秸秆或粉煤灰添加对砂姜黑土持水性及小麦抗干旱胁迫的影响

针对黄淮海平原典型中低产土壤砂姜黑土黏粒含量较高,土壤有效水分库容较低,严重限制作物生产的现状,该文采用盆栽试验,研究了不同外源改性物料的添加对土壤持水性能及小麦生理的影响,以期获得农田水分管理过程中的关键参数。盆栽试验设置常规氮磷钾(control,CK),常规氮磷钾配施下的添加秸秆(straw returning,SR)、秸秆碳(straw carbon,SC)和粉煤灰(fly ash,FA)处理,维持土壤相对含水率在80%,培育小麦至抽穗期,开展为期10 d的干旱胁迫试验。结果显示SR和SC处理提高了土壤持水能力,且处理间的差异较小;FA处理因其表面富含大量疏水性结晶矿物,土壤相对含水率下降较快,迟效水含量显著低于其余处理,但土壤速效水含量显著提高。不同改性措施均有提高小麦叶片相对含水率,减轻干旱胁迫的趋势,但在极端干旱胁迫下,FA处理叶片相对含水率不仅明显低于其余处理,且作物体内积累大量丙二醛、过氧化氢等有害物质。田间管理中砂姜黑土相对含水率应维持在38%(SR)、36.5%(SC)和24.5%(FA)以上,当土壤相对含水率低于30.78%(SC)、28.43%(SR)和22.5%(FA)时将会对作物生理产生不可逆的伤害。鉴于秸秆优良的保水性能,粉煤灰“富水,不保水”的特性,秸秆与粉煤灰的配合施用将利于砂姜黑土的改良。相关机制值得进一步研究。     

小麦秸秆还田条件下钾肥减量对水稻产量及养分利用的影响

利用长江中下游稻麦轮作定位试验，研究小麦秸秆还田条件下，钾肥减量施用对土壤钾素含量、水稻产量和钾素累积量以及钾肥利用率的影响，为小麦秸秆还田后水稻钾肥合理施用提供科学依据。试验共设5个处理，分别为：秸秆还田+配方施肥（K_100%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量10%（K_90%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量20%（K_80%），秸秆还田+配方施肥钾肥减量30%（K_70%），秸秆还田+配方施肥不施钾肥（K₀）。采集3年水稻不同生育期植株和土壤样品，分析土壤钾素动态变化和水稻钾素吸收富集规律，并统计水稻产量和经济效益。3年试验结果表明，与K_100%相比，K_90%处理的土壤全钾和速效钾含量分别提高了3.13%和6.38%，水稻钾素总累积量和净累积量平均提高1.55%和5.13%，水稻平均增产2.19%；K_80%和K_70%处理的土壤全钾和速效钾含量分别平均减少12.58%~15.31%和4.26%~10.64%，水稻钾素总累积量平均减少了7.49%~13.62%，水稻净累积量平均增加了0.48%~1.78%，K_80%处理的水稻产量平均增加2.32%，而K_70%处理的水稻产量则平均降低了6.43%。与K_100%相比，钾肥减量（K_90%、K_80%、K_70%）能够显著增加水稻钾肥农学效率（15.51%~24.53%）、偏生产力（17.96%~25.40%）和钾素吸收利用率（17.53%~55.36%）（P<0.05）。当钾肥减量大于20%时，经济效益呈下降趋势。小麦秸秆还田条件下，与配方施肥相比（K_100%），钾肥减量10%对土壤速效钾含量影响不显著，但能够提高水稻钾素累积量；钾肥减量20%~30%会降低土壤速效钾含量以及水稻钾素累积量，提高水稻钾素净累积量；钾肥减量10%~20%对水稻产量影响不显著，但可以增加钾肥农学效率、偏生产力和钾肥吸收利用率及经济效益。     

复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果 及其微生物群落结构特征

试验探究了复合潜流人工湿地对农村生活污水的净化效果及其微生物群落结构特征。结果表明，当水力负荷为0.35 m³·(m²·d）^-1时，系统对TN、NH₄⁺-N、COD和TP去除效率分别为（89.84±7.64）%、（98.67±1.31）%、（61.63±16.01）%和（70.21±8.00）%。湿地中一共发现11个主要菌门、18个主要菌纲和33个主要菌属，变形菌门（Proteobacteria）、蓝藻门（Cyanobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）是其中的优势菌门，它们在各级湿地中表层和底层的相对丰度分别是57.26%、61.37%、91.60%、93.22%、88.78%、88.02%。蓝藻菌纲（Cyanobacteria）、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria) 、芽孢杆菌纲(Bacilli)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)是其中优势菌纲，约占主要菌纲的70%。共有17个优势菌属，在各级湿地中的分布情况不同，其中芽孢杆菌属（Bacillus）相对丰度最高，集中分布于第三级湿地，其次是Leptolyngbya、席藻属（Phormidium），在第一、二级湿地中广泛分布。复合潜流人工湿地具有良好污水净化效果，系统中有机物和氮素的去除主要依靠微生物作用，磷素的去除主要依靠基质吸附沉淀作用。     

