生物炭连续还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响

以苏打盐碱土为供试土壤,设置0,3.0,7.5,12.0,16.5 t/hm² 5个梯度生物炭还田量,通过盆栽试验研究不同量生物炭连续多年还田对苏打盐碱水稻土养分及真菌群落结构的影响。结果表明：（1）不同量生物炭还田后,提高了土壤pH、有机质、速效钾、有效磷和全磷含量,土壤全氮和全钾含量呈现先增加后降低的趋势,对盐碱土起到了改良的效果。（2） Illumina MiSeq测序结果表明,还田量为7.5 t/hm²时,Aphelidiomycota、担子菌门以及链格孢属的相对丰度显著高于对照;还田量为12.0 t/hm²时,子囊菌门、毛霉亚门以及被孢霉属的相对丰度显著高于对照,相关分析显示土壤理化特性与菌门和菌属的相对丰度关系密切,表明生物炭通过调节土壤的理化特性,从而影响真菌的相对丰度。（3）生物炭还田处理对土壤真菌α多样性影响不显著,对土壤真菌群落结构产生一定的影响,其中高生物炭还田量处理对其影响更为显著。进一步利用冗余分析（RDA）研究影响群落结构变化的环境因子表明,全钾含量对群落结构影响最大。     

紫云英配施化肥对我国水稻产量效应的整合分析

定量分析我国不同条件下紫云英配施化肥对水稻产量的影响,为紫云英配施化肥模式在稻田的推广应用提供科学依据。以单施化肥为对照,通过搜集整理已发表的田间试验数据,运用整合分析(Meta-analysis)的方法,明确紫云英配施化肥对水稻产量的综合效应,量化分析了水稻种植模式、化肥配施比例、紫云英翻压量、施肥量、土壤理化性状对紫云英配施化肥增产效应的影响。结果表明:与单施化肥相比,紫云英配施化肥显著提高了水稻产量,增产率为4.47%(95%CI,3.16%～5.77%),其中单季稻增产率为4.89%(95%CI,3.01%～6.76%),双季稻增产率为4.06%(95%CI,2.26%～5.87%)。水稻增产率随化肥配施比例的增加呈逐渐上升趋势,当化肥配施比例≤0.4时,水稻减产4.58%(95%CI,-2.26%～-5.87%)。水稻增产率随紫云英翻压量增加呈先上升后下降趋势,以紫云英翻压量为22500～37500 kg/hm²时,增产率较高。稻田施氮量>180 kg/hm²、施磷量30～60 kg/hm²、施钾量60～120 kg/hm²时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高;土壤有机质含量<20 g/kg,土壤全氮含量<1.5 g/kg,土壤有效磷含量为10～20 mg/kg,土壤速效钾含量<50 mg/kg,土壤pH 6.5～7.5时,紫云英配施化肥的水稻增产率较高。综上所述,与单施化肥相比,紫云英配施化肥可显著提高水稻产量,且在土壤有机质、全氮含量较低,土壤pH偏中性条件下增产效果较好。紫云英配施化肥条件下,化肥减施20%～40%,紫云英翻压22500～37500 kg/hm²仍能保证水稻增产。     

棉秆生物质炭添加对棉田土壤理化性质及根际微生物群落结构的影响

以新疆滴灌棉田为研究对象,研究生物质炭施用对棉田土壤理化性质和棉花根际土壤微生物群落特征的影响。试验采集了不施生物质炭(CK)、施生物质炭3 t/hm²(BC1)、施生物质炭6 t/hm²(BC2)和施生物质炭9 t/hm²(BC3)4种处理棉花根际土壤,分析土壤理化性质和根际土壤微生物群落结构和组成的变化。结果表明,生物质炭施用后土壤pH和电导率分别下降了5.58% ~ 9.18%和5.38% ~ 18.04%;与CK相比,生物质炭施用使土壤有机质、全氮、全磷、碱解氮和有效磷含量均显著增加,且BC3增加效果最好,但生物质炭施用导致土壤钾含量显著降低。生物质炭施用显著降低了浮霉菌门(Planctomycetota)、芽单胞菌门(Gemmatimonadota)、厚壁菌门(Firmicutes)和被孢霉门(Mortierellomycota)相对丰度,但增加了子囊菌门(Ascomycota)、斯克尔曼氏菌属(Skermanella)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、毛壳菌属(Chaetomium)、头束霉菌属(Cephalotrichum)、金孢属(Chrysosporium)和拟棘壳孢属(Pyrenochaetopsis)的相对丰度。另外,生物质炭施用降低了根际土壤微生物多样性和细菌丰富度,但根际土壤真菌的丰富度提高。生物质炭施用显著影响根际土壤微生物特别是真菌的群落结构,电导率、速效钾和pH是根际土壤微生物群落的主要影响因子。研究表明,生物质炭施用可以改善棉田土壤理化性质进而影响根际土壤微生物群落组成和结构,9 t/hm²为本试验的推荐施用量。     

