花生品种粤油7号为材料进行盆栽试验，调查外源施加香草酸后，花生不同生育时期叶片丙二醛（MDA）含量、花生根系抗氧化酶活性（CAT、POD、SOD）、花生基础农艺性状、花生根际土壤养分含量及土壤酶的活性。结果发现，花生植株的主根长、主茎长、分枝数和产量均随外源香草酸的浓度增加而降低。同时，不同浓度香草酸处理后，均对花生植株的MDA含量、CAT和SOD酶活性产生化感促进作用，而对花生主根长、主茎长、分枝数和产量产生化感抑制作用，从而影响了花生对土壤养分的吸收，导致经香草酸处理后的花生土壤过氧化氢酶、酸性磷酸酶活性和土壤速效养分均高于对照处理。