海藻肥对菜心抗旱性的影响及其机理探究

  【目的】  结合田间试验和盆栽试验,研究海藻肥对干旱胁迫条件下菜心产量和品质的影响,探讨其提高菜心抗旱性可能存在的机理,为海藻肥在叶菜上的应用提供理论支撑。  【方法】  1) 田间试验以‘碧清菜心’为材料,于2017年分别在广州 (华南主产区) 和宁夏 (供港澳有机蔬菜种植基地) 开展,土壤水分设为正常供水 (70%～75%田间土壤最大持水量) 和干旱 (50%～55%田间土壤最大持水量) 两个水平,设置清水对照 (CK)、海藻提取物 (SE)、水溶化肥 (NPK)、海藻肥 (NPK+SE) 4个处理。在菜心移栽7、14和21天时进行冲施,每次用量10 L/m2。移栽28天后收获,测定海藻肥对菜心经济产量和品质的影响。2) 盆栽试验于2018年在华南农业大学遮荫网室开展,正常供水只设清水对照 (CK),干旱条件下施肥处理同田间试验,施肥量改为100 mL/株。在移栽后14、21和28天时,测定菜心最大叶长、最大叶宽、株高,移栽后28天（收获时）测定叶片相对含水量,叶绿素和自由基含量,抗氧化酶活性和养分吸收量。3) 利用不同孔径的醋酸纤维超滤膜将海藻提取物分为分子量 > 10 kDa、5～10 kDa、3～5 kDa和 < 3 kDa等4种海藻提取物组分,测定其体外自由基清除能力及其对菜心抗旱性的影响。  【结果】  1) 田间试验结果表明,广州试验点正常供水条件下,与NPK处理相比,NPK+SE处理的菜心经济产量差异不显著,但干旱条件下显著增产;宁夏试验点在干旱和正常供水条件下,NPK+SE处理的菜心经济产量均显著高于NPK处理。广州试验点干旱和正常供水条件下,NPK+SE处理的各品质指标均高于NPK处理。宁夏试验点正常供水条件下,NPK+SE处理的菜心可溶性糖和可溶性蛋白含量较CK增加显著,而干旱条件下所有品质指标均显著增加。2) 盆栽试验结果显示,干旱条件下,SE处理的部分菜心品质指标值高于正常供水对照。收获时与NPK处理相比,NPK+SE处理显著提高了菜心株高、最大叶长和叶宽,鲜重显著增加12.60%,菜心叶绿素含量提高了10.24%,抗氧化酶活性提高27.84%～43.40%,叶片自由基含量降低了24.88%～41.56%。此外,NPK+SE处理的菜心氮、磷和钾吸收量分别较NPK处理增加了14.48%、16.41%和35.37%。3) 4个分子量不同的海藻提取物组分中,主要活性成分海藻酸、褐藻多酚、甘露醇在 < 3 kDa组分中的含量高于其他3个分子量组分。对超氧阴离子和羟基自由基的清除能力由大到小依次为< 3 kDa、> 10 kDa、5～10 kDa、3～5 kDa,以 < 3 kDa组分对干旱条件下菜心的促生作用最强。  【结论】  两个试验点的结果都表明,海藻提取物与水溶肥配合冲施可以显著提高菜心的经济产量和品质,干旱条件下的效果更显著。海藻提取物能够提高菜心的叶绿素含量、降低叶片自由基累积、增加氮磷钾的吸收,从而提高菜心抗旱性。< 3 kDa海藻提取物中的活性成分含量最高,因此,分子量 < 3 kDa的海藻提取物的自由基清除能力最强,对菜心的抗旱性提高效果最好。     

不同添加剂处理秸秆腐解产物对土壤生物活性和花生苗生长的影响

在温室盆栽试验条件下,研究不同添加剂处理的花生秸秆腐解产物对土壤pH、生物学性质以及花生苗期生长状况的影响。试验设置5%碱渣处理秸秆腐解产物配施化肥(A)、3%FeSO4处理秸秆腐解产物配施化肥(F)、5%碱渣和3%FeSO4处理秸秆腐解产物配施化肥(AF)、无添加剂处理秸秆腐解产物配施化肥(N)、单施化肥(NPK)和不施肥对照(CK)等6个处理,于花生苗期采样测定土壤pH、微生物生物量和酶活性的变化,观测花生苗生物量和株高的生长状况。结果显示,单施化肥容易引起红壤酸化加剧,导致土壤生物活性下降。化肥配施碱渣和化肥配施FeSO4两个处理的秸秆腐解产物能够有效减缓红壤酸化;碱渣处理秸秆腐解产物配施化肥可显著提高土壤脲酶、转化酶活性、微生物生物量碳和微生物生物量氮,同时该处理下的花生出苗和植株生长情况较好,苗期秸秆生物量和株高等均高于其他处理。由此可见,碱渣处理的花生秸秆腐解产物配施化肥对提升土壤质量,促进作物生长效果显著。     

