邻苯二甲酸酯降解真菌的筛选及其降解特性和土壤修复作用

从多年地膜污染棉田土壤中分离纯化出邻苯二甲酸酯(PAEs)降解真菌,筛选分离出对PAEs降解效果良好的3株非致病真菌PAE1、PAE6、PAE8,经形态学特征及18S rDNA序列分析,分别鉴定为菌核生枝顶孢霉(Acremonium sclerotigenum)、辐毛鬼伞(Coprinellus radians)、耐盐枝孢菌(Cladosporium halotolerans).3株真菌在邻苯二甲酸二丁酯(DBP)起始质量分数为10 mg/kg时降解效率最高,PAE6降解率达68.4％.3株真菌均能降解多种PAEs,推测出其降解生物代谢路径为:PAE→单酯→PA→PCA→CO2+H2 O.将3株真菌接种到DBP及邻苯二甲酸二辛酯(DEHP)污染的土壤中,接菌后21 d,DBP及DEHP降解率分别为47.2％～70.6％、54.1％～73.4％,其中PAE6对DEHP的降解率最高,达73.4％.表明3株真菌对土壤中DBP及DEHP污染具有良好的修复作用.     

种植密度和氮施用时期对不同大豆品种农艺性状和产量的影响

合理密植和延后施氮是提高大豆产量的重要手段,为阐明不同大豆品种对种植密度和施氮时期的响应,于2020年在河南省新乡县开展试验,试验以大豆品种齐黄34和郑1307为试验材料,采用裂区设计,主处理为大豆品种,副处理为种植密度和氮施用时期,分析其农艺性状、生物量积累及产量要素构成的差异。研究结果表明:齐黄34和郑1307在18万～27万株/hm²密度范围内苗期、盛花期、盛荚期施氮时产量分别为4027.55～4748.20和4783.65～5113.60 kg/hm²,郑1307产量比齐黄34高12.2%～21.8%。随种植密度增加,两个品种产量均无显著变化,其中齐黄34茎粗降低、分枝减少、有效荚数、有效粒数和百粒重均降低,但其茎秆伸长、地上部和根系生物量增加;郑1307茎粗和有效分枝降低,但单位面积生物量增加。氮施用时期对齐黄34产量影响显著,盛荚期施氮产量最高,与苗期和盛花期施氮相比分别提高5%～8%和8%～17%;对郑1307产量无显著影响,但在27万株/hm²下盛荚期施氮有一定增产效应,且影响其有效荚数和百粒重。综上所述,在18万～27万株/hm²种植密度区间内,种植密度通过调整大豆株型、改变地上部和根系的干物质积累,维持其群体产量;延后施氮对齐黄34有一定的增产效应,但对郑1307的增产效应未达到显著水平。研究结果为稳定提高黄淮海地区大豆单产,保障我国大豆产量及落实“大豆振兴”战略提供了理论基础及科学依据。     

深耕加秸秆还田下施氮量对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响

为明确深耕加秸秆还田条件下的适宜施氮量,研究了深耕加秸秆还田条件下不同施氮量[0、240、270、300(当地生产平均施氮水平)、330、360 kg/hm2N]对土壤碳氮比、玉米产量及氮效率的影响。结果表明,深耕加秸秆还田下增施氮肥可以提高玉米植株干物质和氮素积累量,增加土壤有机质和全氮含量,调节土壤碳氮比,进而提高玉米籽粒产量和氮效率。深耕加秸秆还田条件下,随着施氮量的增加,土壤有机质和全氮含量增加,碳氮比降低;玉米植株干物质积累量、氮素积累量、籽粒产量及氮素农学效率、氮素表观利用率均先增加后降低,以330 kg/hm2处理最高,其籽粒产量、氮素农学效率、氮素表观利用率比当地生产平均施氮水平300 kg/hm2处理分别显著提高9.3%、23.6%、46.7%,但其产量与360 kg/hm2处理差异不显著。表明,深耕加秸秆还田条件下,玉米需适当增加氮肥施用量,试验区玉米适宜氮肥用量以330 kg/hm2(较当地平均施氮水平高10%)为宜。     

