基于宏基因组学方法分析施肥模式对设施菜田土壤微生物群落的影响

  【目的】  采用宏基因组测序技术,研究施肥对细菌、真菌和古菌群落组成和结构的影响,为设施菜田可持续健康发展提供科学依据。  【方法】  设施蔬菜施肥长期定位试验始于2009年,试验地位于天津市西青区,为春季番茄和秋冬季芹菜轮作体系。在春茬番茄 (第20茬蔬菜) 盛果期,选择定位试验中的6个等氮磷钾投入处理,包括全部使用化肥氮 (4/4CN) 处理和5个有机替代处理 (3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN、1/4CN+3/4MN、2/4CN+1/4MN+1/4SN、2/4CN+2/4SN),其中M和S代表猪粪和秸秆。采集0—20 cm土壤样品,测定土壤微生物相关指标。  【结果】  有机替代处理的土壤微生物量碳(MBC) 和微生物量氮(MBN) 含量较4/4CN处理平均分别增加101.5%和134.6%,以2/4CN+1/4MN+1/4SN、2/4CN+ 2/4SN处理的土壤MBC和MBN含量相对较高,较4/4CN平均分别增加158.8%和210.9%。与4/4CN相比,有机替代处理的土壤细菌和真菌丰度平均分别增加8.6%和11.6%,古菌平均降低21.7%;高碳有机替代模式(1/4CN+3/4MN、2/4CN +1/4MN+1/4SN、2/4CN+2/4SN) 土壤细菌和真菌丰度较低碳有机替代模式(3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN) 平均分别增加12.3 %和12.0%,古菌丰度平均降低12.9%。与4/4CN处理相比,低量、中量有机替代模式（3/4CN+1/4MN、2/4CN+2/4MN）土壤细菌、真菌Shannon指数没有显著增加,而有机替代模式古菌Shannon指数平均增加了9.0%,高碳有机替代处理古菌Shannon指数平均增加了11.9%。与4/4CN处理相比,有机替代模式提高了土壤细菌中变形菌门相对丰度,降低了放线菌门、绿弯菌门相对丰度;提高了土壤真菌中子囊菌门、壶菌门和球囊菌门相对丰度,降低了担子菌门相对丰度;提高了古菌中的广古菌门和深古菌门相对丰度,降低了奇古菌门相对丰度。主成分分析表明,土壤细菌和真菌群落结构组成对施肥模式的响应弱于古菌。冗余分析表明,有机碳和硝态氮分别解释土壤细菌群落结构变异的22.3%和16.1%,解释真菌群落结构变异的10.4%和8.9%,解释古菌群落结构变异的36.0%和34.7%。  【结论】  同等养分投入量下,以有机肥、秸秆氮替代部分化肥氮可提高土壤细菌和真菌丰度,降低古菌丰度,改变土壤优势菌群的组成,增加微生物多样性。土壤硝态氮和有机碳含量是影响土壤细菌、真菌和古菌群落结构的共同因素,古菌对施肥模式的反应强于细菌和真菌。其中,以2/4化肥+1/4猪粪+1/4秸秆施肥模式可获得最多样的微生物群落结构。     

