秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

减氮配施生物菌剂对土壤肥力及烟叶产质量影响

为探讨生物菌剂在烤烟上的施用效果,研究了减氮配施生物菌剂对土壤肥力及烟叶产质量影响。结果表明:与常规施肥相比,减氮并配施生物菌剂处理能明显提高烟株各生育时期土壤中有机质、速效磷和速效钾含量,明显增加根际和非根际细菌和放线菌数量,烟叶产量提高172~586 kg/hm~2,产值提高8927~21357元/hm~2。烤后烟叶化学成分分析表明,与常规施肥相比,减氮并配施生物菌剂处理降低了中、上部叶总糖和还原糖含量,除处理T5(众邦)外,中部叶和上部叶烟碱含量均有明显下降,下部叶、中部叶和上部叶烟叶钾含量提高幅度为分别为0.12~0.53、0.03~0.41和0.14~0.65个百分点。不同生物菌剂间相比,以处理T4(人元)和处理T2(时科)在经济性状和烟叶化学成分协调性上表现较好。     

解淀粉芽孢杆菌GB58对水稻纹枯病的防效及菌剂载体筛选

旨在对解淀粉芽孢杆菌GB58在水稻纹枯病上的盆栽防治效果和最佳菌剂载体进行研究，明确其应用前景。采用盆栽试验测定GB58对水稻纹枯病的病斑高率和在水稻上的定殖能力，测定GB58在菌剂固定载体的吸附能力和吸附稳定性。盆栽试验结果表明，GB58在水稻病株上有良好的定殖效果，定殖数最大达到2.22×10⁷ cfu/g。与喷施井冈霉素处理相比，GB58对水稻纹枯病的防效在病害发生后20、40天分别显著提高了20%、24%。GB58在固体菌剂吸附载体的研究表明：结合菌体吸附量、存活率和抑菌活性进行分析，有机载体吸附效果好于无机载体；同时综合考虑应用价值，选择玉米粉、有机肥为菌剂吸附载体较好。GB58对水稻纹枯病具有较好的生防效果。采用玉米粉和有机肥作为固体菌剂吸附载体，具有经济、高效的特点，有较大的应用价值与开发潜力。     

Contribution of green manure legumes to nitrogen dynamics in traditional winter wheat cropping system in the Loess Plateau of China

Excessive application of N fertilizer in pursuit of higher yields is common due to poor soil fertility and low crop productivity. However, this practice causes serious soil depletion and N loss in the traditional wheat cropping system in the Loess Plateau of China. Growing summer legumes as the green manure (GM) crop is a viable solution because of its unique ability to fix atmospheric N₂. Actually, little is known about the contribution of GM N to grain and N utilization in the subsequent crop. Therefore, we conducted a four-year field experiment with four winter wheat-based rotations (summer fallow-wheat, Huai bean–wheat, soybean–wheat, and mung bean–wheat) and four nitrogen fertilizer rates applied to wheat (0, 108, 135, and 162 kg N/ha) to investigate the fate of GM nitrogen via decomposition, utilization by wheat, and contribution to grain production and nitrogen economy through GM legumes. Here we showed that GM legumes accumulated 53–76 kg N/ha per year. After decomposing for approximately one year, more than 32 kg N/ha was released from GM legumes. The amount of nitrogen released via GM decomposition that was subsequently utilized by wheat was 7–27 kg N/ha. Incorporation of GM legumes effectively replaced 13–48% (average 31%) of the applied mineral nitrogen fertilizer. Additionally, the GM approach during the fallow period reduced the risk of nitrate-N leaching to depths of 0–100 cm and 100–200 cm by 4.8 and 19.6 kg N/ha, respectively. The soil nitrogen pool was effectively improved by incorporation of GM legumes at the times of wheat sowing. Cultivation of leguminous GM during summer is a better option than bare fallow to maintain the soil nitrogen pool, and decrease the rates required for N fertilization not only in the Loess Plateau of China but also in other similar dryland regions worldwide.     