增效复合肥减氮施用对稻田水氮素流失的影响

通过田间试验研究氨基酸、腐植酸和海藻酸增效复合肥减氮施用对稻田水氮素动态特征和损失的影响,旨在为增效复合肥环境效应评价提供依据。试验设7个处理:不施肥(CK)、不施氮(PK)、常规施肥(CF)、常规施肥减氮20%(CR)、腐植酸复合肥减氮20%(HR)、氨基酸复合肥减氮20%(AR)、海藻酸复合肥减氮20%(SR)。采集水稻生长期不同时间的田面水、径流水和田间渗漏水,分析了不同形态氮素浓度的动态特征和氮素损失。结果表明:增效复合肥减氮处理(AR、HR和SR)明显降低了田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值,峰值分别维持在37.1～49.7 mg·L~(-1)和26.0～28.8 mg·L~(-1),以SR处理田面水TN和NH_4~+-N浓度峰值最低,较CR处理分别降低了38.4%和14.3%,其他减肥处理之间未见显著差异;施肥一周后,田面水TN与NH_4~+-N浓度逐渐降低至峰值的15%后趋于稳定;各施肥处理NO_3~--N浓度变幅较小,峰值未见明显差异。SR处理0～20 cm土层渗漏液TN浓度最低为16.5 mg·L~(-1),较CR、HR和AR处理分别降低了60.8%、50.1%和54.0%,氮素形态以NH_4~+-N为主,随土层深度增加,渗漏液TN和NH_4~+-N递减。施氮肥处理的氮素流失率大小顺序依次为CFCRHRARSR,SR处理氮素径流损失量最低为6.22 kg·hm~(-2),较CR处理降低了58.5%;增效复合肥氮素减施均明显降低氮素渗漏损失,施氮肥处理氮素淋失率大小顺序依次为ARCFCRHRSR,SR处理渗漏损失最低为7.70 kg·hm~(-2),较CR处理氮素淋失率降低了18.1%;稻田水氮素损失总量也以SR处理为最低,达13.9 kg·hm~(-2),较CR处理降低了22.8%。研究表明,增效复合肥减氮施用对稻田田面水、土壤渗漏液不同形态氮素浓度有明显影响,可减少稻田水氮素损失风险,以海藻酸增效复合肥减氮处理效果最佳。     

生物有机肥替代化肥对茶叶生长、品质及土壤肥力的影响

有机肥的施用是调控茶叶产量和品质的重要措施之一,有机肥替代化肥有助于茶叶高品质增产的同时调节土壤理化性质,改善土壤环境。通过两年的田间试验,研究不同比例生物有机肥(F)替代化肥对六安瓜片茶叶生长、内在化学品质和感官品质及茶园土壤肥力的影响。研究结果表明:50%F和70%F替代化肥处理茶叶的百芽重量和芽茶密度表现最佳,可以促进茶叶增产,感官评审结果相对较好。茶叶中游离氨基酸和水浸出物的含量随着生物有机肥施用量的增加呈现先升高后降低的趋势,茶多酚含量和酚氨比呈先降低后升高的趋势,咖啡碱呈现依次升高的趋势,50%F替代化肥处理茶叶内含物质提升最佳。土壤pH、有机质、有效磷、速效钾含量随着生物有机肥施用量的增加依次增加。生物有机肥替代50%化肥处理提高百芽重量、芽茶密度和改善茶叶品质、土壤肥力效果最佳,其次是70%替代化肥处理,研究结果可为茶叶的提质增效提供参考     

茶树根系跨膜吸收氟的生理与分子机制

茶树[Camellia sinensis(L.)O.Kuntze]是高富集氟的植物,氟在叶片中被大量累积。饮茶是人们摄取氟的重要途径,氟的过量摄入会影响人体健康。茶树主要通过根系从土壤中吸收富集氟,但是根系跨膜吸收氟的生理与分子机制尚不清楚。本文综述了茶树根系吸收氟的主动和被动途径,总结根系H+-ATPase和Ca^2+-ATPase介导氟的跨膜主动吸收过程与分子机制;剖析离子通道和Al-F络合在根系被动吸收氟过程中的作用及微观过程;分析影响根系吸收富集氟的主要因素及其调控措施。提出通过研究茶树根系氟跨膜吸收相关转运蛋白及其相关基因的克隆、表达和功能验证,以揭示跨膜吸收氟的分子机制;进而研究调控根系对氟的选择吸收,以保障茶叶质量安全和饮茶健康。     