设施蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式对土壤线虫群落的影响

  【目的】  利用天津市西青区基地日光温室蔬菜不同施肥模式定位试验，研究有机肥/秸秆替代化肥模式对设施蔬菜土壤线虫总数、群落结构和生态指数的影响，为构建健康的土壤动物区系提供科学依据。  【方法】  定位试验共设6个处理，分别为:1) 全部施用化肥氮 (4/4CN)；2) 3/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 (3/4CN + 1/4MN)；3) 2/4化肥氮 + 2/4猪粪氮 (2/4CN + 2/4MN)；4) 1/4化肥氮 + 3/4猪粪氮 (1/4CN + 3/4MN)；5) 2/4化肥氮 + 1/4猪粪氮 + 1/4秸秆氮 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)；6) 2/4化肥氮 + 2/4秸秆氮 (2/4CN + 2/4SN)，各处理为等氮磷钾设计。第16茬 (土壤消毒后) 和第18茬 (土壤消毒1年后) 蔬菜 (春茬番茄) 拉秧后，分别采集0—5、5—10和10—20 cm土层土壤样品，测定土壤线虫相关指标。  【结果】  1) 有机肥/秸秆替代化肥模式0—5、5—10和10—20 cm土层土壤线虫总数均高于单施化肥模式，平均分别增加16.8%、31.8%和11.2%；配施高量有机肥模式 (1/4CN + 3/4MN) 和配施秸秆模式 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN、2/4CN + 2/4SN) 各土层线虫总数相对较高，较单施化肥模式分别提高12.1%～26.4%、34.3%～42.8%、13.2%～18.3%。2) 与单施化肥模式相比，有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式可提高0—5和5—10 cm土层土壤有益线虫 (食细菌、食真菌和捕食/杂食性线虫) 营养类群个体数量，其中0—5 cm土层上述线虫营养类群个体数量平均分别增加13.0%、7.4%和26.7%，5—10 cm土层平均分别增加35.5%、20.2%和56.5%。有机肥/秸秆替代化肥模式0—5和5—10 cm土层土壤有害植食性线虫数量虽均高于单施化肥模式，但其相对丰度均低于单施化肥模式，平均分别降低6.3%和13.1%。3) 有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式，MI值、WI值、EI值和SI值均高于单施化肥模式，0—5 cm土层平均分别增加3.9%、11.5%、6.2%和130.4%，5—10 cm土层平均分别增加1.8%、19.1%、2.4%和138.7%。  【结论】  在N、P₂O₅和K₂O投入量不变的情况下，有机肥/秸秆替代化肥模式可促进土壤有益线虫 (食细菌线虫、食真菌线虫和捕食/杂食性线虫) 生长繁殖，还可降低土壤有害植食性线虫相对丰度，对土壤有害植食性线虫起到一定的抑制作用。综合来看，有机肥/秸秆替代化肥模式，尤其是配施高量有机肥模式和配施秸秆模式，可优化土壤线虫群落结构，降低土壤环境的受干扰程度，改善土壤的质量，使设施蔬菜土壤生态系统向稳定健康的方向发展。结合本试验9年产量数据 (2/4CN + 1/4MN + 1/4SN模式产量最高)、土壤线虫群落相关研究结果以及实际可操作性，化肥与有机肥、秸秆配施模式(2/4CN + 1/4MN + 1/4SN)可实现设施蔬菜持续高产。     

不同形态钙对设施黄瓜生长及钙吸收的影响

[目的]为了选择适合于设施黄瓜栽培中使用的钙制剂.[方法]在金正大国家缓控释肥研究中心科研智能温室内,以“津优35”黄瓜品种为试材,采用沙培法,叶面喷施硝酸钙(Ca(NO3)2)、糖醇钙(Manntiol-Ca)和助剂钙(Additive-Ca(NO3)2),研究不同形态钙对黄瓜干鲜重、叶绿素含量及钙吸收的影响.[结果]3种形态钙处理黄瓜植株干鲜重和叶绿素含量均高于对照,其中糖醇钙处理和助剂钙处理植株高于硝酸钙处理;糖醇钙处理叶干鲜重分别比硝酸钙处理植株增加1.1％和7.0％,助剂钙处理叶干鲜重分别比硝酸钙处理植株增加10.4％和20.1％,糖醇钙处理和助剂钙处理叶绿素含量分别比硝酸钙处理增加8.2％和10.1％.糖醇钙处理和助剂钙处理根、茎、叶钙吸收量均高于硝酸钙处理.糖醇钙处理和助剂钙处理叶钙吸收量分别比硝酸钙处理增加22.7％和52.0％.叶片钙吸收量高于根和茎,根部钙吸收量最少.[结论]在试验条件处理下,糖醇钙处理和助剂钙处理总体效果优于硝酸钙处理.与硝酸钙相比,糖醇钙和助剂钙可作为设施蔬菜栽培中选用的钙制剂.     