施肥及秸秆还田对砂姜黑土细菌群落的影响

利用Illumina平台Miseq高通量测序技术对小麦分蘖期砂姜黑土耕层土壤细菌进行高通量测序,结合相关生物信息学分析,探讨了不施化肥秸秆不还田(CK)、施化肥秸秆不还田(F)以及不施化肥秸秆还田(W)3种处理土壤细菌群落组成、多样性和结构的变化。结果显示,测序共获得14 873个OTUs,计173 323条读数,平均读长439 bp。砂姜黑土细菌优势门(相对丰度10%)为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes);优势纲(相对丰度10%)为α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteriia)和γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);优势属(相对丰度1%)共47个,3个处理中均有分布的优势属21个,F处理的细菌优势属的种类最多,为39个。相对丰度最大的门、纲和属分别是变形菌门(38.7%~43.1%)、α-变形菌纲(14.5%~18.1%)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)(4.6%~7.7%)。F处理细菌丰富度指数(Chao1指数和ACE指数)显著低于CK及W处理,W处理和CK处理土壤细菌丰富度指数无显著差异,与CK处理相比,F处理ACE指数降低22.8%。W处理土壤细菌Shannon多样性指数显著大于CK及F处理,W处理Shannon指数较CK处理提高4.1%,而F处理土壤细菌Shannon指数与CK处理无显著差异。F处理Simpson指数显著高于CK及W处理;F处理Simpson指数较CK处理提高38.1%,而W处理细菌Simpson指数最小,显著低于CK处理,较CK降低23.8%。分层聚类图显示在属的水平上,W处理和CK处理土壤细菌群落结构相似性较高,F处理与CK处理及W处理细菌群落结构差异较大。施化肥对土壤细菌优势类群组成、相对丰度及群落结构的影响大于秸秆还田,施化肥显著降低了土壤细菌丰富度,秸秆还田显著提高了土壤细菌的多样性。     

强还原土壤处理驱动的微生物群落稳定性与功能的关联性研究

为研究强还原土壤处理(Reductive soil disinfestation, RSD)对连作土壤微生物群落稳定性的影响,以及微生物群落稳定性变化与其功能的联系,以云南省石屏县连续种植多年的洋桔梗栽培土壤为研究对象,设置4个处理：对照(CK)；分别添加高碳氮比有机物料(C/N 122, 15 t.hm_^-2, SB),低碳氮比有机物料(C/N 19, 15 t.hm_^-2, BD),高、低碳氮比有机物料等质量混合(15 t.hm_^-2, SB+BD)的RSD处理。采用Biolog微平板法、定量PCR及高通量测序等技术手段分析了土壤微生物群落稳定性及碳、氮代谢功能。结果表明,与CK相比,RSD处理能够大幅降低细菌群落组成和丰度的稳定性,且SB+BD处理的影响较SB和BD处理强烈,但对真菌群落组成和丰度的稳定性无显著影响。同时,RSD处理能够显著提高细菌和真菌群落相互作用关系的稳定性,且SB和BD处理对其提升效果优于SB+BD处理。回归分析表明,土壤微生物群落的相互作用关系稳定性与其组分和丰度的稳定性关系密切。相关性分析显示,土壤微生物群落稳定性与其活性、碳代谢功能以及反硝化能力高度相关。综上,强还原土壤处理能够通过降低微生物群落组成和丰度的稳定性来提高类群间相互作用关系的稳定性,促进土壤微生物活性恢复和群落生态功能改善。     

