施肥对复垦土壤微生物代谢功能与苗期玉米生长的影响

利用Biolog-ECO技术、WinRHIZO扫描仪及其图像分析技术，研究了对照CK（施肥量为0）、施复合肥F（施肥量为600 kg·hm^-2）、施有机肥O（施肥量为7 500 kg·hm^-2）、有机无机肥配施OF（施肥量为复合肥300 kg·hm^-2+有机肥3 750 kg·hm^-2）处理下煤矸石复垦区土壤微生物群落代谢功能及苗期玉米根系形态等特征，结果表明：不同施肥处理下煤矸石复垦区土壤微生物群落功能多样性差异显著，OF处理下土壤微生物多样性Shannon-wiener指数与Simpson指数最高，分别为3.22和0.96， Eveness指数最低，为0.21，而CK处理与之相反，Shannon-wiener指数与Simpson指数最低，分别为3.07和0.95，Eveness指数最高，为0.23；影响该区域土壤微生物群落代谢功能多样性的关键碳源包括6种氨基酸（L-精氨酸、L-天冬酰胺酸、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、甘氨酰-L-谷氨酸)、4种酯（D-半乳糖酸γ内酯、丙酮酸甲酯、吐温40、吐温80）、1种胺（腐胺）、5种酸（D-半乳糖醛酸、2-羟苯甲酸、4-羟基苯甲酸、r-羟基丁酸、D-苹果酸）、3种糖（-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐、a-环状糊精）、3种醇（I-赤藻糖醇、D,L-a-甘油、D-甘露醇）；OF处理下玉米根系形态参数如根长、根体积、根系分形维数及玉米生物性状如生物量、茎粗、株高等与CK处理差异最为显著，说明OF处理有利于煤矸石复垦土壤质量的恢复与提高，利于煤矸石复垦区玉米生长。     

山西省畜禽粪污土地承载力及粪尿替代化肥潜力分析

为明确山西省畜牧业的发展规模,优化畜牧业发展的空间格局,进一步为山西省农牧业实现绿色发展提供科学依据。研究基于农牧生产系统养分平衡的方法,测算了山西省县域尺度的畜禽粪污土地承载力。结果表明,山西省的种植业与畜牧业发展规模在空间上存在一定的错位,种植业发达的地区主要分布在省域南部和中部的区县,而畜牧业发达的地区则分布在省域北部、中部和东南部的区县;山西省当前的畜牧业发展规模折合为2 371.77万猪当量,以粪尿氮作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为5 976.01万猪当量;以粪尿磷(纯磷,下同)作为约束指标,山西畜牧业可发展规模为7 212.27万猪当量。综合粪尿氮磷承载力指数结果分析,超载区域主要分布在省域北部种植业欠发达的区县和省城太原周边的区县;全省粪尿氮、磷的有效供给量分别为18.28万t和3.15万t,可以分别有效替代氮、磷肥39.79%和33.21%。无论以粪尿氮或磷作为约束指标,山西畜牧业整体上仍有较大的发展空间,可适度增加畜禽养殖规模,但需要关注城市近郊区县的畜禽粪尿氮磷的环境排放和大中型养殖企业的点源污染问题。在畜禽粪尿养分资源管理策略上,则应考虑优化农牧业生产布局和区域间协同管理。     

种植玉米对矿区复垦土壤团聚体稳定性及有机碳分布的影响

为揭示种植玉米下采煤塌陷区复垦地土壤结构中团聚体稳定性和每个粒径有机碳含量的差异,依托山西省农业科学院农业环境与资源研究所土壤长期定位古交试验基地,研究玉米、自然恢复2种种植处理对土壤水稳性团聚体组成及有机碳分布的影响。结果表明,在大团聚体中,各粒级团聚体所占比例大小为自然恢复>玉米根区>玉米非根区;土壤微团聚体在团聚体结构中占有优势,种植玉米根区与非根区复垦土壤团聚体各个粒径的含量,均以<0.25 mm的微团聚体含量最大,约占73.42%～78.73%。在微团聚体当中,种植玉米根区的团聚体指标几何平均直径比玉米非根区和自然恢复区都大,而种植玉米根区在分形维数比玉米非根区和自然恢复区都小。说明微团聚体在种植玉米区土壤团聚体的稳定性较高。农作物种植提高了各粒径团聚体的有机碳含量比,各个粒径有机碳含量的发生变化与团聚体粒径的大小不一有关,土壤结构中微团聚体有机碳含量对整体有机碳含量的贡献率通过种植玉米得到提高。     

