基于宏基因组测序解析长刺蒺藜草入侵对根际土壤氮循环的影响

为揭示外来入侵植物长刺蒺藜草 Cenchrus longispinus对氮素高效利用的微生态机制,利用宏基因组测序技术分析长刺蒺藜草、狗尾草 Setaria viridis、披碱草 Elymus dahuricus三种杂草根际土壤及对照中参与氮循环的微生物类群及功能基因差异。结果显示,长刺蒺藜草入侵显著增加了根际土壤中全氮和硝态氮含量,显著降低了土壤水溶性氮含量;长刺蒺藜草根际土壤中链霉菌属Streptomyces、红色杆菌属 Rubrobacter、硝化螺旋菌属 Nitrospira及类诺卡氏菌属 Nocardioides微生物丰度与其他3个处理之间差异显著,并与根际土壤中硝态氮含量显著相关;长刺蒺藜草根际土壤中微生物的氮代谢功能基因nasB和nifK丰度与对照之间差异显著,且与根际土壤中硝态氮含量显著相关。推测长刺蒺藜草入侵通过增加根际土壤中链霉菌属、红色杆菌属和类诺卡氏菌属微生物丰度影响根际土壤的氮代谢过程,通过减少 nasA基因丰度降低硝酸盐同化速率,其根际土壤有少量nifK固氮基因,表明其有一定的固氮能力。     

作物秸秆对黄瓜衰老中根系活力和叶片氮代谢的影响

以‘津优4号’黄瓜为试验材料,研究施用不同作物秸秆对衰老过程中黄瓜根系活力和叶片氮代谢关键酶、叶片氮素含量及可溶性蛋白含量等影响。结果表明,与对照相比,作物秸秆还田不仅显著提高了黄瓜的根系活力、叶绿素含量和叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶的活性,降低了谷氨酸脱氢酶活性,而且还降低了叶片铵态氮的含量（15．6μg·g－1）,提高了叶片硝态氮、可溶性蛋白及游离氨基酸的含量,有效地保持较高的氮代谢水平,延缓了黄瓜的衰老。其中施用玉米秸秆效果最好,黄瓜的根系活力、硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量分别比对照提高了23．4％、33．3％、18．7％,其次为花生秸秆,硝酸还原酶活性比对照提高了10．8％,施用稻壳效果不明显。     

局部根区滴灌与穴施尿素对土壤氮素空间分布的影响

为研究节水灌溉条件下穴施尿素、滴灌施肥对土壤铵态氮、硝态氮和碱解氮运移的影响,2019年在甘肃农业大学遮雨棚内开展施肥与灌溉试验,采用穴施尿素和滴灌施肥两种施肥方式,施纯氮量240 kg·hm^-2和180 kg·hm^-2,充分灌溉量和局部根区滴灌量分别是14 L和7 L。测定在距离滴头水平30 cm、垂直40 cm范围内土壤铵态氮、硝态氮和碱解氮含量,分析施肥与灌溉后土壤氮素转化及迁移特征。结果表明,土壤硝态氮更容易随灌水发生水平迁移,而土壤铵态氮更容易向土壤纵深迁移。土壤氮素含量的空间变异大小依次为:硝态氮>铵态氮>碱解氮;土壤硝态氮、铵态氮和碱解氮含量的平均变幅分别为32%～40%、26%～37%和6%～12%。局部根区滴灌土壤硝态氮含量的空间变幅比充分灌溉减小16%～20%。穴施尿素土壤铵态氮含量的空间变幅比滴灌施肥减小12%～28%。穴施尿素和局部根区滴灌调控土壤氮素转化速率,赋予肥料养分缓释性能,从而提高土壤氮素供应能力。因此,穴施尿素结合局部根区滴灌是较优的施肥与灌溉方式。     

