Effects of different soil conservation tillage approaches on soil nutrients,water use and wheat-maize yield in rainfed dry-land regions of North China

Excessive tillage compromises soil quality by causing severe water shortages that can lead to crop failure. Reports on the effects of conservation tillage on major soil nutrients, water use efficiency and gain yield in wheat (Triticum aestivum L.) and maize (Zea mays L.) in rainfed regions in the North China Plain are relatively scarce. In this work, four tillage approaches were tested from 2004 to 2012 in a randomized study performed in triplicate: one conventional tillage and three conservation tillage experiments with straw mulching (no tillage during wheat and maize seasons, subsoiling during the maize season but no tillage during the wheat season, and ridge planting during both wheat and maize seasons). Compared with conventional tillage, by 2012, eight years of conservation tillage treatments (no tillage, subsoiling and ridge planting) resulted in a significant increase in available phosphorus in topsoil (0–0.20 m), by 3.8%, 37.8% and 36.9%, respectively. Soil available potassium was also increased following conservation tillage, by 13.6%, 37.5% and 25.0%, and soil organic matter by 0.17%, 5.65% and 4.77%, while soil total nitrogen was altered by −2.33%, 4.21% and 1.74%, respectively. Meanwhile, all three conservation tillage approaches increased water use efficiency, by 19.1–28.4% (average 24.6%), 10.1–23.8% (average 15.9%) and 11.2–20.7% (average 15.7%) in wheat, maize and annual, respectively. Additionally, wheat yield was increased by 7.9–12.0% (average 10.3%), maize yield by 13.4–24.6% (average 17.4%) and rotation annual yield by 12.3–16.9% (average 14.1%). Overall, our findings demonstrate that subsoiling and ridge planting with straw mulching performed better than conventional tillage for enhancing major soil nutrients and improving grain yield and water use efficiency in rainfed regions in the North China Plain.     

土壤耕层深度和施肥深度对桔梗根部主要农艺性状的影响

[目的]探索优质高产的桔梗栽培方法。[方法]在15、20、30、40cm的耕深和不施肥、全层施肥、深层施肥（30～40cm）的3个施肥深度条件下,调查桔梗根的主要农艺性状。[结果]在耕深试验中,30cm耕深条件下的主根长最长、根粗最粗、单根鲜重最重,但侧根数也最多;施肥效果为深层施肥的效果好于全层施肥和不施肥。[结论]试验结果对山区、半山区桔梗栽培体系的建立有一定的参考价值。     

临沂烟田耕层土壤综合保育类型研究

为更好地指导临沂烟区土壤综合保育,为其他烟区提供参考与依据,在定量分析评价临沂烟区2 249份土壤样品的pH和有机质、碱解氮、有效磷和有效钾含量、面积及分布情况的基础上,借助地统计学方法和ArcGIS平台,划分出10类保育类型:提有机质–改碱、增氮–改碱、增氮–提有机质、增氮–提有机质–改酸、增氮–提有机质–改碱、增氮磷–提有机质–改碱、增钾–提有机质–改酸、增氮钾–提有机质–改酸、增氮钾–提有机质–改碱、增氮磷钾–提有机质–改碱,并根据不同类型提出了初步的相应保育措施。     

新疆喀纳斯景区表层土壤磁学特征及环境意义

为探究环境磁学方法在景区土壤污染监测中的可行性,以新疆5A级景区喀纳斯为研究区域,采集表层土壤样品72个,并对其进行系统的环境磁学分析。结果表明:喀纳斯景区土壤磁性矿物平均含量较高,磁学矿物主要由亚铁磁性矿物构成,并含有少量的不完全反铁磁性矿物。磁晶颗粒主要为粗颗粒多畴,同时存在较少的超顺磁颗粒。磁参数空间分布表明,磁性矿物含量参数(χLF、SIRM、SOFT、HIRM)在湖口旅游区表现出高值,新村、老村和旅游接待地呈现相对低值;其他参数(χFD%、S-ratio、SIRM/χLF)空间分布规律与含量磁性参数基本呈相反趋势;研究区的磁性高值点分布与景区人类活动密集区、建筑物及道路的分布具有一致性;湖口旅游区较高的磁性值主要与较强的自然成土作用有关,其他区域的磁性高值点主要受旅游活动的影响。因此,借助土壤磁学方法能够有效区分和圈定景区土壤人为污染范围,为景区土壤污染防治和旅游规划提供参考依据。     

