零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对土壤结构体分布和Cd形态的影响

为明确土壤结构体分布和Cd赋存形态对零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭的响应,以黄绵土为试验对象,枸杞枝条制备改性生物炭,以不添加改性生物炭土壤为对照,研究不同浓度CdCl2溶液污染条件下,1%～3%改性生物炭输入处理对土壤pH值、有机碳(SOC)、阳离子交换量(CEC)、水稳性团聚体及不同Cd形态含量的影响。结果表明:经过300 d沉化,相对于对照处理,添加改性生物炭后,土壤pH、CEC、SOC分别平均显著增加8.30%、17.23%、68.48%;土壤大颗粒团聚体(> 0.25 mm)含量增加7.69%,有效态Cd含量中弱酸提取态、可还原态和可氧化态各占比都有所减少,分别减少12.61%、5.52%和1.21%,无效态Cd含量(残渣态)增加19.34%。路径分析表明,土壤pH和SOC含量直接影响有效态Cd的含量且存在因果关系,SOC含量直接影响土壤小颗粒团聚体(< 0.25 mm)的形成,且土壤小颗粒团聚体形成和CEC与有效态Cd存在因果关系。从路径分析的结果来看,土壤CEC和土壤团聚体是土壤Cd有效性的关键作用因子。在本试验条件下,对于高浓度Cd污染土壤,零价纳米铁-壳聚糖改性生物炭对Cd固定有较好的效果。     

紫茎泽兰浸提液对牧草种子发芽和幼苗生长的影响

紫茎泽兰被我国列为16种有害外侵物种之首,在西南地区大规模侵入草场、农田、森林,很有必要了解其化感效应,研发无害化处理与资源化利用相结合的技术。试验以广泛分布于四川省凉山州的白三叶、黑麦草和紫花苜蓿为材料,比较了新鲜(extract of fresh E. adenophorum, EFA)和腐熟紫茎泽兰的浸提液(extract of composed E. adenophorum, ECA)对牧草种子萌发和幼苗生长的影响,以明确这种外侵植物对草场植被的危害作用和腐熟处理效果。随EFA浸种和培养浓度的提高,不同程度地抑制牧草种子发芽和幼苗生长。当浓度达到100 mg/L EFA时,牧草根毛消失,根尖向上卷曲,离开EFA,根尖发黑,甚至死亡。相反,用铜绿假单胞菌(Pseudomonas putita sp.)和高温纤维菌(Clostridium thermocellum sp.)组成的混合菌剂腐熟紫茎泽兰后,ECA提高牧草种子发芽率、发芽指数和活力指数,并促进幼苗生长,其最大增幅达到21.11%(种子发芽率),24.12%(苗高)和22.48%(生物量)。此外,用100 mg/L EFA浸种和培养牧草幼苗,抑制胚乳中的淀粉、蛋白质和肌醇磷酸盐水解,显著降低游离氨基酸、可溶性糖、可溶性磷,以及幼苗中的叶绿素、根系活力及硝酸还原酶活性,ECA则相反。这可能是EFA抑制(或ECA促进)牧草种子发芽和幼苗生长的重要生理原因之一。因此,EFA含有对牧草有害化感的物质,抑制其种子发芽和幼苗生长;腐熟紫茎泽兰可降解毒素,刺激牧草种子发芽,促进幼苗生长,实现紫茎泽兰的无害化处理与资源化利用,为当地农业和畜牧业生产提供大量的优质有机肥源。     

种植模式对宁南山区土壤团聚体和微生物多样性的影响

探究了施肥量与间作栽培下土壤环境因子对微生物多样性的影响,以期为宁南山区马铃薯连作障碍问题解决提供科学理论依据。试验采用裂区设计,主区为常规施肥和减量施肥,副区为马铃薯连作、马铃薯 -玉米间作,测定了土壤理化性状与微生物多样性指标。结果表明,间作栽培使土壤全氮含量显著下降了 9.21%～13.60%,有机质含量显著升高了 7.00%～12.10%、有效磷含量显著升高了 19.42%～32.40%,土壤中 >0.25 mm粒级的水稳性团聚体(DR 0.25)含量显著增加了 9.88%～15.54%。测序结果表明,土壤细菌多样性指标(香农指数、辛普森指数)与丰富度指数(Chao1)处理间无显著差异。可操作分类单元(OTUs)共为 63426个,门水平中优势菌门为放线菌门、变形菌门、绿弯菌门以及酸杆菌门。与马铃薯单作相比,间作模式显著提高了酸杆菌门的相对丰度,高肥力水平的土壤环境有助于酸杆菌门的相对丰度提高。酸杆菌门相对丰度与有效磷以及 DR 0.25呈显著正相关,放线菌门相对丰度水平与全氮呈显著正相关,与 DR 0.25、有效磷呈显著负相关。马铃薯间作玉米的土壤养分变化以及土壤环境的变化是驱动土壤细菌组成改变的主要因素,这两者间可能存在复杂反馈调控机制。试验结果表明,马铃薯 -玉米 1∶1间作栽培有助于研究区域土壤结构及肥力改善和微生物区系丰度的提升。     