麦秸配施纤维素降解细菌对果园土壤有机碳库及生化特性的影响

  目的  研究果园土壤有机碳库及生化性质对小麦秸秆还田配施不同纤维素降解细菌的响应特点。  方法  以豫北碱性果园土壤为研究对象,采用室内培养法,以不添加麦秸及纤维素降解菌为对照（CK）,研究仅添加麦秸（S）及麦秸分别配施尼氏芽孢杆菌（Bacillus nealsonii,S + B）、科恩氏菌（Cohnella,S + C）、灿烂类芽孢杆菌（Paenibacillus lautus,S + P）处理对土壤有机碳含量、酶活性、速效养分含量及盐碱性的影响。  结果  培养100 d内有机碳矿化速率呈现先升高后下降的趋势,且与一级动力学模型高度拟合。麦秸配施纤维素降解菌处理的土壤有机碳矿化速率、累计矿化量及潜在可矿化碳含量均高于S处理。S + B处理的土壤总有机碳、微生物量碳、水溶性有机碳和易氧化有机碳含量分别比S处理提高10.14%、35.53%、26.27%和24.34%。麦秸配施纤维素降解菌提高土壤碳库管理指数和土壤酶活性,其中S + B处理的纤维素酶、碱性磷酸酶及脱氢酶活性均显著高于S处理。与仅添加麦秸相比,麦秸配施纤维素降解菌显著增加土壤速效氮、磷、钾及可交换性镁含量,降低可交换钙含量和pH值。土壤速效氮、磷及微生物量碳是影响有机碳矿化的主要因素。  结论  麦秸配施纤维素降解菌显著提高土壤有机碳库活度及含量,改善土壤生化性质,以尼氏芽孢杆菌的促进作用相对较高。     

长期不同培肥措施下玉米产量稳定性及棕壤氮素累积分布特征

  【目的】  研究长期不同培肥措施下玉米产量的稳定性、可持续性和土壤矿质氮累积分布、微生物量氮含量特征,为制定合理的施肥措施和保证东北棕壤地区农业的可持续绿色发展提供理论依据。  【方法】  棕壤肥料长期定位试验始于1979年。选取其中的12个处理:不施肥对照(CK)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量有机肥(M1)及其与化肥配施(M1N、M1NP和M1NPK)、高量有机肥(M2)及其与化肥配施(M2N、M2NP和M2NPK),分析长期施肥下玉米产量的变化,并于2018年在玉米收获期采集植株和土壤样品,阐明玉米地上部吸氮量变化,0—100 cm土层土壤矿质氮分布、累积及微生物量氮含量的差异。  【结果】  长期不同施肥下玉米产量呈波动变化,且在1979—1998年内玉米产量变化趋势较平稳,1999—2018年内变幅较大。M1NPK、M2NPK处理玉米平均产量最高,在试验前20年较NPK处理分别提高了10.3%、11.7%,后20年分别提高了17.1%、19.4%。随着试验年限增加,玉米产量的稳定性和可持续性增加,有机肥配施化肥各处理高于单施化肥处理,在试验前20年和后20年玉米产量的可持续性指数(SYI)介于0.43～0.58和0.50～0.67,低量有机肥配施处理高于高量有机肥配施处理。配施有机肥各处理肥料贡献率高于单施化肥处理,且试验后20年M1NPK处理肥料贡献率最高,达54%。施肥40年后(2018年)玉米地上部吸氮量以M1NPK处理最高(302 kg/hm2),与M2NPK处理差异不显著。配施低量有机肥玉米收获期80—100 cm土层土壤矿质氮含量较低,M1NPK处理 0—100 cm土层土壤矿质氮贮量为127 kg/hm2,显著低于M1N和M1NP处理。而高量有机肥配施各处理0—100 cm土层土壤矿质氮贮量较化肥试区和低量有机肥试区分别增加了324.5%和172.9%,增加了氮素损失风险。此外,长期配施有机肥处理0—40 cm土层土壤微生物量氮含量增加,但低量和高量有机肥试区各处理间差异不显著。  【结论】  长期不同培肥措施会影响玉米产量的稳定性和可持续性,改变土壤氮素分布和累积,进而影响玉米氮素吸收。低量有机肥(13.5 t/hm2)配施氮磷钾化肥可促进玉米生长和氮素吸收,降低0—100 cm土层土壤矿质氮贮量,降低氮素损失风险,增加微生物量氮含量,较高的微生物量氮又可作为有机氮库来增加土壤供氮并固持易损失的矿质氮和肥料氮,以保证玉米的高产稳产和环境友好。     

减氮配施炭基肥对植烟土壤微生物群落多样性的影响

  目的  为探讨炭基肥对烟田土壤生化特性及微生物的影响,达到化肥减施增效的目的。  方法  在褐土烟田采用田间小区试验,以常规化肥用量为对照,研究了不同减量氮肥（不减少、减少15%和30%氮肥）与炭基肥配施条件下烤烟现蕾期土壤微生物生物量、酶活性以及微生物多样性的变化。  结果  与对照相比,配施炭基肥处理显著提高了土壤有机碳（SOC）和微生物量碳（MBC）含量,分别提高了19.68% ~ 39.68%和20.09% ~ 36.14%,而配施处理之间差异不显著;不同处理间脲酶和蔗糖酶活性没有显著差异;常规化肥用量和减少15%氮肥配施炭基肥增强了Biolog平板的平均颜色变化率（AWCD）,显著提高了对羧酸、酚酸和胺类碳源底物的利用强度,丰富了微生物群落结构;主成分和热图分析显示,在增施炭基肥的基础上,减少15%氮肥与常规化肥用量处理相比,微生物群落代谢功能改变较小。  结论  综合各处理对土壤生物化学特性的影响,减少15%氮肥配施炭基肥具有较好的土壤改良效果。     