冀东滨海盐碱区耕层土壤盐碱变化规律研究

采取定点、定期取样方法,研究了冀东滨海盐碱区地下水以及0~5 cm、5~10 cm、10~20 cm和20~30 cm耕层土壤的盐碱变化。结果表明:0~5 cm耕层含盐量最高,平均达到了0.66%,是其他3个耕层含盐量的4~5倍,而其他3个耕层的含盐量差异不大。从盐分季节性变化看,5月中旬~6月中旬耕层土壤含盐量较高。而耕层土壤pH值较稳定,基本维持在7.8水平,且季节性变化不大。说明土壤碱性不是影响该区作物生长的主要因子,在实际生产措施中应以降低土壤盐分为主。     

喀斯特坡地裸露心土层产流产沙模拟研究

通过人工降雨探索表土剥离后喀斯特坡地侵蚀产沙特征及机制,为该地区开展地下水土流失研究及指导水土流失防治工作具有重要的理论和现实意义。试验采用钢槽装填土石模拟喀斯特地区表土剥离后坡地的"二元结构",通过人工模拟降雨揭示了雨强(30、50、80mm h~(-1))、坡度(10°、15°、20°、25°)和地下孔(裂)隙度(1%、2%、3%、4%、5%)对坡地土壤侵蚀的影响,并在此基础上进一步讨论了各因子对剥离表土后的坡地造成的影响。结果表明:(1)表土剥离后地下漏失的隐蔽性增强,小雨强的坡地土壤侵蚀容易被忽视,30、50 mm h~(-1)雨强条件下,仅当坡地坡度≥15°时地表出现径流,坡地侵蚀产沙以地下流失为主,地下产流量、产沙量随雨强先增大后减小。(2)喀斯特地区坡地土壤侵蚀治理不应只重视地表水土流失,更应关注垂直方向上的土壤侵蚀——地下漏失,低坡度(坡度≤15°)条件下,地表近乎无产流产沙,坡地侵蚀产沙集中在地下孔(裂)隙,而坡度为20°、25°的坡地,其地下产沙比重仍分别高达0.85~0.97、0.59~0.84。剥离表土后的坡地水土保持应从地表、地下两个方向进行,避免由地下漏失引起的岩溶塌陷。增大地下孔(裂)隙度能显著提高地下产流量和产流系数,并促进地下孔裂隙产沙量和产沙比重的增加。     

西安城市居民区土壤重金属健康风险评价

城市化过程中各种人类活动的废弃物进入土壤生态系统后经由多种方式对城市居民健康产生威胁,城市居民区作为人类密集活动的场所,土壤重金属污染的健康风险更为值得关注。通过实验数据的分析可知西安市居民区土壤中Pb、Cu、As的污染相对较重而Ba、Co、Cr、Ni、Zn的污染相对较轻,这八种元素产生的健康风险均在可接受范围之内,但对成人与儿童的风险大小具有一定差异。多元统计分析与基于ARCGIS的地统计分析的结果表明Ba-Co-Zn的累积主要与交通、工业、居民区内部活动有关,其空间分布表现为西部高东部低的特征;Cu-Pb的累积主要受交通活动和垃圾堆放等活动影响,空间分布上在城市中心偏北存在两个极值中心;As-Ni累积主要受成土母质影响,叠加有轻微的化石燃料燃烧等人类活动,城市中心为其高值区;Cr的累积主要与交通活动相关,空间分布特征表现为西部低而东部、北部高。     

Impacts of urbanization on topsoil nutrient balances—a case study at a provincial scale from Fujian,China