不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响

2016—2017年通过田间试验对比研究夏玉米季不同耕作模式下秸秆还田对潮土肥力特征的影响。试验设置:免耕(NT)、免耕(NT)+秸秆还田(S)、翻耕(T)和翻耕(T)+秸秆还田(S)4个处理。结果表明,免耕、翻耕模式下,秸秆还田均显著增加了土壤碱解氮(+6.10 mg·kg~(-1)、+10.66 mg·kg~(-1))、有效磷(+2.76 mg·kg~(-1)、+6.53 mg·kg~(-1))、速效钾(+38.94 mg·kg~(-1)、+47.7 mg·kg~(-1))、有机质(+1.85 g·kg~(-1)、+0.80 g·kg~(-1))含量,及土壤孔隙度(+2.81%、+1.77%),降低了土壤容重(-5%、-3%),促进水稳定性大团聚体(0.25 mm)的形成。免耕、翻耕模式下的秸秆还田均有利于土壤肥力的提高,尤其在免耕模式下土壤容重、孔隙度、团聚体和有机质含量状况得到明显改善。翻耕对大团聚体有破碎作用,不利于有机质累积。     

硫酸亚铁诱导根表铁膜形成对水稻吸收和转运铜锌的影响

通过水培条件下添加硫酸亚铁诱导水稻根表铁膜的形成,利用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液对根表铁膜进行提取后测定,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段对硫酸亚铁诱导产生的根表铁膜进行表征,并分析根表铁膜对水稻吸收铜锌的影响。结果表明,添加硫酸亚铁可以诱导根表铁膜在水稻根系表面产生,未处理的水稻根表Fe含量为731 mg·kg~(-1),80 mg·kg~(-1) Fe~(2+)处理下水稻根表Fe含量为53 562 mg·kg~(-1);SEM-EDS和XRD分析发现大量颗粒状含铁化合物附着于水稻根表。与未经硫酸亚铁处理相比,有根表铁膜水稻的铁膜中,其Cu含量最高增加73.16%,Zn含量最高增加112.10%;水稻根系Cu含量最高降低31.15%,Zn含量最高降低13.02%;水稻茎叶Cu含量最高降低19.50%,Zn含量最高降低25.56%。土壤添加硫酸亚铁可以显著降低水稻对Cu和Zn的吸收与积累。     

秸秆还田配伍腐秆剂对小麦生长发育和肥料利用率的影响

秸秆促腐还田作为秸秆综合利用的重要方式之一而备受关注,然而田间条件下秸秆配伍腐秆剂后的作用依然存在争议。通过在淮北平原布设田间试验,比较不施肥(CK)、单施化肥(F)、化肥+秸秆(SF)和化肥+秸秆+腐秆剂(SFD)对冬小麦生长发育状况、籽粒产量和肥料利用率的影响。结果表明,与处理F相比,处理SFD小麦生长后期的群体茎蘖数、叶面积指数、地上部干重、穗粒数及其对化肥的生理效率显著增加9.5%、18.6%、13.3%、6.2%、27.1%、85.2%和41.5%(P0.05),籽粒产量亦有增加趋势(增幅为5.1%);而处理SFD与处理SF相比,除成穗数、氮肥吸收利用率和磷钾肥生理效率略有增加外,其余指标均有不同程度下降,降幅在0.3%~26.3%之间。从而可知,在淮北平原进行秸秆化肥配施还田能够有效促进当季作物的生长发育,改善氮肥的生理效率和提高产量,配伍腐秆剂不会提升秸秆化肥配施还田的促生增效能力。     

NH4＋-N和NO3--N供应条件下水稻磷高效品种初选

为探讨在NH_4~+-N和NO_3~--N条件下不同水稻品种生物量、磷素含量及磷素累积量的差异。利用国际水稻所营养液培养方法,在相同浓度(40mg/L)NH_4~+-N和NO_3~--N条件下测定102个水稻品种苗期生物量和磷素吸收积累量的差异,并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于磷效率综合值和分层聚类热图分析,进行水稻品种磷效率类型划分。在NH_4~+-N和NO_3~--N下,不同水稻品种的生物量和磷累积量差异性显著,变异系数分别在52.83%~69.54%和52.82%~73.82%。在NH_4~+-N和NO_3~--N培养下的主成分情况相同,主成分1由茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量决定,主要反映植株的生物量及磷素累积量;主成分2由不同器官的磷含量决定。综合水稻苗期磷素吸收累积统计分析方法,将茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量作为水稻苗期磷高效综合评价指标。初步认为‘2845’、‘中籼2503’、‘华瑞稻’、‘连粳7号’、‘德香4103’、‘甬优9号’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’、‘盐粳11号’、‘丰两优80’和‘深两优1813’为2种氮素供应下的磷高效型品种/系。