长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮

【目的】微生物量碳、氮是土壤中易于利用的养分库及有机物分解和矿化的动力,与土壤养分循环密切相关,其变化可反映土壤耕作制度和土壤肥力的变化。本研究旨在揭示长期施肥对贵州黄壤稻田土壤微生物生物量碳 (SMBC) 和土壤微生物生物量氮 (SMBN) 的影响,并探讨其合理培肥模式。【方法】以贵州黄壤肥力与肥效长期定位监测基地为依托,采用氯仿熏蒸—K₂SO₄提取法,重点研究不同施肥条件下土壤微生物生物量碳氮的变化及其与全量有机碳氮的关系。试验处理包括不施肥 (CK)、单施化肥 (NPK)、单施有机肥 (M)、低量有机无机肥配施 (0.5MNPK) 和高量有机无机肥配施 (MNPK)。【结果】长期不同施肥处理下,SMBC的变化范围在423.87～695.04 mg/kg之间,SMBN的变化范围在44.36～91.65 mg/kg之间。施用化肥 (NPK) 和施用有机肥及两者配施 (M、0.5MNPK和MNPK) 能增加SMBC和SMBN含量,其中MNPK处理较CK处理SMBC含量增幅最高,达64.0%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与M处理差异不明显;M处理较CK处理SMBN含量增幅最高,达106.6%,显著高于NPK和0.5MNPK处理,但与MNPK处理差异不明显;长期单施化肥 (NPK) 仅对SMBN含量有显著提高作用 (44.1%),对SMBC作用不明显。SOC、TN和微生物熵 (qMB) 的变化与SMBC一致,均表现为MNPK处理最高,其次为M和0.5MNPK处理,NPK处理最低;所有施肥处理下的SMBC/SMBN无显著性差异且均低于CK处理。【结论】土壤微生物碳、氮量和微生物熵的显著提高均与土壤有机质和全氮的含量变化呈正相关,单施有机肥和高量有机无机肥配施是提高土壤微生物生物量的有效途径。     

长期施肥下红壤旱地解钾菌变化及其驱动因子

在南方红壤区,研究长期施肥下土壤解钾菌的变化规律及其驱动因素,可为该地区土壤钾素资源管理和钾肥合理施用提供理论依据。基于红壤旱地长期定位施肥试验(始于1986年),选取不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、氮磷钾肥(NPK)和氮磷钾肥配施有机肥(NPKM)处理,分析玉米开花期根际土壤的解钾菌类型和解钾能力及其有机酸和激素含量,并结合玉米根系特性和根际土壤理化性质探讨影响红壤旱地解钾菌变化的关键因子。结果表明:与NPK处理相比,NPKM处理的根长、根表面积、根直径和根体积分别增加了112.3%、174.4%、32.43%和291.5%,根际土壤pH提高了0.67个单位,有机质、非交换性钾和交换性钾分别增加了29.50%、19.34%和53.89%。各施肥处理根际土壤中均存在解钾菌,CK和NP处理的解钾菌均为类芽孢杆菌属,NPK和NPKM处理则均为纤维菌属。与CK处理相比,NP、NPK和NPKM处理下根际土壤解钾菌的解钾效率分别增加了162.4%、139.0%和105.6%,其中NP处理解钾菌的解钾效率最高。偏最小二乘路径模型的结果显示,根系和施肥可同时调控解钾菌的解钾效率。冗余分析(RDA)...     