施用生物菌剂对烤烟叶片生理特征及钾、氯含量的影响

为探讨不同生物菌剂在烤烟上的施用效果,选取烤烟品种秦烟96和豫烟6号为材料,设计了对照(T1)、生物菌剂A(T2)、生物菌剂B(T3)、生物菌剂C(T4)、生物菌剂D(T5)和生物菌剂E(T6)6个处理,于2016年在河南省洛阳市(旱作烟区)和驻马店市(雨养烟区)进行了田间试验,研究了施用生物菌剂对烤烟叶片生理特征及钾、氯含量的影响。结果表明:施用生物菌剂处理与对照相比烤烟叶片中可溶性糖的含量增加了0.38%～1.43%,丙二醛(MDA)含量降低了0.3～7.36μmol·g~(-1)。除雨养烟区T5处理外,与对照相比,施用生物菌剂处理烤烟叶片过氧化氢酶(CAT)活性、超氧化物岐化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性分别提高2.1～26.2μmol·min~(-1)·g~(-1),0.6～40 U·g~(-1)和546～2 531 U·g~(-1)。中部叶养分分析表明,施用生物菌剂处理在移栽后45 d(除雨养烟区T4处理外)全钾含量提高了0.42%～1.32%,移栽后60 d提高了0.03%～1.00%。从经济性状看,与对照相比,雨养烟区T3处理产值和上等烟比例分别增加14 708元·hm~(-2)和23.1%,旱作烟区T2处理产值和上等烟比例分别增加7 849元·hm~(-2)和13.7%。化学成分分析表明,雨养烟区T3处理和旱作烟区T2处理烟叶钾含量平均分别提高0.40%和0.57%,施用生物菌剂处理使烟叶化学成分更加协调。     

Regional distribution of wheat yield and chemical fertilizer requirements in China

Quantification of currently attainable yield and fertilizer requirements can provide detailed information for assessing the food supply capacity and offer data support for agricultural decision-making. Datasets from a total of 5 408 field experiments were collected from 2000 to 2015 across the major wheat production regions in China to analyze the spatial distribution of wheat yield, the soil nutrient supply capacity(represented by relative yield, defined as the ratio of the yield under the omission of one of nitrogen(N), phosphorus(P) and potassium(K) to the yield under the full NPK fertilizer application), and N, P and K fertilizer requirements by combining the kriging interpolation method with the Nutrient Expert Decision Support System for Wheat. The results indicated that the average attainable yield was 6.4 t ha~(-1), with a coefficient of variation(CV) of 24.9% across all sites. The yields in North-central China(NCC) and the northern part of the Middle and Lower reaches of the Yangtze River(MLYR) were generally higher than 7 t ha~(-1), whereas the yields in Southwest China(SWC), Northeast China(NEC), and the eastern part of Northwest China(NWC) were usually less than 6 t ha~(-1). The precentage of area having a relative yield above 0.70, 0.85, and 0.85 for N, P, and K fertilizers accounted for 52.3, 74.7, and 95.9%, respectively. Variation existed in N, P, and K fertilizer requirements, with a CV of 24.8, 23.9, and 29.9%, respectively, across all sites. More fertilizer was needed in NCC and the northern part of the MLYR than in other regions. The average fertilizer requirement was 162, 72, and 57 kg ha~(-1) for N, P_2O_5, and K_2O fertilizers, respectively, across all sites. The incorporation of the spatial variation of attainable yield and fertilizer requirements into wheat production practices would benefit sustainable wheat production and environmental safety.     

