设施土壤有机氮组分及番茄产量对水氮调控的响应

【目的】酸解铵态氮和酸解氨基酸氮是土壤有机氮的主要组分,可表征土壤的供氮能力,并在氮素矿化、固定、迁移以及为植物生长供氮过程中起到至关重要的作用。研究水、氮调控下设施土壤有机氮组分和番茄产量的相互关系,为评价设施土壤肥力变化和制定科学合理的水、氮管理措施提供科学依据。【方法】田间定位试验在沈阳农业大学的温室内进行了5年,供试作物为番茄,栽培垄上覆盖薄膜,打孔移栽番茄幼苗,膜下滴灌。定位试验三个氮肥处理为施N75、300、525kg/hm^2,记为N1、N2和N3;三个灌水量为25、35和45kPa灌水下限(灌水始点土壤水吸力),记为W1、W2和W3,共9个肥水处理组合。在试验第五年番茄生长期(2016年4—8月)调查了番茄产量及其构成,在休闲期(2016年9月)测定0—10、10—20和20—30cm土层土壤有机氮组分、有机碳和全氮含量。【结果】9个处理中,土壤全氮、有机碳和除酸解氨基糖氮外的有机氮组分含量均随土层深度的增加而降低,且0—10、10—20和20—30cm土层间含量差异显著(P<0.05)。三个土层中酸解总氮占土壤全氮的66.0%、64.6%和55.2%,是土壤有机氮的主要存在形态。土壤酸解总氮中各组分含量及其所占比例的大小顺序为酸解氨基酸氮、酸解铵态氮>酸解未知态氮>酸解氨基糖氮。灌水下限和施氮量对番茄产量及单果重的影响均达极显著水平(P<0.01),水氮交互效应也达显著水平(P<0.05)。休闲期土壤酸解铵态氮与番茄产量间显著负相关(P<0.05)。番茄产量W1N2(25kPa+N300kg/hm^2)、W2N1(35kPa+N75kg/hm^2)和W1N1(25kPa+75kg/hm^2)处理间差异不显著。【结论】灌水和施氮量及其交互效应对各土层土壤全氮、酸解总氮、酸解铵态氮和酸解氨基酸氮的影响均达到极显著水平(P<0.01),而对土壤有机碳的影响不显著(P>0.05)。相同施氮量下,0—30cm土层酸解铵态氮和0—20cm土层酸解氨基酸氮含量均在土壤水吸力维持在35~6kPa范围内达最高值,此土壤水分含量下的0—20cm土层酸解氨基酸氮含量在施N75kg/hm^2时达到最大值。从节水减氮和番茄产量的角度考虑,控制土壤水吸力不低于35kPa、每季随水施N75kg/hm^2为供试番茄生产条件下最佳的水、氮组合量。     

水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响

为探讨水氮调控对设施土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响,通过膜下滴灌设施番茄田间定位试验,采用灌水下限(W_1、W_2、W_3)和施氮量(N_1、N_2、N_3)的两因素三水平随机区组设计,研究水氮调控对休耕期0—30cm土层土壤有机氮组分、全氮和矿质氮的影响。结果表明,不同水氮调控下,设施土壤有机氮主要是以酸解态氮为主,总体表现酸解态氮大于非酸解态氮含量。土壤有机氮组分在酸解态氮和非酸解态氮中分配比例差异明显。土壤有机氮各组分含量及占全氮比例的大小顺序为氨基酸氮/氨态氮未知氮氨基糖氮。除氨基糖氮,其余酸解态氮各组分和酸解总氮含量及其占全氮比例均随着土层深度的增加而降低,不同土层含量差异显著(P0.05)。土壤全氮、矿质氮和总有机氮含量随土层深度的增加也呈降低趋势,且含量差异达到极显著水平(P0.01)。除氨基糖氮,全氮与其他有机氮各组分、酸解总氮间均达到极显著正相关(P0.01);矿质氮仅与酸解氨态氮及酸解总氮的影响达到极显著(P0.01)和显著正相关(P0.05)。灌水下限、施氮量及水氮交互对设施土壤全氮、矿质氮和总有机氮及有机氮组分影响均达到极显著水平(P0.01)。因此,设施土壤氮素含量的变化与水氮管理模式紧密相关。氨态氮和氨基酸氮是设施土壤中最主要的有机氮形态,是土壤活性氮中的主要组分,亦是土壤供氮潜力的表征。考虑土壤供氮潜力,灌水下限35kPa、施氮量300kg/hm~2为该设施生产下最优的水氮管理措施。     