长期有机无机肥配施降低黄淮海区域小麦?大豆复种系统净温室效应

  【目的】  小麦?大豆系统是黄淮海区域重要的禾豆复种系统，综合评价该系统的净碳排放对于我国农田固碳减排具有重要意义。借助30年的长期定位试验，综合评价不同施肥处理下小麦?大豆复种系统的产量和净碳排放，旨在为该系统丰产低碳排放的施肥制度创新提供理论依据。  【方法】  试验包括单施牛粪 (M)、氮磷钾平衡施肥 (NPK)、氮磷钾加牛粪 (NPKM)、氮磷加秸秆 (NPS)、氮磷钾加饼肥 (NPKC)、氮磷钾加牛粪及饼肥 (NPKMC) 以及不施肥对照 (CK)，共7个处理。综合分析了各处理田间直接温室气体排放 (N₂O和CH₄)、农田投入导致的间接碳排放与土壤有机碳固定，估算了单施牛粪、单施化肥以及化肥与不同有机物料配施的净碳排放，同时将碳排放与作物产量和土壤有机质相结合，综合评价了不同施肥措施下的净温室效应。  【结果】  小麦?大豆复种系统中，小麦季施肥对大豆产量有显著后效，与单施NPK相比，NPKM、NPKC和NPKMC处理分别使大豆产量提高了31.0%、16.8%和24.0%，而M和NPS处理不利于大豆、小麦产量的提高。与NPK处理相比，M、NPKM、NPKMC处理的农田直接温室气体排放分别增加了49.4%、17.7%和12.4%，土壤有机碳年固定量分别显著提高了282.2%、137.3%和169.1%。M及NPKM处理的间接碳排放与NPK处理没有明显差异，而其他施肥处理的间接碳排放低于NPK处理。在各施肥处理中，由肥料投入导致的碳排放占总间接碳排放的比例最大，其次是灌溉用电和机械用柴油导致的碳排放。对净碳排放的估算结果表明，M处理的净碳排放为负值 (表现为碳汇)，而其他处理下小麦–大豆复种系统均表现为碳源，NPK与有机物料配施的处理净碳排放显著低于NPK处理。此外，与NPK处理相比，NPK与有机物料配施使碳排放强度显著降低了36.5%～113.2%，使单位土壤有机质提升的温室气体排放 (δGHG/δSOM) 降低了69.4%～93.2%。  【结论】  黄淮海区域小麦?大豆复种系统中，氮磷钾配施有机肥 (牛粪或饼肥) 可在保证小麦和大豆产量的同时，降低小麦?大豆复种系统的净温室效应。     

土壤有机碳储量与外源碳输入量关系的建立与验证

  【目的】  土壤有机碳是土壤肥力的核心，外源碳的输入量是影响土壤有机碳的主要因素之一。建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的内在联系，对深入了解土壤有机碳的形成和土壤肥力的定量提升具有重要意义。  【方法】  利用我国南方红壤典型农田长期 (25年) 和短期 (8年) 定位试验平台，选择25年长期施肥试验中CK (不施肥)、NP (氮磷化肥配施)、NPK (氮磷钾化肥配施)、NPKM₁ (NPK与有机肥配施)；1.5NPKM₁ (1.5倍NPKM₁) 和M₂ (单施有机肥) 6个处理的数据，建立外源碳输入量与土壤有机碳储量的变化量及土壤有机碳储量的关系；选择8年短期施肥试验中T₀ (氮磷钾配施)、T₁ (NPK与15 t/hm2有机肥配施)、T₂ (NPK与30 t/hm2有机肥配施) 和T₃ (NPK与45 t/hm2有机肥配施) 4个处理的数据，对长期试验建立的关系进行验证。  【结果】  与CK相比，长期施用化肥 (NP和NPK) 处理下年均根茬碳输入量显著增加了0.45～0.75 t/hm2；长期单施有机肥 (M₂) 及有机肥配施化肥 (NPKM₁和1.5NPKM₁) 处理下年均根茬碳输入量为1.59～9.36 t/hm2，显著高于CK、NP和NPK处理 (P < 0.05)；而短期化肥 (T₀) 和有机肥配施化肥 (T₁、T₂和T₃) 处理间年均根茬碳输入量没有显著差异。长期NP、NPK、NPKM₁、1.5NPKM₁和M₂处理下，土壤有机碳储量均能达到稳定值 (即有机碳储量不再随试验年限的增加而变化)，分别为24.01、25.16、48.44、48.46和49.83 t/hm2。长期不同施肥处理下土壤有机碳储量的矿化量平均为4.69 t/hm2，维持初始土壤有机碳储量需要累积外源碳输入的量为8.52 t/hm2；通过长期土壤有机碳储量的变化量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时存在17%的误差，并低估了土壤有机碳储量的增加量；在考虑初始土壤有机碳储量存在差异的情况下，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系来预测土壤有机碳储量时仅存在3%的误差；根据土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，维持初始有机碳储量 (SOC_a) 所需外源碳的量为54.35 × [34.62/(48.71 ? SOC_a) ? 1]，提升土壤有机碳储量到SOC_b时所需外源碳的量为1881.60 × (SOC_b ? SOC_a) / [(48.71 ? SOC_b) × (48.71 ? SOC_a)]。  【结论】  根据初始土壤肥力状况，通过土壤有机碳储量与外源碳输入量的关系，可以准确量化土壤有机碳提升所需外源碳输入量。     

化肥配施木醋液对玉米产量及品质的影响

  目的  为探索常规化肥用量下,配施不同用量木醋液对玉米SPAD值、养分吸收积累量、产量及品质的影响。  方法  以‘迪化159’玉米品种为试验材料,通过盆栽试验进行了化肥配施木醋液对玉米SPAD值、养分吸收积累量、产量及品质影响的研究。  结果  与未配施木醋液的对照处理相比,化肥配施不同用量木醋液均能提高玉米的SPAD值,促进玉米植株对大量养分的吸收,提高产量和品质。化肥配施0.3 mL kg?1土木醋液时,玉米植株对氮素、磷素、钾素和总养分的吸收积累量最多,均显著大于对照处理,蛋白质含量亦显著大于对照处理（P < 0.05）。化肥配施0.4 mL kg?1木醋液时,虽玉米植株生物量以及籽粒产量显著大于配施0.4 mL kg?1木醋液（P < 0.05）,但与化肥配施0.3 mL kg?1木醋液相比降低了粗蛋白含量（P < 0.05）。  结论  本试验条件下,木醋液用量为0.4 mL kg?1土时,玉米的生物量和产量均最大,且木醋液的用量与玉米籽粒中淀粉含量呈显著（P < 0.01）正相关;通过隶属函数对玉米的产量和品质进行综合分析,木醋液用量为0.4 mL kg?1土时玉米生长效应最佳。     

