新疆栽培红花根际土壤微生物群落磷脂脂肪酸生物标记多样性分析

采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法,分析相同栽培条件下5种新疆栽培红花根际土壤微生物群落结构。结果表明,红花根际土壤微生物磷脂脂肪酸生物标记丰富,共检测到48种磷脂脂肪酸,其中有32种为完全分布型生物标记,16种为不完全分布型生物标记;红花根际土壤中PLFAs含量细菌真菌放线菌。不同红花材料根际土壤微生物PLFAs生物标记组成结构存在差异。对红花根际土壤特征PLFAs生物标记细菌16∶0、真菌18∶1ω9c、甲烷氧化菌16∶1ω5c和硫酸盐还原菌10Me16∶0比较可知,云红5号的细菌16∶0、真菌18∶1ω9c、甲烷氧化菌16∶1ω5c和硫酸盐还原菌10Me16∶0明显低于其他4个品种红花,新红1号的细菌16∶0、真菌18∶1ω9c、甲烷氧化菌16∶1ω5c和硫酸盐还原菌10Me16∶0含量最高。放线菌10Me17∶0含量,5个红花品种相近。     

放牧与围栏内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳、氮变化及微生物群落结构PLFA分析

以内蒙古贝加尔针茅草原、大针茅草原和克氏针茅草原为研究对象,采用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了放牧与围栏条件下内蒙古针茅草原土壤微生物生物量和群落结构特征的变化情况.研究表明放牧与围栏草地土壤微生物生物量和群落结构差异显著.氯仿熏蒸法分析结果表明内蒙古针茅草原土壤微生物生物量碳的含量介于166.6～703.5 mg·kg-1之间,微生物生物量氮含量介于30.34～92.15 mg·kg-1之间,其中贝加尔针茅草原土壤微生物生物量碳、氮最高,大针茅草原次之,克氏针茅草原则最低.放牧条件下,贝加尔针茅草原、大针茅草原土壤微生物生物量碳、氮显著低于围栏草地,克氏针茅草原则无显著变化.PLFA分析结果显示,内蒙古针茅草原土壤微生物群落PLFAs种类、含量丰富,共检测出28种PLFA生物标记磷脂脂肪酸,并且以直链饱和脂肪酸和支链饱和脂肪酸为主,相对含量占总量的2/3左右,其中贝加尔针茅草原土壤微生物含量最丰富,其围栏样地土壤的PLFA含量达到27.3 nmol·g-1,大针茅草原和克氏针茅草原依次降低.围栏条件下,各类型草原土壤细菌脂肪酸与总PLFA含量均显著高于放牧草地,真菌脂肪酸含量则因草原类型不同各有差异;放牧导致各类型草原革兰氏阳性细菌PLFAs/革兰氏阴性细菌PLFAs(GPPLFAs/GNPLFAs)比值显著降低,而除了克氏针茅草原,细菌PLFAs/真菌PLFAs比值则显著升高.PLFAs主成分分析表明,放牧和围栏处理对内蒙古针茅草原土壤微生物群落结构产生影响,且围栏处理的影响程度大于放牧处理.经相关分析表明,氯仿熏蒸法和PLFA分析方法之间有很好的一致性,且土壤微生物PLFAs与土壤有机质、全磷、硝态氮显著相关.     

黄顶菊入侵域不同土层土壤微生物群落结构的比较

为了解黄顶菊入侵对不同土层土壤微生物群落空间分布情况的影响,利用同质园试验,采用磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记法研究了黄顶菊入侵对不同土层土壤微生物群落结构和土壤微生物量的影响。结果表明:0~5,5~10,10~15cm土层中N处理和FN处理土壤微生物出现重叠,而与F处理差异较大。20~25,25~30cm土层中N处理和F处理出现重叠,且二者和FN处理差异显著。不同处理中代表细菌的PLFA16∶0Nalcohol在10~15,15~20cm土层内有较大量分布;16∶1ω5c(丛植菌真菌)在20~25,25~30cm土层内有较大量分布;在20~25,25~30cm土层中没有出现17∶0 10-methyl(放线菌);除20~25cm土层外18:3ω6,9,12c(真菌)在其他土层内均有较大量分布;cy19∶0ω8c(格兰氏阴性菌)在所有土层内分布都有明显差异。不同土层不同类型微生物PLFAs的种类和含量在黄顶菊不同入侵程度之间有差异。F样地的PLFAs含量均低于N样地及FN样地,随着黄顶菊入侵程度的加深,真菌/细菌值降低,而G+/G-的值升高。说明土壤微生物的群落结构与地上植物群落结构密切相关,基本表现为地上植物多样性越高,土壤微生物的量越多。     