减量化肥配施不同量紫云英对土壤磷素形态及水稻产量的影响

通过8年长期定位试验,以不施肥(CK)为对照,研究减量20%化肥配施22.5、30、37.5、45 t·hm~(-2)紫云英(CF_(0.8)G_(22.5)、CF_(0.8)G_(30)、CF_(0.8)G_(37.5)、CF_(0.8)G_(45))及单施化肥(CF)对豫南稻区土壤无机磷形态及水稻产量影响。结果表明:与不施肥相比,减量20%化肥配施22.5～45 t·hm~(-2)紫云英及单施化肥均显著增加土壤Al-P、Fe-P、Ca-P、O-P、有效磷、碱解氮、速效钾含量及水稻产量。减量20%化肥配施不同量紫云英(CF0.8G)较单施化肥提高土壤Fe-P、Al-P、Ca-P含量及组成比例,降低土壤O-P含量及组成比例。相关性分析、通径分析及逐步回归分析结果显示,土壤Fe-P为最有效磷源,土壤Al-P、Ca-P为缓效磷源,土壤O-P为非有效磷源。土壤Al-P、Fe-P、Ca-P与水稻产量及土壤无机磷、碱解氮呈显著或极显著相关性。减量20%化肥配施紫云英较不施肥处理水稻产量提高24.26%～26.01%,较单施化肥处理水稻产量提高3.75%～5.38%,以配施30 t·hm~(-2)紫云英处理水稻产量最高。综合考虑土壤磷素有效性、水稻产量及土壤养分,以减量20%化肥配施22.5～30 t·hm~(-2)紫云英效果较好。     

化肥减量配施有机肥对樱桃番茄土壤生物学特性 及产量、品质的影响

研究化肥减量配施有机肥对土壤酶和微生物以及樱桃番茄生长发育、产量与品质的影响,以明确樱桃番茄在南方黄壤下对化肥减量配施有机肥的响应,为樱桃番茄高产优质生产技术及土壤培肥提供参考。以樱桃番茄为研究对象,在施用菌棒有机肥5.0 t/hm² 的基础上共设置6 个处理,分别为CK(常规施肥)、T1(化肥减量10%)、T2(化肥减量20%)、T3(化肥减量30%)、T4(化肥减量40%)和T5(化肥减量50%)。结果表明:化肥减量配施有机肥分别平均提高了土壤酸性磷酸酶活性8.8%、蔗糖酶活性14.6% 和纤维素酶活性31.9%,降低过氧化物酶活性14.9%,而过量减肥(T4、T5)显著降低脲酶活性;化肥减量10% ～ 50% 配施有机肥,单穗果数分别增加20.8%、18.3%、17.3%、12.9% 和12.7%,产量分别提高10.6%、10.5%、8.4%、0.6% 和0.2%;改善樱桃番茄的品质,可溶性糖含量提高了0.9% ～ 8.2%、可溶性固形物含量提高了4.7% ～ 11.3%、维生素C 含量提高了1.3% ～ 3.5%,可滴定性酸含量降低了8.5% ～ 12.8%,糖酸比提高了1.0% ～ 2.5%。因此,在常规施肥的基础上化肥减量20 ～ 30%,同时配施5.0 t/hm² 有机肥为最适宜的养分管理策略。     

紫云英还田与化肥减量配施对土壤氮素供应和水稻生长的影响

【目的】紫云英还田替代化肥是我国南方稻田可持续生产的重要措施。研究紫云英与化肥减量配施比例对水稻地上部群体特征与土壤氮素供应的影响,以期为实现水稻绿色可持续生产提供理论依据。【方法】定位试验始于2008年,设置了7个处理,包括不施肥(CK),单施化肥(F100),紫云英还田22.5 t/hm2配施化肥用量的100%、80%、60%和40%(MVF100、MVF80、MVF60和MVF40),以及紫云英单独还田处理(MV),其中磷肥用量不变。在水稻分蘖盛期、孕穗期和成熟期采样,分析水稻茎蘖动态变化、干物质积累与转运、地上部氮素积累量、氮素吸收利用率及根层土壤无机氮含量,计算各处理稻田土壤氮素表观损失量。【结果】与CK相比,F100处理提高了土壤无机氮含量和地上部氮素积累量,进而增加了干物质积累量24.01%～35.35%;虽然提高了不同时期的茎蘖数,却增加了无效分蘖,降低了成穗率。与F100处理相比,MVF80处理显著增加了水稻孕穗期和成熟期的土壤无机氮含量,提高了地上部氮素积累量,促进了干物质向穗中的转运,从而使成熟期的地上部干物质积累量和氮素积累量分别提高了7.14%和18.74%,...     