水分胁迫对设施延迟栽培葡萄根际土壤有机氮及土壤酶活性的影响

为探讨不同水分胁迫条件下设施栽培葡萄根际土壤基本理化性质与有机氮组分及土壤酶活性的变化规律,并分析三者之间的相关关系,为甘肃河西地区设施延迟栽培葡萄制定合理的胁迫灌溉模式提供一定的参考依据。采用水分胁迫单因素完全随机试验设计,运用Bremner法测定着色成熟期葡萄根际土层中有机氮组分含量及土壤基本理化性质、全生育期土壤酶活性在不同水分胁迫(中度W1、轻度W2、充分供水W3)下的变化特征。结果表明:(1)全生育期中度和轻度水分胁迫对设施延迟栽培葡萄根际土壤全氮、铵态氮、全磷、有机质以及有机碳无显著影响,却降低了葡萄根际土壤微生物生物量碳、氮含量;新梢生长期和果实膨大期土壤硝态氮和速效磷含量分别为12.06 mg·kg-1和28.88 mg·kg-1,显著低于充分供水处理。(2)中度和轻度水分胁迫对葡萄全生育期根际土壤过氧化氢酶活性无显著性影响,而对果实膨大期和着色成熟期的脲酶、蔗糖酶含量均呈现不同程度的抑制效果。(3)各处理有机氮组分的含量大小顺序为非酸解态氮酸解氨基酸态氮酸解铵态氮酸解未知态氮酸解氨基糖态氮;轻度和中度水分胁迫均有助于葡萄根际土壤酸解总氮的积累,比对照分别提高21.16%和10.34%。(4)相关分析表明,蔗糖酶与生物量碳呈显著正相关;RDA分析显示硝态氮、铵态氮为影响土壤有机氮组分变化的最主要环境因子,全氮次之。     

胡杨、梭梭群落土壤理化性质及其相互关系

结合野外调查取样与实验室测定等手段,比较研究了新疆艾比湖湿地自然保护区裸地、梭梭与胡杨样地0～10 cm、10～30 cm、30～50 cm土层土壤氮素含量特征及土壤理化性质.结果表明:裸地、梭梭和胡杨样地内的土壤有机质、硝态氮、铵态氮、亚硝态氮与碱解氮均随着土层深度的增加而递减,具有表聚性特点.土壤中3种无机氮的含量为:硝态氮＞亚硝态氮＞铵态氮,硝态氮最高达到7.512 mg·kg-1,铵态氮最高仅为0.815 mg· kg-1,故硝态氮是土壤无机氮的主要赋存形式.同一土层胡杨氮素总含量高于裸地和梭梭,其有机质含量最高(均值为11.852 g·kg-1).相关分析表明,除铵态氮外,有机质与全磷和其他氮素间呈显著相关.pH与其他土壤理化性质及氮素含量间均呈不显著相关,碱解氮与土壤理化性质(除pH与电导率外)及其他氮素间均呈极显著相关(P＜0.01).     

三江源区土地利用方式对土壤氮素特征的影响

以三江源区曲麻莱县高寒草甸草原、退化高寒草甸草原、退化高寒草原和人工草地4种土地利用方式为研究对象,研究了不同土地利用方式的土壤全氮、有效氮、铵态氮、硝态氮、无机氮总量及比例,结果表明:4种利用方式土壤的氮素含量均处于较低水平,在0~10 cm土层,土壤全氮与有效氮含量表现出相似的规律性,人工草地最高,退化高寒草甸草原最低。与高寒草甸草原相比,退化高寒草甸草原0~10 cm土层全氮和有效氮含量分别降低了52.4%和76.2%,而10~40 cm土层的全氮和有效氮含量却明显增加。对土壤铵态氮和硝态氮含量的研究结果进一步表明,研究区域土壤中无机氮以硝态氮为主,退化导致0~10 cm土层的铵态氮和硝态氮含量降低,退化和人工种植均导致0~10 cm土层硝态氮含量明显降低,而10~20 cm和20~40 cm土层的硝态氮含量明显升高,且这两个土层之间差异不显著,40~60 cm土层又明显降低。因此,退化和人工种植均导致土壤硝态氮沿土壤剖面淋溶下移,并且淋溶主要发生在0~40 cm深度的土壤中。土壤无机氮总量与硝态氮表现出相似的规律性,对土壤无机氮总量和比例的研究也表明退化加剧了土壤氮素的矿化过程。     

川西北草地沙化对土壤可溶性有机氮及酶活性的影响

为探究草地沙化对川西北高寒草地土壤可溶性有机氮及酶活性的影响,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地可溶性有机氮、脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶及精氨酸脱氨酶的变化特征。结果表明:随草地沙化程度加剧,土壤脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶及精氨酸脱氨酶活性显著降低。与未沙化草地相比,重度沙化草地0~20cm土层脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶及精氨酸脱氨酶活性分别降低了40.54%、30.68%、39.85%和44.00%;土壤可溶性有机氮随沙化程度增加呈下降趋势,相较于未沙化,轻度沙化、中度沙化和重度沙化草地土壤可溶性有机氮含量分别下降了22.36%、48.72%和67.77%,且0~20 cm土层变化最为显著。相关分析结果表明,酶活性与土壤氮素呈极显著正相关;硝酸还原酶与铵态氮、硝态氮、微生物量氮和可溶性有机氮的相关系数最高,分别达到0.868、0.850、0.789和0.701。     