间作豆类作物对大樱桃生长和土壤特性、微生物数量的影响

以‘红玛瑙’大樱桃为试材,采用随机区组排列设计方法,以清耕为对照,在果园建植第2年研究了果园间作绿豆、豇豆、豆角、红小豆、黑小豆和大豆后大樱桃树生长指标、果园土壤理化性质和微生物区系的变化,分析了不同间作模式对大樱桃幼树生长和土壤环境的影响,以期为果园作物间作模式的应用提供参考。结果表明:幼龄果园间作豆类作物后,大樱桃地径极显著低于清耕对照,间作绿豆、红小豆、大豆对大樱桃幼树株高无显著影响,而间作豆角、豇豆、黑小豆处理中大樱桃株高生长受到显著抑制。间作不同豆类作物后土壤全磷、硝态氮、有效锰、有效锌含量和pH呈上升趋势,电导率(EC)与对照持平,全钾、铵态氮、速效钾、全硒含量和阳离子交换量(CEC)呈下降趋势,土壤含水量也显著减少,全氮、有效磷和有机质含量变化则因作物不同而异。土壤真菌数量在所有间作处理中均显著提高;土壤放线菌数量除在绿豆处理中与对照无显著差异外,在其余处理中均极显著升高;土壤细菌数量在绿豆处理中与对照无显著差异,在豇豆处理中极显著减少,在其余处理中极显著提高。     

基于高通量测序的藜麦连作根际土壤微生物多样性研究

为了揭示连作藜麦土壤细菌群落结构和多样性的变化,采用高通量测序技术(Illumina-MiSeq)对不同处理(种植1 a、种植2 a)的连作藜麦根际土壤细菌进行16S rRNA基因V4区测序。结果表明,种植1 a较种植2 a的藜麦根际土壤细菌群落丰度和多样性指数都要高,其中,种植1 a较种植2 a的藜麦Chao1指数平均值增加16.4%,ACE指数平均值增加22.9%,Shannon指数平均值增加2.3%;菌群的分类学组成分析结果表明,重茬种植后,伦茨氏菌属、溶杆菌属、中慢生根瘤菌属、丛毛单菌属多样性增多;分枝杆菌属、藤黄单胞菌属、芽单胞菌属、浮霉状菌属等细菌多样性减少。功能预测分析表明,重茬种植后,编码细胞膜转运的功能基因、编码翻译、复制和修复的功能基因、编码外源性物质降解和代谢、多糖生物合成和代谢的功能基因大量减少,编码核苷酸代谢、萜类化合物的代谢、辅因子和维生素的代谢等功能基因少量减少;而编码信号转导和脂类代谢的功能基因有少量增加。     

风化煤对苏打盐化土中微量元素有效性的影响

针对大同盆地苏打盐化土,利用山西左权、灵石和云南昭通的风化煤在人工气候箱中进行培养试验,研究了不同风化煤对苏打盐化土的p H值、电导率(EC)、土壤有效Fe、有效Mn、有效Cu和有效Zn的影响。结果表明,风化煤可以显著降低苏打盐化土的p H值,随着风化煤施用量的增加p H值呈显著降低趋势,风化煤用量达到6 g时,山西左权(ZQ)、云南昭通(ZT)和山西灵石(LS)3种风化煤分别降低了0.28,0.87,0.43;3种风化煤均有提高苏打盐化土Fe,Mn,Zn有效性的效果。在风化煤量达到3 g时,3种风化煤ZQ,ZT,LS的有效Fe比CK分别增加了1.73,10.55,2.16 mg/kg,有效Zn比CK分别提高了89%,37%,41%。说明风化煤能够有效降低苏打盐化土p H值,并且提高苏打盐化土Fe,Mn,Zn的有效性。     

