播种时间对豫北地区小麦农学指标、生理指标及产量的影响

作物产量存在着明显的年际变化,为解析播种时间对小麦产量可能带来的影响,在中国科学院封丘农业生态试验站利用原位盆栽试验,研究了播种时间对小麦产量的影响以及小麦产量与关键农学指标和生理指标的关系。试验包括4个播种时间处理:10月5日(T1)、10月10日(T2)、10月15日(T3)和10月20日(T4)。结果表明:在豫北地区,T2处理的小麦产量最高。T2处理的小麦有效穗数和穗粒数分别为38.00穗.盆-1和37.67粒.穗-1,显著高于其他处理。相关分析表明,小麦产量与有效穗数和穗粒数呈极显著正相关,说明播种时间主要通过改变有效穗数和穗粒数等农学指标影响小麦产量。早播提高了小麦根系活力,但其他生理指标呈现出不同的响应特征。分蘖期各处理中小麦叶绿素含量无显著差异,但拔节期后,T2处理的小麦叶绿素含量显著高于T3和T4处理。T1和T2处理硝酸还原酶活性随着小麦生长不断增加,T3和T4处理则在整个生长期处于相对稳定水平,开花期,T2处理小麦硝酸还原酶活性高达57.12 g·g-1(FW)·h-1,极显著高于其他处理。植株硝态氮含量随小麦生长呈下降态势,拔节期T2处理小麦硝态氮含量最高,开花期各处理硝态氮含量差异不明显。分蘖和拔节期各处理小麦植株磷酸酶活性差异不显著;到开花期T2处理达到最大值,为0.34mg·g-1(FW)·h-1,显著高于T3和T4处理,但与T1处理之间差异不显著。小麦产量与拔节期植株硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性、开花期硝酸还原酶活性显著正相关,播种时间可能通过改变不同生育期小麦植株硝酸还原酶和酸性磷酸酶活性最终影响产量。     

长期连作及强还原土壤灭菌处理对烤烟根际土壤真菌群落的影响

烤烟是重要的经济作物,连作障碍已成为限制其产业发展的主要原因之一,研究长期连作及强还原土壤灭菌处理(RSD)对烤烟根际土壤真菌群落的影响,为缓解烤烟连作障碍提供理论基础。选取烤烟连作 3、5和 7年根际土壤分析理化性质和真菌群落演替规律。选取烤烟连作 3年样地实施强还原土壤灭菌处理(RSD),与未处理(3年)对比,以此评价 RSD修复效果。结果表明:(1)连作处理显著降低烤烟根际土壤 pH及总碳和总氮的含量,RSD处理较未处理(3年)显著提升土壤总碳和总氮的含量。(2)测序结果表明,连作处理显著促进真菌群落 Alpha多样性,主坐标轴分析和聚类分析表明连作处理显著改变真菌群落结构,真菌群落相对丰度的变化及 FUNGuild数据库比对结果表明,连作处理促使病原菌丰度增加。(3)与未处理(3年)相比,RSD处理显著降低真菌群落多样性和病原菌丰度。(4)相关性热图分析表明病原菌相对丰度与 pH、总碳和总氮含量呈显著负相关。因此,长期连作烤烟导致根际土壤质量退化,造成病原菌增多;RSD处理对连作土壤的质量和真菌群落具有良好的修复效果。     