根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆对土壤微生物群落结构的影响

采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法测定了根际箱种植条件下富含硫氨基酸转基因大豆品系OE-8、OE-7、RNAi-3及其受体南农88-1和17-4、21-8、57及其受体N2899对根际土壤微生物群落结构的影响.结果表明:与受体南农88-1根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系OE-8的12Me14∶0、15∶0、17∶0、cy17∶0、10Me17∶0、10Me18∶0、20∶1ω9、18∶2ω6,9cc含量显著提高,转基因品系OE-7的14Me15∶0、16∶0、20∶1ω9含量存在显著差异,转基因品系RNAi-3的14Me15∶0含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中缺失15Me16∶1ω5,但出现20∶1ω9和18∶2ω6,9cc;与受体N2899根际土壤微生物的磷脂脂肪酸相比,转基因品系17-4的15∶0、14Me14∶0、16∶1ω7c、16∶0、cy17∶0、10Me17∶0、18∶1ω8、cy19∶0含量发生改变,转基因品系21-8的14Me16∶0、cy19∶0缺失,转基因品系57的所有磷脂脂肪酸含量显著提高,3个转基因品系根际土壤微生物磷脂脂肪中出现18∶1ω2.对单个PLFA含量进行的主成分分析显示,花期转基因品系土壤总体微生物群落结构发生了改变,与受体相比变化较大的转基因品系有OE-7、RNAi-3、17-4和57.     

不同林下套种模式对油茶幼林根区土壤化学特性及微生物的影响

采用磷脂脂肪酸方法评估套种圆叶决明(YY1)、羽叶决明(YY2)、花生(HS)、黄豆(HD)、豇豆(JD)、绿豆(LD)和对照(CK)7种不同措施对油茶幼林根区土壤微生物群落结构的影响.结果表明:不同套种模式间土壤养分和微生物群落结构存在差异.各模式中真菌(18∶1ω9c)和细菌(16∶0、i16∶0和18∶0)均为优势种群.与CK相比,套种圆叶决明和羽叶决明模式显著提高了土壤总PLFA、细菌和真菌的含量;细菌/真菌的比例在套种圆叶决明、套种羽叶决明模式中提高,其余均低于CK.相关分析表明,土壤PLFA总量、细菌和革兰氏阳性菌等与土壤有机质、有效磷、有效氮和全氮显著相关.     

红花根际微生物群落磷脂脂肪酸(PLFAs)特征分析

[目的]研究新疆主栽品种红花根际微生物群落特征,探讨根际土壤微生物对品种响应的差异.[方法]采用磷脂脂肪酸(PLFAs)方法,检测红花根际土壤微生物PLFAs的种类及含量.[结果]在红花根际土壤中共检测到28种PLFAs,其中24种两个品种皆有分布,裕民无刺品种特有PLFAs为:15:1ω6c,a16:0,18:3ω6c(6,9,12),20:4ω6(9,12,15c);红花根际土壤中PLFAs含量细菌＞真菌＞放线菌;脂肪酸18:1ω9c(真菌)在两品种间差异显著.[结论]红花根际土壤微生物的磷脂脂肪酸生物标记种类和含量丰富,代表细菌的PLFA种类和数量最多,细菌在根际土壤中占优势;代表假单胞菌的PLFA(18:1ω7c)含量较高,可能与土壤中的固氮作用及解磷过程密切相关;红花品种间PLFA种类和含量存在一定差异.     