3种微藻提取液浸种对黄瓜和番茄种子萌发的影响

微藻具有生物量大、生长周期短以及易于培养等优点。为了了解其在液体肥方面的应用潜力,研究了蛋白核小球藻、四尾栅藻和卷曲鱼腥藻提取液浸种对黄瓜和番茄种子萌发的影响。结果表明,不同浓度3种微藻提取液浸种对黄瓜和番茄种子的发芽势和发芽率没有明显影响;对黄瓜和番茄苗的根长、须根数、根干质量、茎长、茎叶干质量均有不同程度的促进作用,但提取液浓度过大或过小,效果均不理想,只有合适的浓度才有促进作用。     

不同高粱基因型对氮磷钾缺乏的生物学响应

在日光温室条件下,采用盆栽试验方法研究了氮磷钾缺乏对4个不同高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)基因型冀蚜2号,T×7000,F44B和7501B的生物学性状、养分吸收以及产量的影响。结果表明,在氮磷钾缺乏条件下,不同高粱基因型株高、光合特性、地上部生物量、养分吸收和籽粒产量均呈现不同程度的下降趋势。与NPK(CK)处理相比,不同高粱基因型NK处理的拔节期株高和抽穗期地上部生物量均显著降低(P0.05),拔节期F44B在PK,NK和PK处理的株高降幅显著低于其他3个基因型(P0.05);抽穗期F44B在PK处理和T×7000在NP处理的地上部生物量降幅均显著低于其他基因型(P0.05)。冀蚜2号、T×7000和7501B在PK和NK处理的光合速率显著(P0.05)低于CK处理,冀蚜2号和7501B的NP处理显著低于CK处理(P0.05),F44B在PK和NK处理和T×7000在NP处理的光合速率降幅均显著低于其他基因型(P0.05)。不同基因型的PK处理N含量、NK处理P含量均显著低于CK处理(P0.05),其中,F44B降幅显著低于其他基因型(P0.05)。F44B在PK和NK处理和T×7000在NP处理的单株籽粒质量、穗质量和千粒质量的降幅显著低于其他基因型(P0.05)。说明不同高粱基因型对氮磷钾缺乏的适应能力存在明显的遗传性差异,将F44B确定为耐低氮、低磷基因型,将T×7000确定为耐低钾基因型。     

秸秆生物炭对黄土区农田土壤养分和作物生长的影响

旨在探索生物炭对黄土区农田的具体应用效果。采用大田试验，在不施氮肥和施氮肥(187.5 kg/hm2)处理下，分别设计了不同生物炭用量(0、6、12、24、48 t/hm2)试验，来观察对黄土高原农田土壤养分和玉米生长的影响。结果发现：当施入187.5 kg/hm2氮肥时，24~48 t/hm2范围内的生物炭施用量对土壤养分促进作用效果最佳，其中48 t/hm2时全氮超出对照26.6%，碱解氮可超过对照约27.67%；6~12 t/hm2的范围时，玉米茎粗、叶绿素在生长中期均相对处于优势，且玉米养分含量和产量结果优于生物炭量大的处理。不施氮的情况下，生物炭也可促进土壤和玉米籽粒养分的积累。其中6~12 t/hm2时，土壤和玉米籽粒养分含量相对较高；24~48 t/hm2时玉米产量结果最佳，比对照高1468.2 kg/hm2，约13.39%。结果表明，生物炭的添加对土壤的养分影响较大，且一定程度上依赖于氮肥的投入情况。     

毛叶苕子繁种田根茬还田供氮能力的研究

为明确毛叶苕子(Vicia villosa Roth.)繁种田根茬还田提供土壤氮的能力,以无根茬田为对照,以坝莜1号燕麦为供试作物,比较了毛叶苕子繁种前后0~20 cm土壤养分状况,在山西省右玉县开展了毛叶苕子茬口不同施氮量农田试验研究。结果表明,毛叶苕子繁种后,0~20 cm土壤有机质、全氮、碱解氮分别比繁种前提高了0.09,0.002 g/kg和3.6 mg/kg;无根茬田施用100%N与毛叶苕子茬口施用90%N的燕麦产量无差异,毛叶苕子繁种田根茬还田的供氮能力相当于6.90 kg/hm~2的化肥氮;毛叶苕子茬口不同施氮量比无根茬施用100%N的氮肥偏生产力提高了1.95~6.67 kg/kg。研究结果可为开展晋西北丘陵区毛叶苕子繁种、提高后作杂粮产量提供理论依据。