7个苹果KNOX转录因子基因克隆、表达和蛋白互作分析

【目的】KNOTTED1 like homeobox(KNOX)蛋白在植物生长发育等多个生物学过程中发挥着重要作用。以紫弘富士为材料，分离了多个苹果（Malus domestica）KONX基因，研究其结构域、进化分析、组织表达、非生物胁迫响应及其与MdOFP相互作用情况。【方法】使用RT-PCR技术克隆获得7个MdKNOX基因并进行生物信息学分析。利用Array技术检测MdKNOX基因在苹果不同组织中的表达模式。使用RT-qPCR技术检测MdKNOX基因在盐胁迫和渗透胁迫下的表达模式。通过Y2H实验检测了MdKNOX蛋白与MdOFP蛋白的互作情况。【结果】测序结果表明，获得了7个KNOX转录因子cDNA:MdKNOX1、MdKNOX2、MdKNOX5、MdKNOX10、MdKNOX13、MdKNOX16和MdKNOX22(GenBank登录号：MG021644～MG021650)。结构域分析表明，获得的7个MdKNOX蛋白序列均含有MEINOX、HD和ELK结构域。进化分析表明，MdKNOX1、MdKNOX2和MdKNOX5属于KNOXⅡ亚组；MdKNOX10、MdKNOX13、Md...     

乡村振兴背景下经济林专业本科人才培养方案的重构——以河北农业大学为例

在乡村振兴战略背景下,传统的经济林专业本科人才培养体系已无法满足当今社会对经济林专业人才的需求。针对目前河北农业大学林学院经济林专业人才培养方案中存在的问题,结合经济林专业的特色及未来发展趋势,从人才培养方案的修订、课程体系的重构、实践教学环节的强化等方面探讨并优化现行经济林专业人才培养方案,旨在保障并提升经济林专业人才培养质量,为我国实现乡村振兴提供人才保障。     

有机肥/秸秆替代化肥模式对设施菜田土壤氮循环功能基因丰度的影响

  【目的】  利用天津市农业科学院西青区基地日光温室的蔬菜有机肥/秸秆替代化肥模式定位试验,分析不同施肥模式下设施春茬番茄盛果期土壤氮循环功能基因丰度、硝化潜势(PNR)及N₂O排放量的差异,为设施菜田可持续健康发展提供科学依据。  【方法】  定位试验始于2009年,共设置来源于化肥(CF)、有机肥(M)和玉米秸秆(S)不同比例的6个等氮磷钾处理,分别为:4/4CF、3/4CF+1/4M、2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M、2/4CF+1/4M+1/4S、2/4CF+2/4S。在第20茬设施蔬菜(春茬番茄盛果期)采集0—20 cm土壤样品,测定土壤氮循环相关指标。  【结果】  1)含有机肥/秸秆处理土壤的PNR较4/4CF处理平均增加72.9%,其中仅配施有机肥3个处理平均增加了107.0%,而配施秸秆两个处理显著低于含有机肥的2/4CF+2/4M、1/4CF+3/4M处理。 2)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤反硝化过程功能基因NapAB、NirS、NorB、NosZ丰度平均分别增加了19.9%、20.4%、19.1%、2.3%,硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NirB丰度平均增加了25.9%,而土壤硝化过程功能基因AmoA、AmoB、AmoC、Hao,以及硝酸盐异化还原成铵过程功能基因NrfH丰度平均分别降低了37.9%、46.3%、33.8%、65.5%、8.8%。3)与4/4CF处理相比,有机肥/秸秆替代处理土壤0～28 天 N₂O累计排放量平均增加了59.6%。4) Spearman相关性分析表明,土壤PNR与土壤有机碳(r = 0.37)、铵态氮(r = 0.47)、土壤N₂O累计排放量(r = 0.56)以及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.78)、NirK (r = 0.21)和NorB (r = 0.53)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.40)呈显著负相关关系;土壤N₂O累计排放量与土壤有机碳(r = 0.90)、全氮(r = 0.83)、硝态氮(r = 0.83)、铵态氮(r =0.64)及反硝化过程功能基因NapAB (r = 0.67)、NirK (r = 0.49)、NirS (r = 0.36)和NorB (r = 0.88)呈显著正相关关系,与土壤pH (r = –0.52)和硝化过程功能基因AmoA (r = –0.62)、AmoB (r = –0.64)、AmoC (r = –0.71)和Hao (r = –0.77)呈显著负相关关系。冗余分析显示,土壤硝态氮(P = 0.01)、铵态氮(P = 0.03)和有机碳(P = 0.05)对土壤氮循环功能微生物影响显著,分别解释其群落结构变异的34.0%,13.3%和11.3%。  【结论】  同等氮磷钾养分投入量下,有机肥/秸秆替代部分化肥,尤其是配施1/4有机肥及1/4秸秆模式(2/4CF+1/4M+1/4S)可显著降低土壤硝化过程功能基因丰度,增加反硝化、硝酸盐异化功能基因丰度,促进番茄盛果期的氮素吸收,减少可能向下淋洗的氮量。     