With increasing urbanization, the demands for high quality agricultural products induced changes in local cropping patterns. Although grain production still occupied a large portion in sown and planted areas, the share of sown areas declined from 67% to 44% for total grain crops, and 54% to 35% for rice between 1989 and 2002 in Fujian province. The change in crop spectrum and land use by urbanization has resulted in two extreme trends in topsoil — nutrient depletion in grain-dominated regions and nutrient overload in city suburbs. The positive correlation between nitrogen balance and local urban population in some years showed that urbanization affected nutrient balance in topsoil. The rapid changes in land use and crop spectrum caused by urbanization therefore created a challenge to the traditional soil nutrient management derived mainly from paddy fields and an urgent need for new management schemes in the province. The study provides valuable insights into nutrient management and soil sustainability in the context of rapid urbanization and population growth in Fujian.     

海河低平原盐渍涝洼区表层土壤积盐影响因素通径分析

采用通径分析方法研究海河低平原盐渍涝洼区表层土壤积盐因素的主次关系结果表明 ,地下水埋深2～ 3m、表层土壤全盐量≤ 5 0g/kg、地表高差≤ 6 6cm地段 ,表层土壤盐渍度主要受心土层盐分状况和微地形因素支配 ,而 6个间接作用中亚表土层全盐量通过心土层全盐量对表层土壤盐分累积的作用最大。     

基因组学在作物抗逆性研究中的新进展

自然环境中各种生物和非生物胁迫是影响作物产量的巨大威胁。随着现代分子生物学的发展,从分子水平研究作物抵御逆境的机理已成为生态农业研究的一个重要任务,分子遗传学与生态学的整合诞生了生态基因组学即用基因组学的技术和手段研究生态学领域的问题。基因组学按其研究内容分为功能基因组学、结构基因组学和比较基因组学,本文从这3方面分别阐述了作物抵抗生物胁迫和非生物胁迫的生态基因组学研究进展,总结了基因组学在植物抗逆性研究中的一些新技术和新手段,特别是基于近几年发展起来的二代深度测序所带来的一系列高通量的检测方法与结果。①功能基因组学包含转录组学、表观遗传学、蛋白组学、相互作用组学、代谢组学和表型组学,本文侧重从植物抗逆的功能基因表达水平上的研究展开,重点探讨了转录组学和表观遗传学在植物抗逆研究的新进展,介绍了一些转录组学和表观遗传学研究技术,如基因芯片技术、RNA测序技术、SAGE、cDNA-AFLP、SSH、亚硫酸盐法、ChIP-Chip、ChIP-seq等;例举了一些转录因子基因家族在植物抗逆反应中的作用,总结其作用共性,结果表明不少抗逆基因受到胁迫后基因转录激活上有一定相关性,大多受激素信号转导途径所调控,很多抗逆途径最终都涉及到ABA信号传导通路并与衰老相关;植物的抗逆性受多个信号通路调控,对同一逆境响应常常需要不同的转录因子共同参与,而同一转录因子也有可能参与2个以上的不同抗逆反应;表观遗传学则指在不改变基因序列前提下,对DNA甲基化修饰、组蛋白翻译后修饰及小RNA介导的信号传导等,有证据表明其存在遗传印记作用。②结构基因组学主要利用QTL定位和DNA测序技术,确定植物基因组的遗传图谱和物理图谱,二代深度测序平台的建立使许多植物的全基因组测序成为可能。迄今为止,已有超过40种植物完成全基因组测序,越来越多的植物全基因组计划正在实施中或预计实施。③比较基因组学是基于功能基因组学和结构基因组学进而比较不同物种或不同群体间的基因组差异和相关性的研究,可分析逆境响应相关基因在进化过程中及在地理位置分布中的作用和意义,也同时为QTL定位及功能基因组学研究提供丰富信息。此外,还简要介绍并列举了一些网络共享作物抗逆的生物信息资源数据库。虽然基因组学在如何正确处理海量数据等问题上还存在瓶颈,但它提供的大量作物抗逆方面的基因组信息已为植物抗逆研究提供了众多线索与依据,为今后改良作物抗逆性的遗传育种工作带来了新启示。