干旱地区棉田连作对土壤氮素含量及氮转化速率的影响

为研究干旱地区棉田不同连作年限对土壤氮素含量和氮转化速率的影响,选取新疆艾比湖流域内精河县托托乡和农五师91团0、1、5、10、20 a和30 a棉田为研究对象,以棉田连作下土壤理化性质变化为基础,结合土壤氮素含量和氮转化速率,定量研究了连作棉田土壤氮转化速率变化规律及生态驱动因素。结果表明：（1）旱区连作棉田土壤硝态氮为无机氮主要组成,不同连作年限中土壤硝化作用均能将铵态氮转化为硝态氮,年限间差异不显著且硝态氮总量普遍偏低（平均为5.56±0.28 mg·kg^-1）;土壤碱解氮含量均显著低于未开垦土壤,仅为对照样地的16.37%～28.40%（P<0.05）,土壤铵态氮和亚硝态氮含量随着连作年限的增加逐渐达到动态平衡。（2）连作初期会降低土壤硝化和反硝化速率,连作10 a旱区棉田土壤硝化率和反硝化率均降到最低（分别为23.62±1.45 μg·kg^-1·h^-1和5.673±4.632 μg·kg^-1·h^-1）,至连作后期显著增加。（3）土壤pH值对土壤硝化速率和反硝化速率的影响最大（总效应分别为0.5310和0.6516）,土壤硝化率和反硝化率分别在土壤pH值达到阈值范围（8.37和8.01）时达到最大值（91.333 μg·kg^-1·h^-1）和最小值（19.271 μg·kg^-1·h^-1）;土壤水分是影响反硝化作用的第二重要因子。     

棉隆熏蒸联合生物炭和沸石对土壤微生态及土传病原菌的影响

采用室内培养法研究棉隆熏蒸后添加常用剂量的生物炭和沸石对土壤微生态和土传病原菌的影响。结果表明：与对照相比,各处理土壤硝态氮的含量均显著增加。与仅棉隆熏蒸相比,熏蒸后添加沸石处理土壤硝态氮含量显著增加6.29%～11.74%。棉隆熏蒸后添加生物炭处理在培养期结束时土壤有效磷、速效钾、有机质含量以及电导率显著增加,土壤酸碱度降低,效果优于添加沸石处理。此外,与对照相比,棉隆熏蒸后添加生物炭还可提高土壤过氧化氢酶(5.68%～14.51%)和蔗糖酶(3.71%～12.08%)的活性。棉隆熏蒸后添加沸石的处理其土壤酶活性在培养期结束时和对照、仅棉隆熏蒸处理间无显著差异。对土壤微生物的分析结果表明,与仅棉隆熏蒸相比,棉隆熏蒸后添加生物炭和沸石处理其细菌数量显著增加3.49%～33.95%,真菌数量呈现先降低后增加的趋势。对病原菌数据分析表明,棉隆熏蒸后添加生物炭和沸石均可提高对镰刀菌和疫霉的防治效果,但沸石防治效果更好、更持久,培养期结束时对镰刀菌和疫霉的抑制率高达89.29%和72.58%。我们的研究结果表明棉隆熏蒸土壤后添加生物炭和沸石可提高土壤养分,改善土壤微生态环境,同时加强对病原菌的...     

不同供氮水平对芸豆碳氮代谢平衡的影响

采用盆栽土壤基施0、15、30 kg·hm-2三个氮素水平试验,研究了芸豆荚果形成后不同氮素水平下叶片和荚果的碳、氮代谢主要酶活性以及抗氧化酶系活性的变化。结果表明,芸豆荚果形成后,随着土壤供氮水平的增加,荚果的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性、多酚氧化酶活性、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性逐渐增强;叶片的蔗糖合成酶活性、蔗糖磷酸合成酶活性、硝酸还原酶和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶活性大于同一供氮水平荚果的活性;且荚果的总可溶性糖和可溶性蛋白含量高于叶片;叶片的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的活性与荚果的蔗糖磷酸合成酶和硝酸还原酶活性呈显著相关性。由此可以得出,源器官是芸豆植株的代谢活跃中心,而库器官成为植株的生长中心,且后者的碳、氮代谢过程主要受前者的调控。     