三峡库区橘园种植绿肥对土壤养分流失的影响

在自然降雨条件下,采用径流小区法研究三峡库区橘园种植绿肥作物光叶苕子、白三叶和鼠茅草对土壤养分流失的影响。结果表明:与对照相比,橘园连续3a种植光叶苕子、白三叶和鼠茅草,其径流水总量分别减少11.0%,11.4%和24.0%;总氮流失量分别减少8.3%,16.7%和40.8%;总磷流失量分别减少7.5%,25.3%和58.0%;可溶性总氮流失量分别减少15.1%,28.0%和52.1%;可溶性总磷流失量分别减少24.3%,30.6%和53.8%;铵态氮流失量分别减少10.1%,23.7%和50.9%;硝态氮流失量分别减少21.9%,35.8%和55.1%。各形态的氮、磷养分浓度较对照也有一定程度的降低。橘园种植绿肥,尤其是种植鼠茅草,可有效地减少地表径流量以及地表径流水中的养分浓度,且二者共同作用,对养分流失量的减少效果更为明显。     

不同种植年限对核桃园土壤团聚体稳定性及其有机碳组分的影响

利用时空置换法,分析核桃栽培管理过程中土壤团聚体尺度下有机碳（SOC）及其组分（活性碳、惰性碳）的演变特征,为我国核桃园可持续发展提供科学依据。采用“合适湿度”干筛法和改良Walkley-Black法,以河北省绿岭果业有限公司核桃基地3个种植年限核桃园（7、14、21年）及临近未种植核桃的荒地为研究对象,分析不同种植年限核桃园土壤团聚体分布和SOC及其组分的差异。结果表明：（1）随种植年限的增加,核桃园表层（0～40 cm）土壤>2和<0.25 mm团聚体比例分别表现出增加与降低的趋势,从而导致土壤团聚体平均重量直径（MWD）随之增加（增幅为2.3%～18.2%）;同时,0～20 cm土层团聚体MWD值显著高于20～40和40～60cm土层。（2）表层土壤中大粒径（>2和2～0.25 mm）团聚体SOC（包括活性碳、惰性碳）含量、活性及全氮含量基本表现出随种植年限增加而增加的趋势,而深层（40～60 cm）土壤及<0.25 mm团聚体中的上述指标（如SOC含量、活性及总氮含量）对种植年限响应不敏感。（3）SOC（包括活性碳、惰性碳）含量、SOC活性、全氮含量、碳...