谷子苗期氮高效品种筛选及相关特性分析

【目的】评价不同基因型谷子苗期氮素吸收利用差异性,筛选谷子氮高效利用基因型材料,为谷子氮高效利用品种选育和机理研究提供理论依据。【方法】采用沙培盆栽试验,以具有代表性生态类型的79个谷子品种为材料,分析其在低氮(0.2 mmol·L~(-1))和高氮(6 mmol·L~(-1))处理下茎叶干物重、含氮量、氮素吸收量、氮素吸收与利用效率的差异及相关性,并划分不同生态类型品种的氮效率类型。【结果】供试谷子品种在2个氮素水平条件下的茎叶干物重(CV_(N0.2) 35.39%和CV_(N6) 50.83%)、氮素含量(CV_(N0.2) 11.52%和CV_(N6) 11.22%)、氮素吸收量(CV_(N0.2) 32.82%和CV_(N6) 48.46%)、氮素吸收效率(CV_(N0.2) 32.82%和CV_(N6) 48.45%)、氮素利用效率(CV_(N0.2) 11.53%和CV_(N6) 11.27%)和氮效率(CV_(N0.2) 35.35%和CV_(N6) 50.61%)均存在较大差异。不同生态类型谷子品种的氮素吸收和利用效率差异显著,西北春谷类型氮素吸收效率的变化(CV_(N0.2) 39.99%和CV_(N6) 54.38%)显著高于华北夏谷类型(CV_(N0.2)29.31%和CV_(N6) 45.68%)和东北春谷类型(CV_(N0.2) 29.49%和CV_(N6) 40.30%),而氮素利用效率以华北夏谷类型品种间差异最大(CV_(N0.212.03%和CV_(N6) 12.70%)。茎叶干物重与氮素吸收和氮素利用效率呈极显著正相关(P0.01),相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.1827**和R~2_(N6)=0.1027**及R~2_(N0.2)=0.8985**和R~2_(N6)=0.9442**;氮效率与氮素吸收量极显著正相关,与氮含量极显著负相关,相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.8985**和R~2_(N6)=0.9442**及R~2_(N0.2)=0.1962**和R~2_(N6)=0.0998**;氮素利用效率与氮含量极显著负相关,相关系数分别为R~2_(N0.2)=0.9924**和R~2_(N6)=0.9910**。氮素吸收效率与氮素含量和氮素利用效率间无显著相关性。以两氮素水平条件下茎叶干物重和氮效率的平均值为标准,将3种生态类型的谷子品种划分为4种氮效率类型,双高效型、双低效型、高氮高效型和低氮高效型。其中,东北春谷双高效型和高氮高效型品种所占比重最高(P_(东北)52.9%P_(西北)36.0%P_(华北)29.7%和P_(东北)23.5%P_(华北)18.9%P_(西北)4.0%),双低效型比重最低(P_(东北)17.6%P_(华北)32.4%P_(西北)36.0%),而低氮高效型在西北春谷类型中所占比重最高(P_(西北)24.0%P_(华北)18.9%P_(东北)5.9%)。【结论】不同谷子品种苗期氮效率差异显著,且西北春谷类型品种间氮素吸收效率差异最大,华北夏谷类型品种间氮素利用效率差异最大;氮素吸收效率和利用效率之间无显著相关性,应作为2个独立的氮效率指标进行评价和改良。     