海藻提取物复合制剂适宜用量提高桃果实产量、品质及养分吸收量

  【目的】  研究海藻提取物复合制剂 (海藻提取物含量60%、海藻酸6.5%、腐植酸5%、pH 6.7、密度为1.15 g/mL) 对桃果实品质和养分吸收的影响,以期筛选其最适海藻提取物复合制剂的施用量,为开发海藻水溶肥提供技术依据。  【方法】  以‘中桃8号’为试验材料进行了两年定位田间试验。从桃萌芽期至成熟期,共进行4次追肥。海藻提取物复合制剂 (简称复合制剂) 施用量处理按照每次追施氮磷钾养分与海藻提取物复合制剂总量 (w/w) 的0% (CK)、5% (T1)、10% (T2)、20% (T3) 和40% (T4) 设置,复合制剂与氮磷钾水溶肥一起施用。于果实成熟期,测定单果重、产量、果实品质、色泽和养分含量。  【结果】  随复合制剂用量的增加,桃产量和品质指标呈先增加后降低的趋势。2019和2020年T2处理桃产量和可溶性固形物含量均为最高,产量较CK分别显著增加31.77%和40.67%,可溶性固形物含量较CK分别显著增加10.67%和7.20%,且T2处理桃产量与其他处理差异显著。T2处理桃果实可滴定酸含量最低,2019和2020年较CK分别降低了11.11%和50.00%。2019年,除T1处理的可溶性糖外,T2～T4处理的果实可溶性糖和糖酸比均低于CK,且T3、T4处理与CK间差异显著;2020年,除T4处理外,T1～T3处理的果实可溶性糖和糖酸比均高于CK,其中T2处理的可溶性糖含量和糖酸比最高,较CK分别显著增加20.55%和166.29%。连续两年施用复合制剂处理的果实钾含量和果皮色泽饱和度均高于CK,其中,2019年T2处理和2020年T3处理的桃果实钾含量最高,较CK分别显著增加16.70%和11.94%。主成分分析综合得分显示,连续两年均以T2处理得分最高。  【结论】  在施用氮磷钾水溶肥基础上配施海藻提取物复合制剂能够提高桃果实产量、改善品质并促进钾养分吸收,以配施相当于氮磷钾水溶肥量10%的复合制剂对产量、品质和钾养分吸收的提升效果最佳。     

长期单施化肥和有机无机配合条件下红壤蔗区土壤生物学性状及细菌多样性差异

【目的】分析红壤区长期施肥的蔗区土壤生物学性状和细菌多样性,旨在提出提升红壤蔗区土壤肥力与健康的施肥方案。【方法】试验从1995年开始,于广西来宾市蒙村镇那洪村甘蔗长期试验站进行。试验设置不施肥(CK)、 长期单一施用化肥(NPK)和长期化肥配施有机肥(NPKM)3个处理。采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)以及稀释平板法等传统和现代分析技术,比较分析了3种长期不同施肥处理对蔗区土壤生物学指标、 细菌多样性等指示土壤肥力与健康状况指标的影响。【结果】施肥处理导致甘蔗产区土壤pH下降,NPK处理下降幅度大于NPKM处理。土壤中可培养微生物数量(细菌、 真菌和放线菌)均以NPKM处理为最高,NPK处理真菌数量显著高于CK,放线菌数量却显著低于CK土壤,细菌数量两者间无显著差异。微生物量碳、 氮以及涉及碳、 氮、 磷循环的土壤酶活性均以NPKM处理土壤为最高,与NPK和CK土壤差异显著。NPK处理土壤中β-葡糖苷酶活性以及微生物量碳高于CK土壤,但蛋白酶、 磷酸酶活性以及微生物量氮显著低于CK土壤。NPKM处理土壤中细菌多样性指数(H)、 丰富度(S)以及均匀度(EH)指数等同样表征土壤肥力与质量的敏感指标均高于NPK和CK土壤。【结论】长期施肥可不同程度地导致红壤蔗区土壤pH下降,长期单一施用化肥处理下降幅度高于化肥与有机肥配施处理。长期单一施用化肥加剧了土壤肥力下降与质量劣化,化肥配施有机肥是减缓红壤甘蔗产区土壤pH下降、 提升土壤肥力和保持土壤健康的有效措施。     