长期施肥对潮土团聚体有机碳分子结构的影响

采取长期施用有机肥（CM）、一半化肥氮和一半有机肥氮（HCM）、化肥（NPK）和不施肥对照（CK）的土壤,用湿筛法分为大团聚体（2000~250 μm）、微团聚体（250~53 μm）和粉砂 黏粒组分（<53 μm）,利用固态13C-核磁共振技术分析了土壤和团聚体中有机质的分子结构特征。结果表明,随着团聚体粒径减小,烷基碳/烷氧碳比值逐渐提高,并与土壤C/N呈显著负相关（R2 = 0.421,p = 0.022）,表明随着团聚体粒径减小,有机质的分解程度不断增加。与对照土壤相比,长期施用有机肥（HCM和CM处理）提高了土壤中烷氧碳和羰基碳的相对含量,烷氧碳的增加主要是由于大团聚体中甲氧基和含氮烷基碳相对含量的增加,羰基碳则主要在大团聚体和微团聚体中积聚。施用化肥土壤提高了烷氧碳和烷基碳的相对含量,烷氧碳增加主要是由于大团聚体中甲氧基和含氮烷基碳以及微团聚体中含氧烷基碳相对含量的提高,烷基碳增加主要发生在大团聚体。有机肥和化肥处理土壤中芳基碳相对含量降低1.8%~4.6%,主要是大团聚体和微团聚体中芳基碳比例下降引起的。而在粉砂 黏粒组分中芳基碳和酚基碳均增加,烷基碳相对含量降低5.9%~7.1%,表明施肥更利于芳香碳在小粒径组分中积累,减弱烷基碳在小粒径组分中的积累。结果表明长期施用有机肥可通过大团聚体和微团聚体物理保护肥料带入的大量碳水化合物和有机酸从而提高土壤有机碳含量。     

冶炼厂周边农田土壤水稳性团聚体中镉的分布规律

采集冶炼厂周边农田表层土壤样品,通过湿筛法获得不同尺寸水稳性团聚体,测定原土与团聚体层级不同化学形态镉(Cd)含量及理化性质,分析影响不同化学形态Cd在团聚体层级分布的主要因素。结果发现:土壤总Cd含量3.77 mg·kg-1,以惰性的残渣态Cd为主,其次是潜在可利用结合态Cd;不同化学形态Cd在粉砂+粘粒组分中最易富集,而在微团聚体中不易积累;考虑团聚体质量分配,总Cd和各化学形态Cd主要存在库是2000~250μm大团聚体和微团聚体;影响总Cd分布的主要因素是土壤有机碳,影响可交换态Cd和铁锰氧化物结合态Cd分布的主要因素是CEC。以上结果表明:Cd在粉砂+粘粒组分中富集以及存在于2000~250μm大团聚体中的潜在可利用结合态Cd导致农田土壤Cd污染风险提高。显然,通过土壤物理组分分级和Cd的化学形态分级的途径有助于客观、全面地解析Cd的污染风险。     

土壤碳水化合物的转化与累积研究进展

碳水化合物虽然仅占土壤有机质的10%~20%,却是土壤中最活跃的有机碳库,是微生物的主要能源和碳源,并参与土壤团聚体的形成,是土壤有机质和土壤性质研究中的重要指标和对象。本文综述了土壤碳水化合物种类、来源和在团聚体中的分布特征、微生物群落结构对碳水化合物的转化和积聚的影响,同时讨论了耕作、施肥等农业措施对碳水化合物含量和分布的影响。从现有文献资料来看,碳水化合物的含量因土壤粒级不同而异;外源碳水化合物在土壤中的转化和累积与微生物群落结构特征密切相关,细菌在单糖等简单碳水化合物的转化中起主要作用,而复杂碳水化合物则首先在真菌的作用下水解成单糖;真菌和革兰氏阳性菌丰富的土壤更有利于碳水化合物来源碳的累积,但是详细的转化过程和存在形态认识有限,有待深入研究。     

铜绿假单胞菌对龙葵中Cd的亚细胞分布和化学形态的影响

通过盆栽实验,研究Cd胁迫下铜绿假单胞菌对龙葵中Cd的亚细胞分布和化学形态的影响。盆栽实验中Cd浓度设为0、25、50、100 mg·kg~(-1),采用差速离心法、化学试剂逐步提取法对龙葵中的Cd进行亚细胞分布和化学形态研究。研究结果表明,接种铜绿假单胞菌处理中龙葵叶的Cd含量为未接种的1.14~1.60倍,促进植株中的Cd由根部向茎叶的转移。接种处理可提高根中细胞壁组分的Cd比例,及叶中可溶组分的Cd含量,降低植株根和叶中细胞器组分的Cd比例高达45.74%。此外,接种铜绿假单胞菌可提高龙葵叶中低活性形态Cd的比例。因此,接种铜绿假单胞菌可通过促进龙葵中Cd向地上部分的转移,改变植株中Cd的分布和形态比例,加强龙葵对Cd的耐受性。这些结果有助于重金属污染土壤中植物-微生物共生关系的进一步研究。     