用宏基因组学方法研究绿肥对水稻根际微生物磷循环功能基因的影响

  【目的】  绿肥对土壤微生物磷循环的影响受到研究者们的广泛关注，但绿肥影响土壤磷循环的微生物机理尚不明确。利用宏基因组学方法剖析长期绿肥还田对土壤磷循环功能微生物的影响，旨在阐明绿肥对土壤磷循环影响的微生物机理，为绿肥的科学利用提供依据。  【方法】  以中国湖南祁阳绿肥及稻草还田定位试验的水稻根际土为材料，利用宏基因组学方法，对土壤微生物DNA进行PE150 (双端读长150 bp) 宏基因组测序，使用MetaWRAP软件中的read_qc模块进行质控，用assembly模块megahit方法进行组装；基于组装的较长序列 (> 1000 bp) 使用Diamond软件的BLASTX和UniProtKB/SWISS-PROT数据库进行序列比对，根据磷活化 (磷酸酯矿化、膦酸酯矿化、无机磷溶解)、磷吸收 (膦酸酯运输、磷酸酯运输和无机磷酸盐运输) 和缺磷诱导响应调控三大类主要磷循环功能相关基因 (重点关注的64个磷循环功能基因) 进行筛选；再利用R语言进一步分析水稻根际土壤中磷循环功能基因相对丰度及其与土壤理化指标之间的关系，阐述绿肥对土壤磷循环功能微生物的影响。  【结果】  土壤pH等9个常规指标在有、无绿肥处理之间均无显著差异。无稻草还田时，绿肥处理对64个磷循环功能基因中的11个相对丰度影响显著，这11个基因广泛分布在除磷酸酯运输及无机磷溶解外的5个功能组中，其中phnA、phnN、phnV等3个基因相对丰度上升，phnI、phnL、glpB、glpO、pitA、phoA、phoP、phoU等8个基因相对丰度下降。而在稻草还田时，绿肥处理仅phnPP基因相对丰度显著降低。相关性分析显示，土壤pH与磷酸酶活性、无机磷溶解基因pqqB、pqqC 、pqqCD、pqq E、pqqF相对丰度呈显著负相关 (P < 0.05)；无机磷溶解pqqB、pqqC 、pqqCD、pqq E等4个基因相对丰度分别与有效磷含量、磷酸酶活性以及有机氮含量呈显著正相关 (P < 0.05)。冗余分析 (RDA) 结果表明，绿肥处理通过pH、AP以及磷酸酶活性影响磷循环功能基因。  【结论】  绿肥翻压下水稻根际微生物磷功能基因相对丰度深受稻草还田的影响。与单绿肥或单稻草还田相比，绿肥翻压基础上增加稻草还田对磷循环功能基因影响效果不明显，秸秆甚至减弱了绿肥对磷循环功能基因的影响，其原因可能是绿肥和稻草还田下不同微生物及不同磷循环功能基因之间存在激烈竞争。     

氨基酸配合硼喷施对油麦菜硼营养及生长、品质的影响

为探究有机营养类物质氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜生长的应用效果,本研究采用盆栽试验,设置单独喷施1%硼酸处理,以及谷氨酸、丙氨酸和天冬氨酸3种氨基酸各设3个喷施浓度(5、10、20 mmol·L^-1) 与1%硼酸配合喷施处理,并以喷施清水为对照(CK),共11个处理,收获后测定植株的生长指标和硼含量。结果表明,单独喷施硼酸对油麦菜生物量无明显影响,低浓度氨基酸与硼配合喷施均能显著提高油麦菜生物量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜生物量较CK平均增加了9.4%。与CK相比,3种氨基酸与硼配合喷施均能明显提高油麦菜叶片总蛋白含量,同时降低硝酸盐积累,从而改善品质。与单独喷施硼酸相比,适宜浓度氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜氮、钾积累量,另外谷氨酸-硼和天冬氨酸-硼喷施对油麦菜磷积累量也有明显促进作用。与单独喷施硼酸相比,氨基酸与硼配合喷施均可显著提高油麦菜地上部硼含量,其中丙氨酸-硼喷施处理油麦菜地上部硼含量平均增幅为41.0%;此外,丙氨酸-硼喷施对油麦菜地下部硼含量也有明显提升作用,平均增幅为15.6%;喷施丙氨酸浓度与油麦菜地上部和地下部硼含量均呈显著正相关关系。综合比较不同氨基酸与硼酸配合喷施对油麦菜的影响,可考虑将丙氨酸作为增效剂与硼肥配合施用,提高硼肥的应用效应。本研究为开发新型硼肥提供了理论依据。     

我国蔬菜肥料利用率现状与提高对策

我国露地蔬菜种植和设施蔬菜种植养分用量均超过蔬菜生长所需,导致土壤次生盐渍化、肥料利用率低,增加了面源污染风险,在分析这些现状的基础上,对造成蔬菜种植中氮、磷、钾肥料利用率低下的原因进行了分析,如有机肥与化肥施用配比随意性强,搭配不合理;氮、磷、钾肥配施比例不合理;大量元素与中微量元素配合施用不合理;肥料总施用量过大;土壤自身的原因等。并提出了提高肥料利用率的测土与科学配方施肥、有机肥与无机肥合理配合施用、采用水肥一体化技术和土壤调理剂等措施,有望提高我国蔬菜肥料利用率,节约资源,防止面源污染,实现蔬菜生产的可持续绿色发展。