连续施用化肥及秸秆还田对潮土酶活性、细菌群落和分子生态网络的影响

【目的】采用高通量测序和分子生态网络分析技术,研究连续施用化肥及秸秆还田对细菌群落结构和种间互作关系的影响,为黄淮海潮土区秸秆资源化利用与土壤肥力提升提供理论依据。【方法】长期定位试验位于山东德州,始于2010年,土壤为典型潮土,为冬小麦–夏玉米轮作。2021年从不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)和秸秆还田配施化肥(NPKS) 3个处理小区采集土壤样品,分析土壤养分、酶活性、细菌群落等指标。【结果】与CK处理相比,NPK和NPKS处理pH均降低了0.06个单位,土壤有机质分别提升了23.19%和34.82%,细菌多样性分别降低了0.90%和0.91%,均匀度均显著降低了1.11%。与CK相比,NPK处理土壤中β-葡糖苷酶(β-GC)和碱性磷酸酶(ALP)分别显著升高47.91%和50.35%,NPKS处理β-GC、ALP和脱氢酶(DHA)活性分别升高78.31%、46.53%和50.91%。CK处理的优势菌群为寡营养型细菌(酸杆菌门和浮霉菌门)和固氮菌(生丝微菌科和伯克氏菌科),NPK处理的优势菌群为可降解顽固有机质的变形菌门(草酸杆菌科、红丹杆菌科和黄单胞菌科)、放线菌门和拟杆菌...     

长期不同施肥措施下塿土细菌群落结构变化及其主要影响因素

? 【目的】 ?研究不同施肥处理下土壤细菌群落的特征,为建立促进土壤生态系统稳定和健康的养分管理制度提供依据。? 【方法】 ?陕西省杨凌示范区“国家黄土肥力与肥料效益监测基地”的28年长期定位试验始于1990年秋,种植制度为冬小麦–夏休闲,无灌溉。本研究选取定位试验中不施肥 (CK)、施用氮磷钾肥 (N、P₂O₅、K₂O分别为135、108、67.5 kg/hm2,NPK) 和有机无机肥配施 (70% N来自牛粪,MNPK) 3个处理。于2018年6月小麦收获后采集0—20 cm耕层土样,测定养分含量、含水量、微生物量碳含量、微生物量氮含量及目标土壤微生物。以1%琼脂糖凝胶电泳法检测土壤中DNA,根据97%相似度对序列进行OTU聚类、α多样性分析 (包括Shannon、ACE和Chao1等指数),使用CANOCO 4.5软件对土壤细菌门水平群落结构、细菌相对丰度等与土壤理化性质进行冗余分析。? 【结果】 ?与CK相比,NPK和MNPK处理显著提高了土壤有机碳、全氮、微生物量碳、微生物量氮、硝态氮和铵态氮含量,显著降低了土壤pH值。不同处理细菌基因拷贝数为每克干土6.69 × 109～16.46 × 109,与CK相比,NPK和MNPK处理细菌数量分别提高了77%和146%。MNPK处理的土壤细菌Shannon多样性指数显著高于CK和NPK处理,而Simpson指数显著低于CK和NPK处理,NPK与CK处理间两个指数无显著差异。3个处理的细菌丰富度指数 (Chao1指数和ACE指数) 和均匀度指数均没有显著差异。在门水平上,共获得35个细菌类群,其中,放线菌门 (Actinobacteria)、变形菌门 (Proteobacteria)、酸杆菌门 (Acidobacteria) 和绿弯菌门 (Chloroflexi) 为主要优势菌门 (相对丰度 > 10%),占到全部菌门的80.1%～81.7%。与CK相比,MNPK处理显著降低了放线菌门 (F = 5.845,P < 0.05) 的相对丰度,增加了拟杆菌门 (F = 4.461,P < 0.05) 的相对丰度,3个处理间其他菌门均无显著差异。冗余分析结果显示,CK与NPK、MNPK处理的土壤细菌群落结构具有明显差异,且MNPK处理对土壤细菌群落组成的影响更大。土壤理化性质对细菌菌群影响表现为:土壤硝态氮 > 可溶性有机碳 > pH > 铵态氮 > 有机碳 > 土壤含水量,这些理化因子均是影响微生物生长的关键因子。? 【结论】 ?关中土区旱作雨养条件下,化肥平衡施用和有机无机肥配施均显著提高了土壤中细菌数量、多样性和丰富度,有机无机肥配施还改变了细菌群落结构,特别是降低了放线菌门、增加了拟杆菌门的丰度,更有利于土壤生态系统的稳定和健康。     