农田栽参根区土壤微生物结构特征的研究

为了了解农田栽培人参对土壤微生物群落结构的影响,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)测定了1、2、3、4、5年生农田栽参根区土壤微生物量的活性部分,分析了群落结构的变化。结果表明:农田栽培人参根区土壤以i15∶0,a15∶0,16∶1ω9c,16∶0等4种PLFAs占有优势地位;农田栽参根区土壤微生物总量和细菌生物量具有相同的降低趋势,均低于对照,且2年生降低的幅度最明显;真菌生物量和放线菌生物量具有相同的增加趋势,与对照相比均有增加,但增加的比率相差明显,真菌增加的幅度明显,接近10倍,放线菌虽有增加,但幅度微弱。真菌占总生物量的比率迅猛增加,是农田栽参土壤微生物群落结构变化的主要特征。     

敌敌畏杀虫剂对桃树叶际微生物群落结构的影响

采用平板计数法和磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法评价了喷施敌敌畏杀虫剂后对桃树叶际微生物群落的影响.平板计数法分析结果表明,经80%敌敌畏乳油的1000倍液喷雾处理后,可培养微生物数量低于喷水对照.PLFA分析结果显示,桃树叶际真菌标记物18:1ω9t磷脂脂肪酸(PLFAs)含量最高,超过总PLFAs含量的60%;喷施杀虫剂后,叶际微生物PLFAs的含量、种类均有所增加,明显有别于喷水对照;并且增加敌敌畏处理次数会增强其对叶际微生物群落影响的显著性.PLFAs主成分分析表明,处理1 d后不同样品的叶际微生物群落结构差异最明显,7d后,不同处理样品的叶际微生物群落结构差异变小.     

十溴联苯醚对土壤中微生物群落结构及土壤潜在硝化功能的影响

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和寡聚核苷酸探针-荧光原位杂交(FISH)方法研究了十溴联苯醚(BDE209)对土壤中微生物群落的影响作用.结果表明,1 mg·kg-1BDE209对土壤中微生物群落多样性以及总细菌数有明显的促进作用,土壤中的氨氧化细菌以及亚硝酸氧化菌的数量有显著增长.BDE209浓度达到100mg·kg-1时,土壤微生物的总数和群落多样性则显著降低,同时氨氧化细菌以及亚硝酸氧化菌的生长也受到明显的抑制.暗室培养45 d内,BDE209虽未被降解,但高浓度的十溴联苯醚会对土壤中的微生物群落结构及土壤潜在的硝化作用产生较大影响.     

短期生物炭刺激对红壤和潮土微生物群落的影响

通过施用不同质量比的生物炭(0.5%、1.0%、2.0%、4.0%),研究生物炭施用对红壤和潮土微生物群落结构的影响。通过土柱培养试验,采用磷脂脂肪酸法测定不同处理土壤微生物的群落结构。添加1.0%、2.0%、4.0%生物炭处理与添加0.5%生物炭处理相比,潮土细菌PLFAs含量增加了9.5%～56.7%;添加0.5%和1.0%生物炭细菌的磷脂脂肪酸(PLFAs)含量分别显著降低了33.7%、27.3%;添加0.5%、2.0%、4.0%生物炭处理的革兰氏阴性细菌PLFAs的含量与单施氮肥处理相比显著下降了27.6%～48.8%,生物炭施用对真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌、真菌PLFAs含量和细菌PLFAs含量的比值(真/细)和总PLFAs含量总体没有显著影响。生物炭施用对红壤的微生物PLFAs含量没有显著影响。在添加生物炭的处理中,生物炭施用量的增加使饱和脂肪酸含量/不饱和脂肪酸含量有降低的趋势。通过比值分析、多样性分析和主成分分析可知,短期生物炭刺激对红壤和潮土的微生物群落结构没有显著影响,2种土壤微生物生态位未产生分化。     