不同培肥措施对宁南旱地土壤酶活性和微生物多样性的影响

为研究不同有机肥和化肥配施对宁南旱地土壤酶活性及微生物群落的影响,探讨有机无机配施条件下土壤肥力、土壤酶活性及微生物多样性的内在联系,为建立科学合理的有机无机配施技术体系提供理论依据。试验设置不施肥(CK)、常规施肥+0.6倍腐熟牛粪(CF1)、常规施肥+腐熟牛粪(CF2)、常规施肥+秸秆还田(CFS)4个处理,通过1年田间试验,研究土壤肥力、纤维素二糖水解酶、β-葡萄糖苷酶、正乙酰葡萄糖氨基胺酶和碱性磷酸酶及土壤细菌、真菌多样性、群落结构的变化规律。结果表明,不同培肥处理较不施肥处理能够显著提高土壤养分含量,CF2处理的土壤养分最高。与CK处理相比,CF2处理的土壤有机质、有效磷、速效钾和全氮显著提高了2.22%、112.18%、52.13%和16.45%。与CK相比,CF2处理的土壤β-葡萄糖苷酶、纤维素二糖水解酶、正乙酰葡萄糖氨基胺酶和碱性磷酸酶活性显著提高了107.63%、10.72%、4.40%和39.88%。与CK相比,CF1、CF2和CFS处理均降低了土壤细菌多样性和丰富度,CF1和CF2处理增加了土壤真菌多样性和丰富度。对于微生物群落而言,CF2处理增加了土壤细菌绿弯菌门、酸杆菌门和土壤真菌被孢菌门、担子菌门的相对丰度。综上,CF1、CF2和CFS处理均可提高土壤养分含量,土壤β-葡萄糖苷酶、碱性磷酸酶活性对腐熟牛粪的响应更为敏感。土壤速效钾和有效磷是影响土壤细菌群落构成的环境因子,土壤有机质和全氮是土壤真菌群落构成的环境因子。因此,常规施肥+腐熟牛粪(CF2)处理有利于提高宁南山区的土壤肥力和维持生态系统的稳定。     

长期有机无机配施下烤烟-玉米轮作优化土壤微生物活化无机磷

采集遵义市15年长期施肥定位试验的土壤,包括撂荒地（对照）、烤烟连作—单施化肥、烤烟连作—化肥有机肥配施、烤烟玉米轮作—单施化肥和烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施等处理,通过土壤悬浊液与培养液混合培养技术、微生物高通量测序及常规分析,研究长期施肥对土壤无机磷活化的影响。结果表明,烤烟玉米轮作、施用有机肥和撂荒地的土壤可培养微生物（细菌、真菌、放线菌和无机磷细菌）数量增多,种群多样性增加,说明土壤生态环境改善。将土壤悬浊液接种至微生物培养液中,培养期间混合液中的有效磷含量以烤烟玉米轮作高于烤烟连作,化肥有机肥配施和撂荒地高于单施化肥,其中以烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施最高,烤烟连作—单施化肥最低,说明合理种植和科学施肥有益于土壤无机磷的活化,在遵义烟区提倡烤烟玉米轮作—化肥有机肥配施很有必要。在混合液中,氢离子与溶解钙磷、有机酸与溶解铁磷和铝磷显著相关。与溶磷微生物的纯培养技术相比,土壤悬浊液培养既能反映微生物的溶磷特征,又更接近土壤微生物菌群复杂的溶磷状况。在供试土壤微生物中,存在柠檬酸合酶、蛋白葡萄糖脱氢酶和苹果酸合酶等的合成通路,处理间的差异可从分子生物学角度解释合理轮作和化肥有机肥配施促进土壤无机磷活化的原因。     