蚯蚓粪与土壤复配比例对基质微生物性状及韭菜生长和品质的影响

【目的】蚯蚓粪是蚯蚓消化有机废弃物产生的均匀颗粒,能够提升土壤肥力,改良土壤结构并促进作物生长。本文初探了蚯蚓粪与土壤的不同配比对基质微生物性状及韭菜生长和品质的影响,为蚯蚓粪的开发利用提供依据。 【方法】2015年4—6月在中国农业大学温室内进行盆栽试验,按蚯蚓粪、土壤质量比 (w/w) 设置4个处理,依次为:0/100% (纯土壤不添加蚯蚓粪,CK);20%/80% (T1);60%/40% (T2);100%/0 (T3)。韭菜收获后,测定了基质养分含量、微生物群落变化、韭菜生物量、可溶性蛋白总量、可溶性糖总量和叶绿素含量。 【结果】1) 随着蚯蚓粪添加比例的增加,基质中的全氮、速效钾和有机质的含量均显著提高;2)蚯蚓粪能显著促进韭菜根系生长,并改善韭菜品质。与对照相比,T1、T2和T3处理中韭菜新根比分别提高5.75%、6.39% 和22.23%;韭菜可溶性蛋白总量提升了1.84～5.97倍,可溶性糖总量提升了1.49～1.60倍 (P < 0.05);3)蚯蚓粪能显著提高基质中的细菌和真菌多样性,并显著增加细菌116、118、130、226、297片段 (P < 0.05),但减少了真菌71、91、153、351片段 (P < 0.05)。 【结论】蚯蚓粪改善了基质的微生物群落结构,提高细菌和真菌的多样性,增加养分有效性,进而促进韭菜生长并改善韭菜品质。蚯蚓粪直接用作基质的效果最好,但从经济角度考虑,蚯蚓粪与土壤按质量百分比20%/80%即可基本达到满意的效果。     

添加不同浓度海藻肥对水培芥蓝生长及品质的影响

  【目的】  研究不同浓度海藻肥对水培芥蓝生长、营养品质及矿质元素含量的影响,以期筛选出适合水培芥蓝高效生产的海藻肥浓度。  【方法】  以‘绿宝’芥蓝为试验材料,于华南农业大学设施园艺试验基地进行两次水培试验。试验所用的营养液配方均为1/2霍格兰营养液配方,首先进行了稀释浓度预备试验,设置添加稀释800倍 (C1)、1000倍 (C2)、1200倍 (C3) 海藻肥,每周添加一次,生长期为32天。然后,在预备试验基础上,进一步加大了稀释倍数,且只在试验开始时添加一次海藻肥,生长期内不再更换营养液。添加海藻肥浓度分别为稀释1200倍 (T1)、1400倍 (T2)、1600倍 (T3)、1800倍 (T4)、2000倍 (T5)。调查分析了芥蓝的生长状况及营养品质 (可溶性糖、可溶性蛋白、硝酸盐和维生素C含量)、抗氧化品质 (DPPH、FRAP、总多酚和总类黄酮含量)、硫苷含量及矿质元素等的变化。  【结果】  营养液中添加的海藻肥浓度影响其对芥蓝生长的效果,预备试验的3个浓度处理均显著降低了芥蓝的株高,最终降低了芥蓝的地上部鲜重,稀释800倍和1000倍处理的副作用显著大于稀释1200倍。在主试验中,芥蓝生长和品质对海藻肥的浓度十分敏感,只有稀释倍数为1400倍和1600倍的海藻肥处理明显提高了芥蓝的叶片数和地上部鲜重,其他稀释倍数没有明显效果。海藻肥稀释1400倍时,可以显著提高芥蓝中总硫苷含量,增加芥蓝中FRAP值、多酚与类黄酮含量,增强芥蓝抗氧化能力,其他稀释倍数处理的效果均不明显。  【结论】  水培芥蓝对营养液中添加的海藻肥的浓度十分敏感,过高会显著降低芥蓝的生长和生物量,过低对产量和品质的提高效果不明显。当供试海藻肥在营养液中的适宜稀释倍数为1400倍时,可以显著提高芥蓝的生长和生物量,增加叶片中的光合色素含量,提高营养品质,降低硝酸盐含量,提高植株的抗氧化力;而且在生长初期添加一次海藻肥后,整个生育期无需更换营养液,极大地简化了管理成本。     

东北棕壤长期不同施肥处理轮作大豆氮素吸收和土壤硝态氮特征

【目的】在玉米–玉米–大豆轮作体系下,基于棕壤肥料长期定位试验,研究不同施肥处理对东北地区大豆生物量、产量、各部位吸氮量及收获期土壤0―100 cm硝态氮累积的影响,为该地区合理施肥提供理论依据和科学指导。【方法】棕壤肥料长期定位田间试验始于1979年,包括不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷钾肥配施(NPK)、低量厩肥(M1)及其与化肥配施(M1N和M1NPK)、高量厩肥(M2)及其与化肥配施(M2N和M2NPK)9个处理。厩肥为猪厩肥,1992年后大豆季不施猪厩肥,仅在玉米季相关处理中施用。39年后,调查分析了大豆生物量、产量、氮素吸收利用及大豆收获期0―100 cm土壤硝态氮累积特征。【结果】高量、低量厩肥配施化肥处理大豆生物量、产量、总吸氮量及各部位吸氮量均显著高于单施氮肥和不施肥处理,其中,M1NPK处理大豆生物量、产量和总吸氮量最高,分别为9107、2979和314.2 k g/h m^2,较其他处理分别提高了6.1%~133.6%、23.9%~232.5%和11.7%~359.4%。施肥提高了大豆氮收获指数,但氮素生理效率降低。NPK和M1NPK处理的氮素收获指数最高,均为63.5%,而氮素生理效率较CK分别降低了30.6%和28.1%。大豆收获期各处理土壤硝态氮累积量随土层深度的增加而降低。与播前相比,大豆收获期单施氮肥处理的0―100 cm土层硝态氮积累量显著增加,NPK处理变化不显著,M1、M1N和M1NPK处理显著降低。低量厩肥配施化肥处理收获期0―100 cm土壤硝态氮积累量远低于高量厩肥配施化肥处理,较播前平均降低了79.2%。所有处理中,土壤硝态氮积累量以M1NPK处理最低,比其他处理平均降低了58.2%。【结论】在东北棕壤地区玉米–玉米–大豆轮作体系下,玉米季低量厩肥(13.5 t/hm^2)与氮磷钾化肥配合施用时,大豆季仅施氮磷钾化肥既可提高大豆生物量、产量,促进氮素吸收,同时还可降低大豆收获期土壤硝态氮累积量,降低环境风险,是该轮作体系较为合理的施肥方式。     