3种磺胺类兽药单一及复合污染对不同作物根尖细胞的微核效应研究

研究了磺胺嘧啶(SD)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)和磺胺甲噁唑(SMZ)的遗传毒性。在去离子水中分别加入三种兽药的标准品,设计1、5、10、50、100 mg·L-1共5个剂量组,以蒸馏水为阴性对照,10 mg·L-1的Na N3溶液为阳性对照。用微核实验检测其对蚕豆、玉米、小麦根尖细胞微核的诱发效应,综合分析三种兽药单一及复合条件下的遗传毒性,为生态安全评价提供理论依据。结果表明:3种磺胺类药物作用于作物的根尖细胞均能诱发微核效应,说明3种药物对作物根尖细胞有一定的毒性作用,不同作物对3种磺胺类兽药的敏感性不同,在磺胺嘧啶(SD)和磺胺间甲氧嘧啶(SMM)单一处理下,3种作物的敏感性分别为蚕豆>玉米>小麦;而磺胺甲噁唑(SMZ)单一处理下,3种作物的敏感顺序为蚕豆>小麦>玉米。兽药复合时,单一兽药对作物的低促作用会消失且复合磺胺类兽药的毒性普遍高于单一兽药。     

磺胺类药物在渔业沉积物中的降解及其影响因素

为评价磺胺类药物在渔业沉积物中的降解行为,选择渔业沉积物中检出率较高的磺胺嘧啶（SD）、磺胺二甲基嘧啶（SM2）和磺胺甲恶唑（SMZ）为研究对象,采用室内模拟实验,研究不同环境因素（温度、微生物、光照及初始浓度等）对其在渔业沉积物中降解的影响。结果表明,提高温度可以有效促进SD,SM2和SMZ在沉积物中的降解,25 ℃和35 ℃培养条件下比5 ℃培养条件下有更高的降解率。SD和SM2在沉积物中主要以非生物降解为主,微生物降解为辅。SMZ在沉积物中受微生物降解影响显著,微生物降解的贡献率为55%。光照对沉积物中3种磺胺类药物降解无显著影响。随着初始浓度的增加,降解效率逐步下降,半衰期延长。在低浓度（0.01和0.1 mg·kg-1）时,SD,SM2和SMZ的半衰期较短;当初始浓度为1～50 mg·kg-1时,SD,SM2和SMZ的半衰期在11.13～128.36 d之间。     

超高效液相色谱法同时测定鸡肉中7种磺胺类药物残留

建立了固相萃取-超高效液相色谱法(UPLC)同时测定鸡肉中磺胺嘧啶(SD)、磺胺间甲氧嘧啶(SMM)、磺胺地索辛(SDM)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、磺胺甲氧嗪(SMP)、磺胺甲恶唑(SMZ)、磺胺喹恶啉(SQ)等7种磺胺类药物的方法。鸡肉样品用乙腈提取,碱性氧化铝柱净化,以乙腈和磷酸缓冲溶液为流动相梯度洗脱,采用UPLC检测,外标法定量。结果表明,7种磺胺类药物在10~200 ng/mL范围内均具有良好的线性关系,相关系数不低于0.9983,平均加标回收率为89.8%~102.5%,相对标准偏差为3.6%~7.4%。该方法具有简单、快速、灵敏度高和定性准确等优点,满足残留分析的要求。     

无害化污泥与钼尾矿配施对沙化潮土土壤质量的影响

以小麦-玉米轮作体系下的沙化潮土为研究对象,通过2012—2015年3年5季田间定位试验,选用经过无害化处理且符合国家相关标准的商业化污泥和钼尾矿产品,研究无害化污泥与钼尾矿施用对我国典型沙化潮土土壤质量指标的影响,为无害化污泥与钼尾矿资源化利用提供理论和技术依据。结果表明:45 t·hm~(-2)污泥(W3)与钼尾矿配施对沙化潮土有机质(SOM)的提升效果最明显,SOM在玉米季W3+75 t·hm~(-2)(M1)处理显著增加了165.10%,在小麦季W3+M2处理显著增加了106.10%(P0.05);相比单施同一水平污泥,污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施下土壤0.25 mm水稳性团聚体(WR0.25)含量,平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)分别显著升高了38.04%~60.24%,28.45%~45.27%和41.34%~67.77%(P0.05),对促进土壤形成水稳性团聚体以及提高水稳性团聚体稳定性的作用更为突出;45 t·hm~(-2)污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施对沙化潮土微生物量碳(SMBC)和微生物量氮(SMBN)提升效果最明显,在玉米季分别显著提高了235.52%和156.79%(P0.05),在小麦季分别显著提高了249.24%和128.32%(P0.05);单施污泥和污泥配施75 t·hm~(-2)钼尾矿处理土壤微生物量熵(q MB)在玉米季和小麦季分别显著提高了21.95%~46.25%和36.38%~71.17%(P0.05)。但污泥与高量钼尾矿配施,SMBC、SMBN和q MB较单施同一水平污泥和与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施的处理在玉米季分别下降了3.89%~19.85%、4.31%~17.86%和6.95%~33.47%,在小麦季分别下降了5.34%~23.24%、4.33%~28.08%和3.09%~32.33%,表明钼尾矿高量施用时会降低微生物活性。由灰色关联度分析方法得出,45 t·hm~(-2)无害化污泥与75 t·hm~(-2)钼尾矿配施(W3+M1)能显著提高沙化潮土SOM、SMBC、SMBN和q MB,并提高土壤平均质量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),有效改善沙化潮土质量,在3年5季试验期间也未发现土壤和作物籽粒受到重金属污染。同时,W3+M1处理显著提升了土壤肥力等级至Ⅰ级,在此基础上,可以酌情不再施用污泥和钼尾矿。     