黄连须根浸提液对莴苣、绿豆和白菜的化感效应

试验以莴苣、绿豆和白菜为材料,研究了黄连须根浸提液(extracts from fibrous roots of Coptis chinensis, ERC)对种子萌发和幼苗生长的化感效应,目的是减轻化感危害,提高土地持续生产力。结果表明,低浓度(200 mg/L)的ERC处理种子后,3种供试作物种子发芽率、发芽指数无显著变化,但种子的活力指数降低,幼苗的生物量和根系活力显著下降;随着浓度加大(>400 mg/L),抑制种子中的淀粉和蛋白质水解,降低游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷的含量,影响种子萌发;ERC浓度达到800 mg/L时,根尖向上卷曲而离开ERC溶液,根毛消失,根系畸形且颜色变褐,叶片硝酸还原酶和叶绿素合成减少,抑制幼苗生长。ERC对莴苣种子发芽和幼苗生长抑制作用大于绿豆和白菜。因此,在集约化种植黄连的土壤中,可能造成莴苣、绿豆和白菜等后季作物减产。     

甜高粱、高丹草和拉巴豆对难溶性磷的活化与吸收

磷肥施入土壤后易被土壤吸附固定,其生物有效性降低,通过作物种植制度提高磷肥的生物有效性极其重要。为探索不同牧草对难溶性磷的活化吸收能力,试验以甜高粱、高丹草和拉巴豆为材料,采用营养液栽培的方式,研究了不同水平的水溶性磷(SP、1/4SP、1/8SP)和难溶性磷(IP)对供试牧草生长的影响,以及牧草的吸磷解磷特征。结果表明,牧草对低磷和难溶性磷的响应因牧草种类和磷素水平而异。在低磷(1/4SP、1/8SP和IP)胁迫下,牧草生长受到抑制,根长、茎长和生物量的降幅依次为2.25%~55.92%、3.10%~63.35%和4.06%~57.72%,牧草的养分含量与养分积累量显著低于正常供磷处理(SP)。相反,低磷处理的牧草根冠比和有机酸分泌总量显著提高,与SP相比,IP、1/4SP和1/8SP的总有机酸分泌量分别增加了162.86%~337.14%、84.44%~428.89%和354.55%~1027.27%;甜高粱和高丹草在IP处理溶液中的H₂PO4-浓度显著高于对应的1/4SP和1/8SP处理,而拉巴豆在这3个处理中无显著差异,表明牧草根系通过分泌有机酸溶解难溶性磷,使之变为可供作物吸收利用的有效磷,且3种牧草难溶性磷的活化指数存在显著差异,溶磷能力表现为:甜高粱>高丹草>拉巴豆。因此,在种植制度中,安排能高效活化利用难溶性磷的牧草绿肥,能起到减施磷肥,增加效益的作用。     

烟末(梗)有机肥对 3种不同类型作物土壤养分及产量和品质的影响

烤烟是我国重要的经济作物,烘烤和复烤产生大量的废弃烟末(梗),目前采用的填埋和焚烧处理不仅浪费有机质和养分资源,而且污染环境,亟待无害化处理与资源化利用。试验将废弃烟末和烟梗粉碎,接种热解纤维梭菌(Clostridium thermocellum),并加入辅助剂,经高温堆制生产有机肥,并以玉米、杨梅和花椰菜等当地作物为对象,田间研究其肥效。试验设置不施肥(对照)、单施化肥、单施烟末(梗)有机肥、化肥配施有机肥4个处理。结果表明,高温堆制的烟末(梗)有机肥的质量符合农业部NY 525-2012标准,有机质、氮、磷、钾含量依次为40.45%、1.91%、0.84%和2.12%。在施用有机肥的处理中,土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量显著提高,并与作物和果树养分需要相协调;土壤微生物量碳、氮显著增加,表明烟末(梗)有机肥促进土壤微生物生长繁殖,增加微生物数量。与单施化肥相比,化肥配施有机肥使玉米、花椰菜和杨梅的产量分别增加10.11%、14.04%和5.45%,果实品质得到显著改善。因此,废弃烟末(梗)是优良的有机肥源,高温堆肥可实现废弃烟末(梗)的无害化处理与资源化利用。     