秸秆还田方式对根际固氮菌群落及花生产量的影响

  【目的】  固氮微生物是土壤中重要的功能微生物,其多样性和群落组成变化能够影响土壤氮素固定与氮循环过程,探究不同秸秆还田方式对根际土壤固氮菌多样性和群落组成的影响机制具有重要意义。  【方法】  基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站花生单作系统不同秸秆还田长期定位试验,设置不施肥对照(CK)、单施化肥(NPK)、NPK肥+秸秆还田(NPKS)、NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)和NPK肥+秸秆生物炭(NPKB) 5个处理,利用高通量测序技术,分析不同秸秆还田方式下根际固氮菌多样性和群落组成的变化特征。  【结果】  秸秆还田处理下土壤有机碳(SOC)、速效钾、全磷、有效磷、全氮含量提升,其中以NPK肥+秸秆猪粪配施(NPKSM)处理效果最佳。秸秆还田增加了固氮微生物多样性,并显著改变其群落组成,在纲水平上固氮菌以α-变形菌纲(Alphaproteobacteria,82.5%)为优势类群;在属水平上以慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,51.9%)为优势类群。土壤有效磷是影响固氮菌多样性指数的主要因素,而土壤pH、SOC、速效钾、全磷、有效磷、全氮和铵态氮是影响固氮菌群落组成的主要因素。结构等式方程研究结果表明土壤有效磷和全氮通过改变δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)的相对丰度和固氮菌群落组成间接影响花生产量。  【结论】  秸秆还田显著提升了土壤肥力,土壤有效磷是根际固氮菌多样性和群落组成改变、花生产量提高的重要驱动因素,通过提高Deltaproteobacteria的相对丰度促进了花生增产。本研究为建立合理的秸秆还田措施,增强生物固氮潜力以及提升红壤肥力与健康提供科学依据。     

聚磷酸磷肥不同基追比对石灰性土壤上滴灌盆栽棉花生长的影响

  【目的】  研究了3种聚磷酸磷肥不同施用技术对石灰性土壤滴灌棉花生长和磷肥利用率的影响,为石灰性土壤上聚磷酸磷肥在滴灌棉花的合理施用提供理论支撑。  【方法】  以棉花为供试材料进行了滴灌盆栽试验。用聚合度为2.3、1.8的聚磷酸铵和聚合度为3.0的聚磷酸钾分别与常规磷酸二铵混合,得到3种含聚磷酸的掺混磷肥,依次表示为APP1、APP2和KTPP,掺混磷肥中3%的P₂O₅来自聚磷酸磷肥。在施磷量均为P₂O₅ 0.2 g/kg土壤前提下,每个掺混磷肥设基追比7∶3 (F_7∶3),1∶1 (F_1∶1)和3∶7 (F_3∶7) 3个处理,同时设置不施磷肥对照(CK),共10个处理。棉花出苗后110 天收获,测定植株地上部与地下部生物量和含磷量,同时分别测定0—8和8—16 cm土层土壤有效磷含量。  【结果】  3种供试聚磷酸磷肥在0—8 cm土层土壤有效磷含量均以F_7∶3处理显著低于F_1∶1和F_3∶7处理,8—16 cm土层土壤有效磷含量3个施用比例处理间无显著性差异。在F_7∶3处理下,0—8 cm土层土壤有效磷含量以KTPP处理显著高于APP1和APP2。在F_1∶1和F_3∶7处理下,0—8和8—16 cm土层土壤有效磷含量均为KTPP和APP1显著高于APP2。F_1∶1处理棉花地上部、地下部生物量均高于F_7∶3和F_3∶7处理。F_1∶1处理棉花结铃数最高,F_3∶7处理最低。F_1∶1处理下,KTPP和APP1棉花结铃数无显著差异,但均显著高于APP2。F_7∶3和F_1∶1处理棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均显著高于F_3∶7处理。在F_1∶1和F_3∶7基追比处理下,棉花地上部吸磷量和磷肥利用效率均表现为KTPP显著高于APP2,而APP1处于两者间。  【结论】  3种不同聚磷酸磷肥在石灰性土壤上对棉花的肥效表现为聚磷酸钾最优,其次为聚合度为2.3的聚磷酸铵,聚合度为1.8的聚磷酸铵效果略差。3种聚磷酸磷肥均以基追比1∶1施用棉花生物量积累和棉花磷肥利用率的效果最好。