磺胺二甲嘧啶对稻田土壤微生物的中长期效应

为了研究兽用抗生素磺胺二甲嘧啶(SMZ)对稻田土壤微生物的中长期效应,本文采用HPLC-MS和Illumina Miseq高通量测序技术,对比分析了磺胺二甲嘧啶(30 mg·kg-1)与不同基肥(猪粪和复合肥)同步输入稻田土壤47 d和61 d后,其在土壤中的降解情况和对土壤微生物的影响,并开展了磺胺二甲嘧啶单一降解产物相应室内纯培养验证研究。结果表明:无论基肥是猪粪还是复合肥,磺胺二甲嘧啶输入土壤47 d和61 d后均降解产生了2-氨基-4,6-二甲基嘧啶和4-[2-亚氨基-4,6-二甲基嘧啶-1(2H)-基]苯胺这两种降解产物,且以前者为主。在两个研究时间点,无论肥源是猪粪还是复合肥,磺胺二甲嘧啶对土壤微生物群落多样性和丰富度变化均无显著影响(P0.05)。但从微生物优势群落组成上来看,磺胺二甲嘧啶输入47 d后,相对于猪粪对照,猪粪+SMZ处理中芽单胞菌门和芽单胞菌属相对丰度显著降低了0.81%和0.70%(P0.05),Subgroup6_norank菌属相对丰度显著增加了0.54%(P0.05),表明此时猪粪+SMZ处理对芽单胞菌门和芽单胞菌属有显著抑制作用,对Subgroup6_norank菌属有显著促进作用,培养试验证实了此作用效果主要来自于磺胺二甲嘧啶的降解产物2-氨基-4,6-二甲基嘧啶;磺胺二甲嘧啶输入61 d后,猪粪+SMZ处理对放线菌门和厚壁菌门有显著促进作用(P0.05),对伯克氏菌属有极显著促进作用(P0.01),复合肥+SMZ处理对热脱硫杆菌属起显著抑制作用(P0.05),相对于同种肥源对照,猪粪+SMZ处理中放线菌门、厚壁菌门和伯克氏菌属相对丰度分别提高了2.66%、0.71%和0.25%,复合肥+SMZ处理中热脱硫杆菌属相对丰度降低了0.43%。因此,磺胺类兽用抗生素在土壤中的中长期效应不可忽视。     

外源土霉素和磺胺二甲嘧啶对土壤活性有机碳含量的影响

为了解外源抗生素对土壤内环境的影响,基于盆栽试验研究了不同浓度土霉素(OTC)和磺胺二甲嘧啶(SMZ)对土壤微生物量碳(MBC)、水溶性有机碳(WSOC)、易氧化碳(ROC)以及溶解性有机碳(DOC)含量的影响。结果表明,4种活性有机碳指标对抗生素敏感性大小顺序为WSCO>MBC>DOC>ROC。WSOC和DOC含量随OTC和SMZ浓度升高整体呈递增趋势,WSOC最大增幅分别达137.1%和251.8%,DOC最大增幅分别达31.9%和10.7%;MBC和ROC含量随OTC和SMZ处理浓度递增而降低,MBC最大降幅分别达47.8%和52.4%,ROC最大降幅分别达4.9%和7.4%。同一浓度SMZ胁迫对活性有机碳整体的影响效果强于OTC。OTC和SMZ浓度分别低于50 mg·kg-1和10 mg·kg-1时,土壤受到污染程度较低,能够自我修复;OTC和SMZ浓度分别达100~200 mg·kg-1和50~100 mg·kg-1时,培养期结束土壤仍处于轻度污染,存在较大环境风险。     