烤烟不同种植施肥模式对土壤养分、酶活性及细菌多样性的影响

[目的]研究不同种植施肥模式对土壤养分、酶活性及细菌多样性的影响,为黔北烟区土壤的可持续利用提供科学依据.[方法]设烤烟—烤烟—黑麦草连作+单施化肥(C-CF)、烤烟—烤烟—黑麦草连作+有机肥化肥配施(C-CFM)、烤烟—玉米—黑麦草轮作+单施化肥(R-CF)和烤烟—玉米—黑麦草轮作+有机肥化肥配施(R-CFM)4种种植施肥模式处理,通过常规分析和高通量测序技术研究不同处理的土壤养分、酶活性及细菌多样性变化.[结果]经过13年的种植施肥后,C-CF、C-CFM和R-CF处理的土壤pH和有机质含量显著降低(P<0.05);R-CFM处理的土壤pH和有机质无显著变化(P>0.05,下同);各处理的土壤有效磷和有效钾含量增加,有效氮含量降低.土壤过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性及微生物量碳、氮均以R-CFM处理相对较高.轮作和施用有机肥改善了土壤的生态环境,使微生物种群增加、活性增强,细菌群落的丰富度指数(Chao1)、均匀度指数(Heip)和多样性指数(Shannon)均表现为C-CF处理C-CFM处理=R-CF处理>R-CFM处理.土壤细菌门类和优势菌属的相对丰度因种植施肥模式不同而存在差异,但各处理的主要优势种群基本一致,且绝对优势菌属均为厌氧绳菌(Uncultured Anaerolineaceae)、酸杆菌亚群-6(Acidobacteria Subgroup-6)、玫瑰弯菌属(Roseiflexus)和鞘脂单胞菌属(Sphingomonas).[结论]采用轮作和有机肥化肥配施的种植施肥模式,土壤pH稳定,有机质、微生物生物量、土壤酶活性及细菌多样性指数等较高,有益于作物高产优质,并保持土壤健康质量,是一种用养结合的种植施肥模式,值得在黔北烟区推广应用.     

新鲜和腐熟紫茎泽兰对三种茄科蔬菜生理和辣椒产量品质的影响

【目的】紫茎泽兰(Ageratina adenophora)广泛分布于中国西南地区,是一种入侵恶性毒草,生命力强,根、茎和种子皆可再生繁殖,不能直接还田。论文通过研究新鲜和腐熟紫茎泽兰对辣椒、番茄和茄子3种茄科蔬菜生理和辣椒产量品质的影响,为无害化处理与资源化利用提供技术支持。【方法】利用对紫茎泽兰毒性不敏感的铜绿假单胞菌（Pseudomonas putita sp.）和高温纤维菌（Clostridium thermocellum sp.）混合菌剂,野外就地腐熟紫茎泽兰,培养试验以辣椒、番茄和茄子3种茄科蔬菜为材料,研究新鲜和腐熟紫茎泽兰浸提液对蔬菜种子发芽、幼苗生长、种子蛋白质、游离氨基酸、淀粉、可溶性糖、全磷和可溶性磷含量,以及幼苗硝酸还原酶活性、叶绿素和根系活力等的影响;田间试验以辣椒为对象,设置不施肥（CK）、单施化肥（CF）、化肥配施紫茎泽兰有机肥（50%化肥+50%紫茎泽兰有机肥,CF+OF）、单施紫茎泽兰有机肥（OF）4种施肥处理,研究紫茎泽兰有机肥对辣椒产量和品质的影响。【结果】在培养试验中,用新鲜紫茎泽兰浸提液（extract of fresh A. adenophora, EFA）浸种,随浓度提高,抑制蔬菜种子发芽和幼苗生长的作用增强;但在腐熟紫茎泽兰浸提液（extract of decomposed A. adenophora, EDA）的浸种处理中,蔬菜种子的发芽率和苗高分别比无菌水浸种提高2.48%-17.78%和51.28%-105.02%。随EFA浸种浓度的提高,显著提高了蔬菜种子中的蛋白质和淀粉含量,全磷含量无显著变化,游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷含量则相反;但用EDA浸种则不同程度地提高了蔬菜种子中游离氨基酸、可溶性糖和可溶性磷的含量。用100 mg·L^-1 EFA浸种,蔬菜幼苗的硝酸还原酶活性、叶绿素含量和根系活力依次分别比无菌水浸种降低了66.67%-73.17%、17.79%-80.57%和41.52%-61.15%;而相同浓度的EDA则显著提高了辣椒硝酸还原酶、叶绿素和根系活力,最大增幅依次为88.89%、73.61%和95.82%。因此,EFA抑制种子胚乳中的蛋白质、淀粉和肌醇磷酸盐水解,导致发芽率降低;EFA还降低了幼苗叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性,不益于光合作用、养分吸收、氮素同化和幼苗生长。相反,EDA促进了胚乳中的大分子物质水解,提高种子中可溶内含物含量,并使幼苗叶绿素含量、根系活力和硝酸还原酶活性提高。在田间试验中,辣椒产量为化肥配施紫茎泽兰有机肥＞单施紫茎泽兰有机肥»单施化肥＞不施肥,无机有机配施比单施化肥增产14.42%,无机有机配施辣椒品质也最佳,表现为果实中的游离氨基酸和维生素C最高,硝酸盐含量显著低于单施化肥。【结论】微生物腐熟可消除紫茎泽兰抑制种子发芽和幼苗生长的生理作用,化肥配施紫茎泽兰有机肥显著提高辣椒产量,改善果实品质,为当地的蔬菜种植提供有机肥源,实现紫茎泽兰的无害化处理与资源化利用。