淡些欲念

人生活在世界上，不可能没有欲念。如果一个人什么欲望也没有了，心如槁木，万念俱灰，那么这个人也就完了，正如古人所言：哀莫大于心死。一个社会，如果搞禁欲主义，骨子里总是存天理、灭人欲那一套，那么社会的发展也就失去了原动力，整个社会就会变成一潭死水，失去活力。但是人的欲念也有度的问题。如果一个社会放纵人的私欲，这欲念就会变成一种可怕的贪欲。一个人欲横流的社会是没有什么希望的。当今之世，很大一批人有着很邪乎的欲念。一些为政者，掌权以后，不是一门心思带领群众艰苦创业，造福一方，而是像贪得无厌的赌徒一样，挖…     

基于知识图谱分析的土壤氮循环功能基因研究进展

土壤氮循环功能基因广泛地参与包括固氮、氨化以及硝化和反硝化作用等一系列生态过程,是氮素生物地球化学循环的关键组成部分,在很大程度上影响土壤生产力、全球环境变化以及碳中和可持续发展。近几十年来,分子生物学和微生态学技术的快速发展极大地促进了与土壤氮循环密切相关的功能基因以及其功能微生物群落特征等方面的研究。本研究利用检索自Web of Science数据库中2001—2020年期间土壤氮循环功能基因相关文献,结合R语言科学知识图谱分析方法,从发文量、高被引论文、高频关键词及历史直接引文等方面对土壤氮循环功能基因研究现状进行了系统分析,并总结了土壤氮循环功能基因领域的研究动态、热点和发展趋势。结果表明：1）应用分子生物学技术挖掘土壤氮循环相关微生物功能基因及群落结构探索土壤氮循环的微生物学机制,是当前土壤氮循环研究领域的热点及切入点。2）土壤氮循环功能基因研究主要集中于3个方面：(1)利用宏基因组学等技术对土壤氮循环相关的功能基因进行筛选、识别和注释,从而发现新的微生物功能基因序列、更新引物数据库等;(2)环境因子及管理措施对土壤氮循环相关微生物指标的影响;(3)利用功能基因丰度表征土壤氮...     