紫色土夏玉米-冬小麦轮作农田的NO排放特征

利用紫色土养分循环长期定位研究平台,通过静态箱-气袋采气-化学发光氮氧化物分析仪观测了紫色土夏玉米-冬小麦轮作周期的NO周年排放特征。结果表明,施肥促发紫色土NO的峰值排放,玉米与小麦季的土壤NO排放峰值均出现在施肥后20 d内。常规夏玉米-冬小麦轮作条件下NO年累积排放通量为0.450 kg N·hm^-2,其中玉米季的NO累积排放通量为0.200 kg N·hm^-2,排放系数为0.13%,小麦季的NO累积排放通量为0.250 kg N·hm^-2,排放系数为0.20%。玉米季的NO排放速率与土壤表层温度呈指数响应关系,小麦季与温度关系不明显。土壤湿度对于玉米季常规施肥条件下NO的排放有显著的响应关系。种植作物的土壤较裸地的NO排放通量都有不同程度的降低。     

周年氮磷钾配施模式对砂姜黑土麦玉轮作体系籽粒产量和养分利用效率的影响

【目的】探讨周年不同氮磷钾配施对砂姜黑土麦玉轮作体系产量及养分利用效率的影响,明确适宜豫东南砂姜黑土麦玉一体化种植的氮磷钾配施模式。【方法】于2012—2014年连续两年在河南省周口市商水县典型砂姜黑土区设置氮磷钾不同配施大田定位试验,研究磷钾肥总用量不变、2种氮用量投入水平下麦玉两季磷钾配施模式对冬小麦-夏玉米轮作种植体系氮、磷、钾养分吸收利用及产量的调控效应。其中,氮肥设全年用量360.00kg·hm~(-2)和540.00 kg·hm~(-2)两个梯度,磷钾肥总量不变,设计4种配施方式,即麦季全磷玉米全钾(磷肥和钾肥分别全部施用于小麦季和玉米季)、麦季全磷玉米重钾(磷肥全部施用于小麦季,钾肥按麦玉两季42﹕58的比例分配)、麦季重磷玉米全钾(磷肥按麦玉两季64﹕36的比例分配,钾肥全部施用于玉米季)、麦季重磷玉米重钾(磷肥按麦玉两季64﹕36的比例分配,钾肥按麦玉两季42﹕58的比例分配)。【结果】高氮水平下麦玉两季磷钾肥分施能促进作物产量三要素的协调发展,显著提高冬小麦的穗数和夏玉米的穗长与行粒数,且两年度单季作物和全年籽粒产量均以麦季重磷且玉米季重钾P8处理最高,周年产量分别达21 274.2 kg·hm~(-2)和20 219.1 kg·hm~(-2)。砂姜黑土区冬小麦和夏玉米地上部养分含量大小均表现为氮钾磷。与低氮水平相比,高氮水平有利于提高植株地上部总氮、磷、钾的含量,然而氮素的偏生产力(NPFP)、吸收效率(NUPE)、利用效率(NUE)有所降低。磷钾肥分施不仅能促进冬小麦和夏玉米对氮素的吸收,还可有效防止元素的流失,提高作物对磷素和氮素的吸收和利用,显著提高磷钾两类元素的偏生产力(PFP)、吸收效率(UPE)。而磷钾全施在麦玉某一季作物上,由于磷肥易固定、钾肥易流失的原因,造成肥料后效减小,下茬作物因养分供给不平衡而影响作物对氮磷钾的吸收利用,致使产量降低。低氮水平下麦季重磷、玉米季重钾P4处理的氮磷钾养分利用较其他处理表现较优;高氮水平下麦季重磷、玉米季重钾P8处理的单季和周年氮素偏生产力及吸收效率均显著高于其他处理。【结论】综合考虑养分利用效率和籽粒产量,在本试验条件下,麦季重磷、玉米季重钾配施模式有利于养分效率和产量的同步提高,可作为豫东南砂姜黑土及相似生态类型区冬小麦-夏玉米轮作种植高产高效施肥的优选模式。     