大气二氧化碳摩尔分数升高对土壤有机碳稳定性的影响

随着工业的不断发展，全球大气二氧化碳(CO₂)呈明显增加趋势。大气CO₂的增加将会影响土壤有机碳(SOC)转化和更新，进而改变土壤碳的稳定性。研究大气CO₂升高对SOC稳定性的影响，不但是评价陆地生态系统对气候变化反馈效应的重要环节，也对实现碳元素在土壤中的有效储存，对保持土壤肥力的可持续性具有重要意义。利用现有的文献资料，综述了大气CO₂升高对SOC稳定性的影响及其稳定性指标(生物指标、化学指标、其他指标等)，外源氮和大气CO₂升高的交互作用对SOC稳定性的影响，以及SOC稳定性随时间尺度的变化趋势等。总结发现:大气CO₂升高导致活性有机碳(溶解性有机碳、颗粒性有机碳、易氧化有机碳等)比例增多，SOC稳定性降低，尤其在氮限制的环境中，SOC稳定性更差。总结近年的研究成果发现:随着高CO₂处理时间的加长，SOC稳定性降低速率逐渐减小，表明土壤本身具有一定的适应能力和自我恢复能力。最后展望了SOC稳定性变化对植物生理、生长的反馈影响。未来大气CO₂升高对SOC稳定性的影响研究，应该着力于提高农田生态系统土壤肥力可持续性及提高农作物的产量产能。图1参74     

黑曲霉Aspergillus niger木质纤维素降解能力及产酶研究

从农林废物堆肥中分离得到一株真菌经鉴定为黑曲霉,将该菌用于木质素类化合物利用,固态培养条件下考察其对木质纤维素的降解能力及产酶特性,另外对发酵前后的稻草结构进行了红外光谱分析.结果表明,黑曲霉具有木质素降解能力,兼具低分子量木质素酚型、非酚型类物质的降解能力.其对木质素降解是木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶、纤维素酶和半纤维素酶共同作用的结果,黑曲霉产酶高峰处于菌体生长较稳定的时期.在本实验条件下,培养30 d使木质素降解率达16.87%,同时对纤维素、半纤维素也有较高程度的降解;降解率分别为39.85%、45.32%.红外光谱分析结果表明,稻草木质素结构被破坏,黑曲霉木质素各官能团的降解作用有所不同.     

氮磷用量对豫北地区小麦产量的交互效应研究

采用盆栽试验研究了氮磷不同用量与配比对小麦产量的影响,分析了产量与小麦不同生育期各生理指标之间的关系。结果表明:氮磷施用存在最佳配比,当氮磷肥用量分别相当于220kg(N)·hm-2和160kg(P2O5)·hm-2时,小麦产量最高。小麦产量与根系活力、开花期酸性磷酸酶活性和拔节期硝酸还原酶活性密切相关,根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性与小麦吸收的氮磷总量呈显著正相关关系。根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性随着磷肥用量增加而提高,随着氮肥用量增加先提高后下降,因此过多的氮肥施用通过降低小麦根系活力、酸性磷酸酶和硝酸还原酶活性等,减少小麦对氮磷吸收,进而降低产量。     

有机无机肥长期施用对潮土团聚体及其有机碳含量的影响

用湿筛法和密度分级相结合的方法,将土壤区分为不同粒径团聚体,并进一步把团聚体细分成不同组分,系统比较了有机无机肥长期施用对潮土及其团聚体中有机C含量的影响。结果表明,潮土团聚体以53～250μm为主,有机肥长期施用显著提高了250～2000μm团聚体数量,降低了53～250μm团聚体的比例。无机肥施用增加了各粒径团聚体有机C含量,但没有改变团聚体的比例。团聚体中有机C以细颗粒有机C(fine iPOM)为主,有机肥施用显著增加了矿物态有机C含量,并通过增加250～2000μm团聚体中细颗粒有机C(fine iPOM)和矿物态有机C比例来提高土壤有机C含量。无机肥则通过比较均匀地增加团聚体中各组分有机C含量来提高土壤有机C水平。因此,有机肥和无机肥在潮土上增加土壤有机质含量的机制存在明显差异。