基于Web of Science对农业土壤N2O排放影响因素研究的文献计量分析

为客观全面地分析农业土壤N₂O排放影响因素领域的研究动态、热点及发展脉络,利用Web of Science数据库中1978~2018年的文献信息,结合R语言文献计量分析方法,从高被引论文、关键词及历史直接引文三个方面对农业土壤N₂O排放影响因素研究情况进行了系统的文献计量分析。结果表明:（1）农业土壤N₂O排放的影响因素主要有四大类:土壤性质包括土壤类型、质地、pH、温度、水分、容重、氧化还原电位、O₂、矿质氮（硝态氮 + 铵态氮）、有机碳、酶活性（主要是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶等）和微生物多样性等;农艺管理措施包括施肥管理（肥料类型、施肥量、施肥时间、施肥方式、肥料形态等）、种植作物类型、播种时间、耕作制度、灌溉制度、秸秆还田、生物炭和硝化抑制剂使用、土地利用方式及变化等;气候条件（雪、霜、降水、气温和太阳有效辐射等）;地下水位和生态系统氮饱和度等。（2）该领域的研究热点在宏观层面上包括利用模型估算全球、国家、区域尺度上的N₂O排放清单,评价切实有效的农业N₂O减排措施效果;在中、微观尺度上,主要通过田间或室内培养试验用土壤理化性质及微生物指标反映、研究各影响因素变化（主要为单一因素研究）对N₂O排放的效应。（3）该领域研究经历了影响因素从土壤性质再到人为活动的过程,研究内容包括使用模型研究农业土壤N₂O排放过程、机制,估算大尺度多因素条件下的农业土壤N₂O排放清单及减排措施效果。（4）农艺管理措施包括施用硝化抑制剂、包膜肥料、生物炭和秸秆还田,这些措施均可有效地减少农业土壤N₂O排放,但每一措施的效果因具体条件而不同。（5）未来农业土壤N₂O排放研究将向整合多因素、多尺度、多层次方向发展,其重点仍为明确农业土壤N₂O排放机制、影响因素的相对重要性以及不同减排措施的效应,进而为因地制宜地制定科学有效的农业土壤N₂O减排措施提供支持。     

基于全球文献计量的小麦响应气候变暖的研究

基于Web of Science^TM核心合集数据库,利用R语言Bibliometrix包,从高被引论文、来源期刊、高频关键词、高产作者等方面对21世纪以来(2000-2018)发表的有关气候变化对小麦影响的研究文献进行计量分析,并构建了文献共被引、关键词共现、国家共被引、文献历史被引网络图谱以及关键词的聚类分析概念图,进而研究小麦对气候变化响应的最新研究进展、热点及趋势。[结果][结论]从高产国家来看,中国、美国、印度、澳大利亚等国家在该领域发文较多。该领域TOP 10的高产作者中,中国占有四位。该领域论文主要发表在《Agricultural And Forest Meteorology》、《Field Crops Research》和《Climatic Change》期刊。关键词的共现和聚类分析表明,目前气候变暖对小麦的影响研究主要集中在温度变化对小麦生长及其产量的影响、气候变化对小麦影响的模型研究、小麦对气候变化的响应及CO2浓度、温度升高对小麦生长和产量的影响等方面。文献历史被引分析发现,Local Citations(LCS)高的文章均与模型研究有关,说明利用模型来研究气候变化对小麦的影响也是目前的热点及趋势之一。     

一个东北农田黑土样品宏病毒组的初步分析

病毒在地球上无处不在,几乎能感染任何生物,包括动物、植物、真菌以及细菌等,因而在生物地球化学元素和能量的循环过程中发挥重要作用。了解土壤病毒基因信息有助于我们深入理解病毒在生态系统中所扮演的角色。本研究选取一个东北农田黑土样品中的病毒为研究对象,基于病毒宏基因组测序技术获得土壤病毒基因序列,并利用生物信息分析方法揭示土壤病毒多样性。同时,结合个性化分析宏病毒组基因序列、进行功能基因分析、宿主预测和单病毒基因组组装和注释。研究发现该农田土壤检测到的病毒主要归属于有尾噬菌体目（Caudovirales,59.38%）和疱疹病毒目（Herpesvirales,2.56%）等2个病毒目中的29个病毒科,其中以长尾噬菌体科（Siphoviridae）、微小噬菌体科（Microviridae）的病毒数量最多,分别占44.48%和20.53%。基因功能分析表明土壤病毒可能参与土壤中的酶催化、生物代谢（如氮化合物代谢、分解代谢、多生物代谢、细胞代谢、初级代谢、含碱基小分子代谢以及有机物代谢等）等过程。宿主预测分析揭示检测到的病毒宿主分属5个菌门中的35个菌属。本研究结果丰富了土壤病毒的基因数据库,为土壤病毒分离提供参考,并为进一步理解土壤病毒生态学意义提供数据支撑。     