根瘤菌剂和种衣剂拌种对不同品种大豆结瘤能力和产量的影响

为研究不同拌种材料对不同品种大豆根系结瘤能力和产量的影响,以郑1307和齐黄34为试验材料,设置对照(不拌种)、根瘤菌剂拌种(1010 CFU·mL-1大豆慢生根瘤菌)和悬浮种衣剂拌种(6.25%精甲霜灵·咯菌腈悬浮种衣剂)3个处理,研究其对2个大豆品种根际土壤养分、结瘤能力和产量性状的影响。研究结果表明:(1)与对照相比,根瘤菌剂拌种后齐黄34结瘤优于郑1307,根瘤数、根瘤干重和鲜重分别增加22.73%、23.47%和8.33%。郑1307根瘤数、根瘤鲜重与对照相比分别增加6.67%、2.27%。与对照相比,悬浮种衣剂拌种后根际土壤无机氮含量降低,根系生物量增加。(2)与对照相比,郑1307根瘤菌剂和种悬浮衣剂拌种后产量相对稳定;但根瘤菌剂拌种后齐黄34产量显著增加15.22%,而悬浮种衣剂拌种后产量无增加。(3)根瘤数、根瘤鲜重和干重均与底荚高度呈显著负相关,但与有效分枝数呈极显著正相关;根瘤数及根瘤鲜、干重与根系生物量、秸秆生物量和产量也在一定程度上正相关。综上,2种拌种剂均通过改变根际土壤环境、调控根瘤和根系的生长,影响地上部的农艺性状,但根瘤菌剂对产量的提高效果优于悬浮种衣剂,其具体调控途径和机制还需进一步深入研究。研究结果为黄淮海地区大豆种子处理方式的优化和合理配置田间栽培管理技术提供理论支撑。     

轮耕模式对黄淮海冬小麦夏玉米两熟区的土壤改良效应

【目的】针对黄淮海地区长期采用单一土壤旋耕作业存在的弊端,研究由秸秆覆盖深松、秸秆还田旋耕和秸秆还田深耕组成的不同轮耕模式对黄淮海两熟区农田的土壤改良效应。【方法】连续6年定位实施5种轮耕模式：连年旋耕（CRT,CK）、连年深松（CST）、连年深耕（CDT）、深耕/旋耕（DT/RT）和深耕/旋耕/旋耕（DT/RT/RT）,研究各轮耕模式对冬小麦-夏玉米农田土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量、土壤酶活性、土壤呼吸速率和作物经济效益的影响。【结果】轮耕模式、耕层深度、年份对土壤三相比R值、土壤有机碳储量、全氮储量和酶活性存在显著或极显著影响。与连年旋耕相比,连年深松模式有利于表层土壤有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性的积累,而连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式有利于增加10—40 cm土层的有机碳储量、氮储量、土壤脲酶和蔗糖酶活性,促进土壤营养均匀分布。随着轮耕年限的增加,0—40 cm土层的R值呈整体降低趋势,而土壤有机碳储量、全氮储量呈整体增加趋势,其中深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕轮耕模式表现更为明显。与试验开展前相比,秸秆全量还田下的连年旋耕、连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式在0—40 cm土层的R值分别降低20.8%、33.1%、29.5%、29.7%和30.7%,有机碳储量分别增加6.4%、14.5%、16.0%、20.6%和23.8%,全氮储量分别增加3.1%、11.1%、11.6%、13.3%和15.7%。轮耕对土壤呼吸速率存在极显著影响,与连年旋耕相比,连年深松、连年深耕、深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速分别提高20.7%、19.3%、13.7%和9.2%,夏玉米季分别提高19.1%、18.1%、15.2%和10.4%。但与连年深耕相比,深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率分别显著降低5.9%和9.6%,夏玉米季分别降低3.3%和7.3%。其中,深耕/旋耕/旋耕模式冬小麦季的土壤呼吸速率比深耕/旋耕降低4.1%,夏玉米季降低4.3%。轮耕、年份及其交互对作物产量和经济效益存在极显著影响。对5种轮耕模式6年的作物周年产量和经济效益综合分析,以深耕/旋耕模式最高,但深耕/旋耕和深耕/旋耕/旋耕模式的作物产量和效益差异均不显著。深耕/旋耕/旋耕、深耕/旋耕、连年深耕和连年深松的周年产量比连年旋耕分别增加18.9%、21.4%、12.9%和15.7%,其经济效益比连年旋耕分别增加31.9%、36.2%、20.3%和25.4%。【结论】深耕/旋耕/旋耕轮耕模式能够改善耕层结构,增加土壤耕层碳氮储量和根区酶活性,且显著降低农田碳排放量,增产增收效果明显,为黄淮海地区冬小麦-夏玉米两熟制农田适宜的轮耕模式,其次是深耕/旋耕轮耕模式。