不同耕作模式下水稻产量与器官多要素响应的比较研究

认识和理解水稻产量影响要素是实现水稻高产稳产的关键。选取冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作3种处理,采用相关分析、主成分分析与主成分多元线性回归3种方法对水稻产量与成熟期根、茎、叶、籽粒碳同位素组成,根系特征以及养分的响应关系进行比较与综合分析。结果表明不同耕作模式下垄作免耕的水稻产量最高,根、茎、叶、籽粒的碳同位素组成与水稻产量有极显著的负相关关系(P0.01);主成分分析提取的6个主成分累计贡献率超过80%;主成分多元线性回归模型能够解释冬水田、垄作免耕和常规水旱轮作水稻产量67%、73%和97%的变异;与常规水旱轮作相比,冬水田和垄作免耕水稻产量与碳同位素组成及磷的关系更密切。该研究表明,垄作免耕具有较好的推广应用价值。     

四川盆地酸性紫色水稻土硝化作用的类型及氧化锰的影响

酸性土壤中的硝化活性存在很大空间变异,并且其硝化类型也因土壤环境条件而异。锰氧化物作为土壤矿物的一种,可能通过其生物毒性及作用土壤氮矿化等影响硝化过程。本研究在四川盆地分别采集pH为4.6,4.9两种酸性紫色水稻土,通过添加乙炔或锰氧化物,探究四川盆地酸性水稻土硝化作用的主要类型以及锰氧化物对硝化作用的影响。结果表明:酸性水稻土中存在显著的硝化活性,加入乙炔后,pH4.9空白对照和pH4.9加硫酸铵处理的两种酸性紫色水稻土的净硝化速率均显著下降,分别从0.46 mg kg~(-1)d~(-1),0.58 mg kg~(-1)d~(-1)降至-0.08 mg kg~(-1)d~(-1),-0.15 mg kg~(-1)d~(-1),证明酸性水稻土的硝化作用主要以自养硝化作用为主;pH4.6,4.9土样加入锰氧化物后,净硝化速率分别从2.07 mg kg~(-1)d~(-1),3.17 mg kg~(-1)d~(-1)下降到0.60 mg kg~(-1)d~(-1),2.71 mg kg~(-1)d~(-1),表明锰氧化物对酸性水稻土硝化作用的净效应是抑制作用,可能的原因是酸性条件下锰氧化物对硝化微生物的毒性所致。     

垄作免耕对水稻根系特性和氮磷钾养分累积的影响

依托稻田免耕长期定位试验,研究了垄作免耕对Y两优6号水稻根系特性、氮、磷、钾养分累积和产量的变化。研究主要涉及冬水田(中稻-冬水田)、垄作免耕(中稻-油菜)和水旱平作(中稻-油菜)对水稻4个生育时期(分蘖期、拔节期、抽穗期和成熟期)和根系特性,以及水稻根、茎、叶和穗的氮、磷、钾浓度及累积量的影响。结果表明,垄作免耕的实际产量达8750.8 kg·hm^-2,显著高于水旱平作与冬水田(P<0.05)。在拔节期,垄作免耕水稻根系的根长密度和根表面积及比根长均显著高于水旱平作(P<0.05)。在抽穗期,垄作免耕根表面积最高达1.74 cm²·cm^-3,分别比冬水田和水旱平作提高了3.37%和6.71%;且垄作免耕水稻茎秆氮、磷、钾累积量分别较水旱平作提高了49.26%、33.20%和59.70%。相较于常规平作,垄作免耕水稻抽穗期茎叶的磷含量没有显著差异,而茎叶中氮、磷、钾累积量显著增加(P<0.05);氮、磷、钾养分累积速率显著提高(P<0.05),说明在养分累积的关键时期,垄作免耕能显著提高氮、磷、钾的吸收、分配和累积。在成熟期,垄作免耕水稻籽粒中氮累积量比冬水田和水旱平作显著提高了24.80%和14.30%。在分蘖-抽穗期,垄作免耕水稻的 N:K最低、K:P最高,表明垄作免耕能显著提高水稻生长前中期对钾的吸收利用和分配。综上,垄作免耕不仅可以增加水稻的根长密度和根表面积,在抽穗期显著提高水稻对氮、磷、钾的累积,整个生育期对钾的吸收利用明显优于水旱平作和冬水田,为水稻高产提供可参考的依据。     

单步硝化作用与全程氨氧化微生物研究进展

单步硝化作用,即由一种微生物(全程氨氧化微生物)单独完成将NH₃氧化为NO3-的整个硝化过程,于2015年底被发现。该发现终结了传承百年的两步硝化作用的经典理论,并引发了众多关于全球氮素循环的重要科学问题。就单步硝化作用及全程氨氧化微生物发现后两年来的研究进展进行概述。目前已确定的全程氨氧化微生物均属于硝化螺菌门谱系Ⅱ(Nitrospira spp. Linage Ⅱ),包括两个分支A和B(Clade A和Clade B);广泛分布于农业土壤、森林土壤、稻田水域、淡水等自然环境中。全程氨氧化细菌(Nitrospira inopinata)比大多数可培养的氨氧化细菌(AOB)以及氨氧化古菌(AOA)物种对氨具有更高的亲和力,能够更好地适应极低氨浓度环境。此外,全程氨氧化微生物具有不同的碳氮代谢途径,可能具有和其他氨氧化微生物不同的生态位点。单步硝化作用的相对贡献与全程氨氧化微生物的生态位分化是今后的重要研究方向。     

西南地区冬水田剖面的微生物空间分异规律

为研究冬水田土壤基本理化性质对微生物多样性和冬水田生态系统功能与结构的作用,以西南地区3个不同样地的冬水田为研究对象,采用烘干法、电位法、静态室内培养法、稀释涂布平板法和氯仿熏蒸法对土壤理化和生物学指标进行检测。结果表明:(1)各样地含水量均沿垂直深度逐渐降低,pH为6.3～7.1,呈微酸—中性生境,铵态氮(NH4+—N)含量总体呈现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地,且表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm),整体为36.97～52.02mg/kg,3种冬水田各土层硝态氮(NO3-—N)含量差异不显著(2.13～2.61mg/kg)。(2)微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)含量呈现为北碚区紫色土基地合川区冬水田沙坪坝区冬水田,不同层次表现为表层(0—10cm)亚表层(10—20cm)底层(20—40cm)。(3)各样地间微生物丰度表现为细菌放线菌真菌,微生物数量沿土层垂直深度降低,各土层细菌、放线菌和真菌数量均呈极显著负相关(p0.01),不同样地间表现为合川区冬水田沙坪坝区冬水田北碚区紫色土基地。