小麦秸秆生物质炭对旱地土壤铅镉有效性及小麦、玉米吸收的影响

采用高(40 t·hm~(-2))、低(20 t·hm~(-2))两个不同施用量将小麦秸秆生物质炭施用到小麦-玉米轮作模式下的碱性旱地土壤,分析生物质炭对Pb、Cd污染土壤中小麦、玉米籽粒Pb、Cd的富集以及土壤Pb、Cd的生物有效性的影响。结果表明:旱地土壤中,小麦秸秆生物质炭在小麦、玉米两季均能有效提高土壤有机碳含量,两季最高增加量分别是对照的2.4倍和2.8倍;同时显著降低土壤Ca Cl2-Pb和Ca Cl2-Cd的含量,最大降幅分别达到53%和50%,进一步表现为小麦籽粒Pb、Cd含量的显著降低,降幅最高分别为43%和21%,但小麦籽粒Pb、Cd含量仍高于现行国家标准(Cd0.1 mg·kg~(-1),Pb0.2 mg·kg~(-1)),而对玉米籽粒Pb、Cd含量无显著影响。在对污染水平及施炭量的多因素方差分析中发现,20 t·hm~(-2)的施炭量可在短期内达到修复目的,而40 t·hm~(-2)施炭量的治理效果可至少维持两个生长季。因此,小麦秸秆生物质炭对碱性旱地土壤Pb、Cd污染的修复,主要是通过提高土壤有机碳含量以及生物质炭丰富的官能团对土壤Pb、Cd的吸附螯合及络合作用来降低土壤Pb、Cd的生物有效性,从而降低小麦籽粒的Pb、Cd富集,并且其持效性在一定生物质炭施用范围内随施用量的增加而延长。     

Trends of Yield and Soil Fertility in a Long-Term Wheat-Maize System

The sustainability of the wheat-maize rotation is important to China＇s food security. Intensive cropping without recycling crop residues or other organic inputs results in the loss of soil organic matter （SOM） and nutrients, and is assumed to be non- sustainable. We evaluated the effects of nine different treatments on yields, nitrogen use efficiency, P and K balances, and soil fertility in a wheat-maize rotation system （1991-2010） on silt clay loam in Shaanxi, China. The treatments involved the application of recommended dose of nitrogen （N）, nitrogen and phosphorus （NP）, nitrogen and potassium （NK）, phosphorus and potassium （PK）, combined NPK, wheat or maize straw （S） with NPK （SNPK）, or dairy manure （M） with NPK （M1NPK and M2NPK）, along with an un-treated control treatment （CK）. The mean yields of wheat and maize ranged from 992 and 2 235 kg ha-1 under CK to 5 962 and 6 894 kg ha-1 under M2NPK treatment, respectively. Treatments in which either N or P was omitted （N, NK and PK） gave significantly lower crop yields than those in which both were applied. The crop yields obtained under NP, NPK and SNPK treatments were statistically identical, as were those obtained under SNPK and MNPK. However, M2NPK gave a significant higher wheat yield than NP, and MNPK gave significant higher maize yield than both NP and NPK. Wheat yields increased significantly （by 86 to 155 kg ha-1 yr-1） in treatments where NP was applied, but maize yields did not. In general, the nitrogen use efficiency of wheat was the highest under the NP and NPK treatments; for maize, it was the highest under MNPK treatment. The P balance was highly positive under MNPK treatment, increasing by 136 to 213 kg ha-1 annually. While the K balance was negative in most treatments, ranging from 31 to 217 kg ha^-1 yr^-1, levels of soil available K remained unchanged or increased over the 20 yr. SOM levels increased significantly in all treatments. Overall, the results indicated that combinations of organic manure and inorganic nitrogen, or retuming straw with NP is likely to improve soil fertility, increasing the yields achievable with wheat-maize system in a way which is environmentally and agronomically beneficial on the tested soil.