Involvement of heme synthesis in the growth stimulation of maize seedlings by 5‐aminolevulinic acid

The growth of maize seedlings was stimulated by shoot‐applied 5‐aminolevulinic acid 2 days after treatment at 90 and 120 μmol L^?1. The effects of 5‐aminolevulinic acid on the activity of nitrate reductase (EC 1.6.6.2) and nitrite reductase (EC 1.7.7.1) and the chlorophyll, ammonium, heme and total free amino acid content were investigated by using maize seedlings to clarify the involvement of nitrogen metabolism and heme synthesis in the growth stimulation. 5‐Aminolevulinic acid increased the level of nitrate reductase activity at 90 μmol L^?1 and the ammonium and heme content at 90 and 120 μmol L^?1 2 days after treatment. The total amino acid content increased by 90 and 150 μmol L^?1 5‐aminolevulinic acid 2 and 3 days after treatment, respectively. However, no significant change was observed in the activity of nitrite reductase or the chlorophyll content after the 5‐aminolevulinic acid treatment. These results suggest that the enhancement of nitrogen metabolism by nitrate reductase activation is involved in the 5‐aminolevulinic acid‐induced stimulation of maize seedling growth. The activation of nitrate reductase might be related to an increase in the heme content following the 5‐aminolevulinic acid treatment.     

Influence of some biologically active compounds on microbial activity and on the availability of plant nutrients in soils. II. Nitrapyrin,dazomet, 2-chlorobenzamide and tributyl-3-chlorobenzylammonium bromide

The effect of the nitrification inhibitor nitrapyrin (2-chloro-6-trichloromethylpyridine), the soil partial sterilant dazomet (tetrahydro-3,5-dimethyl-1,3,5-thiadiazine-2-thione), the quaternary ammonium growth retardant tributyl-3-chlorobenzylammonium bromide, and the pre-emergent herbicide 2-chlorobenzamide on total microbial activity and available plant nutrient content of an acid and an alkaline soil during an incubation period of 6 weeks under aerobic conditions has been studied in comparison with untreated soils. The compounds were incorporated with the soils at normal application rates. At intervals determinations were made of carbon dioxide liberated, the content of ammonium and nitrate nitrogen and of some available plant nutrient mineral elements. All four compounds were found to influence these quantities. Nitrapyrin increased carbon dioxide production throughout and dazomet did so after initial depression. 2-Chlorobenzamide and the growth retardant reduced carbon dioxide liberation especially in the early stage of incubation. All the compounds retarded nitrification in both soils; an increase in ammonium nitrogen resulted in treated soils except in the alkaline soil containing the growth retardent, where ammonification was also reduced. A reduction in the content of available mineral nutrient elements was usually found suggesting interference with the biological oxidation of these elements to less available forms. However, available manganese was increased by dazomet, as were available iron and manganese by the growth retardent and 2-chlorobenzamide.     

土壤熏蒸剂棉隆联合太阳能消毒防治草莓土传病害效果及经济效益分析

太阳能消毒技术在世界范围内广泛使用, 由于其经常受到气候差异的影响导致效果不稳定, 通常与其他措施结合以加强防治效果。种植前采用土壤熏蒸是土传病害的有效预防策略, 本研究通过监测土壤温度、理化性质、土传病原菌、草莓植株长势、产量和分析经济效益, 评价了不同浓度的土壤熏蒸剂棉隆和太阳能消毒联合处理对草莓土传病害的防治效果及经济效益分析。种植前棉隆熏蒸和太阳能消毒处理不仅能很好地控制土传病害, 其对镰刀菌属、疫霉属的抑制率分别为64.41%~84.75%、51.59%~86.94%, 而且显著提高了草莓的产量, 增产率为79.9%~99.4%;联合处理的成本较单独太阳能消毒处理仅增加约3.29%~13.17%, 但净收入增长率高达49.77%~66.28%。因此, 在草莓土传病害管理中, 土壤熏蒸与太阳能消毒处理相结合, 可以降低作物感染土传病害的风险, 保证作物稳定高产。     