氮肥减量施生物炭对水稻产量和养分利用的影响

为解决水稻生产过度依赖化肥及其环境和高效利用问题,探讨贵州黄壤稻田科学施用生物炭。在贵州省思南县典型黄壤稻田开展氮肥不减量(T0)和氮肥减10%施2.5 t/hm²(T1),氮肥减20%施5.0 t/hm²(T2),氮肥减30%施7.5 t/hm²(T3),氮肥减40%施10.0 t/hm²生物炭(T4)和不施肥对照(CK)共6个处理3次重复田间小区随机区组试验,研究了氮肥减量施生物炭对水稻产量、产量构成和氮磷钾养分吸收利用的影响。结果表明,氮肥减量施生物炭显著影响贵州黄壤稻田水稻产量、产量构成、地上部氮磷钾积累量和利用效率。水稻产量和氮磷钾积累量随氮肥减量和生物炭用量增加先增大后减小。2019年、2020年和2021年水稻实际产量和理论产量均分别以T2、T3和T2最高,较T0分别显著增产16.04%,17.94%和14.73%以及55.72%,64.08%和118.91%,水稻籽粒N、P₂O₅和K₂O积累量、偏生产力、农学效率、表观利用率和收获指数均较高,是较好的氮肥减量施生物炭处理。产量—施生物炭量回归方程和极值分析表明,2019年、2020年和2021年氮肥分别减量21.76%,24.60%和19.00%(即32.64,36.90,28.50 kg/hm²)施生物炭量5.44,6.15,4.75 t/hm²时水稻产量最高(分别为7.80,8.57,8.03 t/hm²),较T0分别增产22.52%,18.78%和13.74%。氮肥减量施生物炭显著提高氮磷钾化肥利用率,但导致化肥+生物炭磷和钾利用率降低,因此,贵州黄壤稻田施生物炭时应氮磷钾化肥同步减量,降低比例以氮磷钾减量19.00%~24.60%,施生物炭5.00~6.25 t/hm²为宜。研究结果对指导贵州黄壤稻田氮磷钾化肥减量和施生物炭具有重要指导意义。     

秸秆还田与氮肥运筹对农田土壤可溶性氮组分的影响

为探究秸秆还田配施氮肥对农田土壤可溶性氮转化特征的影响,研发东北冷凉区土壤氮素供应能力提高的秸秆还田技术,采用田间连续定位试验,对比分析了秸秆还田方式(不还田、粉碎翻压还田、堆腐旋耕还田)与氮肥运筹(N180、210、240kg/hm²;氮肥基施、氮肥后移)作用下农田土壤无机氮(IN)、可溶性有机氮(DON)及可溶性全氮(DTN)的动态变化。结果表明,秸秆还田配施氮肥影响农田土壤可溶性氮组分含量,其作用行为受秸秆还田方式、施氮模式和生育时期的多重制约。秸秆还田配施低量氮肥(N180kg/hm²)土壤IN和DTN均低于无秸秆处理,而配施高量氮肥(N240kg/hm²)时高于无秸秆处理;秸秆还田土壤DON于生育前期(播种-拔节期)较无秸秆处理显著增加,而在生育中后期无规律性变化。随着施氮量增加,秆还田土壤IN和DTN显著增加,而DON仅于春玉米旺盛生长期(拔节期-灌浆期)显著增加。随着生育期推进,除秸秆堆腐旋耕还田土壤DON呈三峰曲线变化外,秸秆还田土壤IN、DON和DTN均呈双峰曲线变化,且峰值越来越低。由此可见,在东北农业产区,N210kg/hm²用量下秸秆粉碎翻压还田配施15％氮肥的秸秆还田技术具有优化氮素管理、提高土壤肥力的潜力。