基于磷指数模型的海河流域农田磷流失环境风险评价

农田面源磷流失是导致水体富营养化的主要原因,识别农田磷流失的关键源区、影响因子是农田面源污染防治的重要环节。该研究以海河流域为研究区,采用磷指数模型,选取土壤有效磷含量、磷肥施用量作为源因子,以土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数作为迁移因子,结合GIS技术评估海河流域农田磷流失风险,并利用结构方程模型研究农田磷流失风险指数与各影响因子间关系。结果表明:1)海河流域农田土壤有效磷、磷肥施用量、土壤侵蚀模数、年径流深及归一化距离指数处于中-低、中-高、极低、中-高和高级别风险等级的区域面积占比最高,分别占农田总面积的66.5%、61.1%、99.0%、54.2%和64.8%;2)影响农田磷流失的关键因子为迁移因子,其中关键的迁移因子为年径流深及归一化距离指数;3)源因子与迁移因子间呈极显著负相关(P0.01),土壤性质(包括土壤质地及有机碳含量等)与源因子呈极显著负相关(P0.01),与迁移因子呈极显著正相关(P0.01);4)海河流域农田磷流失关键源区位于黄河北岸的山东省和河北省东南部的平原农耕区、海河流域西北部的山区地带。该研究结果对流域尺度上农田磷流失研究的方法创新有所裨益,可为海河流域农田面源污染防治提供科学参考。     

对内蒙古地区退耕还林还草工程的几点思考

内蒙古自治区地处我国北疆,幅员辽阔,生态类型多样,全区现有耕地730×104km2,其中山地丘陵区3°—15°的坡耕地330×104km2,占总耕面积的47.7%,由于终年受大陆性气候的影响,年降雨量少,蒸发量大,且降雨期相对集中,自然因素和顺坡耕作,粗放经营、广种薄收等人为因素,坡耕地水土流失,风蚀沙化十分严重,使本来贫困的山地丘陵区,土壤肥力逐年下降,农业生产条件和生态环境日益恶化,部分地区已处于荒漠化边缘。如果再走这样的老路,不仅农牧业经济的质量和效益难以提高,而且会加速生态破坏,最终形成越种越穷,越穷越种的恶性循环。实施“进、退、还…     

中国农田磷流失风险评价及其关键驱动因素

农田面源磷流失是农业面源污染的重要原因之一，识别流域内农田磷流失风险的关键源区及其影响因子是面源污染控制的重要手段。基于磷指数模型开展2000—2020年中国农田磷流失风险评估，选取土壤有效磷含量、磷肥施用量为源因子，土壤侵蚀模数、年径流深、农田和水体间归一化距离指数为迁移因子，结合GIS技术评估了中国农田磷流失的关键源区；在此基础上，利用随机森林法分析影响中国农田磷流失的关键因子，并通过结构方程模型揭示了农田磷流失风险指数与各因子的关系。结果表明：1）2000—2020年中国农田的磷流失的低、中、高、极高风险面积分别占农田总面积的43.8%、40.5%、13.4%、2.4%。2）中国农田磷流失在2000、2005、2010、2015、2020年高风险和极高风险总面积的年平均占比从大到小依次为：淮河流域、长江流域、珠江流域、东南诸河流域、松辽河流域、西南诸河流域、黄河流域、内陆河流域、海河流域。3）影响农田磷流失风险的关键源因子和迁移因子分别为土壤有效磷含量和归一化距离指数，其重要性特征值分别为129.53和65.12，土壤有效磷含量是农田磷流失最主要影响因子。4）磷流失风险指数与源因子指数、迁移因子指数呈极显著正相关，选取的14个指标对磷指数的解释度达0.62，其中源因子和迁移因子对磷指数的贡献率分别为0.77、0.19（P < 0.001）。研究结果可为中国农田磷流失风险评估提供科学参考，对中国农业面源污染的宏观防控及战略决策具有重要意义。