土壤熏蒸剂研究进展

土壤熏蒸剂可有效防治土传病虫害,但效果最好的熏蒸剂溴甲烷由于破坏臭氧层,已被禁止用在农业上(必要用途豁免除外)。碘甲烷、氯化苦、异硫氰酸甲酯、1,3-二氯丙烯、二甲基二硫、硫酰氟、棉隆及威百亩是国际上已经登记使用的土壤熏蒸剂;甲酸乙酯、乙二腈、糠醛、丙烯醛是有希望开发为新的土壤熏蒸剂品种。国内已经商品化的土壤熏蒸剂品种有4种,分别为氯化苦、威百亩、棉隆和硫酰氟,二甲基二硫正在登记当中。本文系统综述了上述熏蒸剂在应用、环境行为等方面的研究进展,在未来一段时间内,氯化苦、棉隆及威百亩将会占据着国内土壤熏蒸剂的主要市场。二甲基二硫的登记也将会改善国内熏蒸剂品种匮乏的局面。     

二甲基二硫与氯化苦联合熏蒸防治山药土传病害效果及生物安全性评价

为明确二甲基二硫(dimethyl disulfide, DMDS)与氯化苦(chloropicrin, CP)联合熏蒸对江西黏重土壤条件下山药土传病害的防控效果及生物安全性,选择土质黏重的连作红壤旱地进行熏蒸试验。结果表明,DMDS和CP联合熏蒸对枯萎病和立枯病的防效为90.56%,对根系生长旺盛期吸收根根结线虫病的防效为99.61%,对收获期块茎根结线虫、根腐线虫病的防效为88.70%。解除胁迫后20～120 d,熏蒸处理山药根际土壤微生物总量与空白对照(CK)差异不显著,但真菌/细菌、真菌/放线菌比值显著低于CK(P<0.05),芽胞杆菌数量显著高于CK(P<0.05)。熏蒸处理山药出苗率与CK没有显著差异;山药齐苗期蔓基直径和藤蔓鲜重分别为3.40 mm和76.08 g,甩蔓盛期叶片叶绿素相对含量(SPAD)为52.56,均显著高于CK(P<0.05);收获期商品薯产量为21 292.86 kg/hm²,显著高于CK。综上,DMDS和CP联合熏蒸对江西黏重土壤条件下山药土传病害均具有良好的防病效果,对山药和土壤微生物安全,增产效果显著。     

50%氯溴异氰尿酸可溶粉剂土壤处理对作物土传病害防控效果研究

熏蒸剂因其较高的生物活性和广谱性而被广泛用于防治土传病害、杂草和线虫等,但其同时对土壤中的微生物也不可避免地会产生一定影响。土壤微生物作为土壤健康状况的评判标准之一,数量庞大,种类丰富,且在养分循环及元素转换等过程中均发挥着重要作用,因此研究熏蒸剂对土壤微生物的影响极为必要。文章阐述了氯化苦、棉隆、威百亩及二甲基二硫等几种常用熏蒸剂对土壤中微生物数量、多样性、群落组成结构、优势菌群以及氮循环功能微生物等的影响,旨在为理解熏蒸后土壤微生物的演替提供理论基础。经文中所列出的6种熏蒸剂熏蒸处理土壤后,土壤微生物的多样性均在短期内出现下降,其群落组成结构发生较大变化,且氮循环功能微生物在短期内受到明显抑制。     

不同形态氮素营养对水稻抗旱性影响的研究

采用溶液培养方法,在不同水分胁迫强度下,分析不同氮素形态(铵态氮、硝态氮、铵硝混合态氮)对水稻生长状况与水分关系的影响.结果表明:在轻度水分胁迫(5%PEG,约相当于-0.05 MPa)条件下,供铵和供铵硝混合态氮水稻生物量高于正常水分条件下的相应供氮形态处理,说明适度水分胁迫可以刺激这2种供氮形态水稻的生长;在重度水分胁迫(10%PEG,约相当于-0.15 MPa)条件下,仅供铵态氮水稻生物量高于正常水分条件下的相应供氮形态处理.此外,在水分胁迫条件下,供铵态氮水稻根系总长、根表面积和根系体积受水分胁迫影响不明显.重度水分胁迫条件下,供铵态氮水稻单位茎截面积的伤流液流速、水分利用率等都显著高于其他供氮形态水稻.因此,与其他氮素形态相比,供应铵态氮可以增强水稻在干旱环境下的生长.