九龙坡花椒种植区地形、土壤肥力与花椒产量的关系

为了解九龙坡花椒种植区土壤养分状况及该区地形因子、土壤肥力因子与花椒产量的关系,为科学合理制定花椒高效施肥措施提供理论依据,本研究采用田间调查研究和室内分析的方法,研究了九龙坡花椒种植区低、中、高产区的海拔、坡度及土壤pH、有机质、大量微量元素含量和交换性能的变化特征,及其与花椒产量的关系。研究结果表明：九龙坡花椒普遍种植于200~500 m海拔范围,高产区集中在300 m左右的海拔;从低产区到高产区坡度略有增加,但未达显著水平。土壤均属酸性土,pH<6.5。土壤肥力总体属高水平范围,但各养分因子差异很大,其中土壤阳离子交换量（CEC）、有效磷、有效钙、有效镁、有效铁、有效锰、有效铜、有效锌含量丰富,分别为27.2 cmol（+）·kg^-1、35.2 mg·kg^-1、3 289.8 mg·kg^-1、271.8 mg·kg^-1、48.6 mg·kg^-1、62.1 mg·kg^-1、1.5 mg·kg^-1、4.5 mg·kg^-1;有机质、碱解氮、速效钾、交换性酸属适中水平,分别为19.1 mg·kg^-1、114.9 mg·kg^-1、107.0 mg·kg^-1、8.1 cmol（+）·kg^-1;水溶性硼缺乏,为0.28 mg·kg^-1。相关分析表明花椒产量与有效钙、CEC、pH、有效锰、水溶性硼呈显著正相关;通径分析结果表明有效钙、CEC、交换性酸、有效铜、有效铁、有效锌是影响花椒产量的主要因子,逐步回归分析构建了有效钙（X₆）与花椒产量（Y）的最优回归线性方程：Y=11.693+0.003X₆。综上所述,九龙坡花椒种植区土壤养分失衡较为严重,施肥应注重养分的平衡,增施有机肥,改善土壤理化性状,治理土壤酸化。     

北方耕地和蔬菜保护地土壤磷素状况研究

以北方一般耕地和蔬菜保护地为供试土壤 ,研究了不同种植条件下土壤磷素状况 ,蔬菜保护地土壤磷素的空间分布特性。结果表明 ,蔬菜保护地土壤全磷、无机磷、有机磷、Olsen-P的平均含量是一般耕地土壤的 2.7～14.0倍 ,土壤Olsen P占全磷的比率 ,Ca₂-P ,Ca₈-P ,Al-P占土壤无机磷的比率显著高于一般耕地土壤。蔬菜保护地土壤各形态磷素主要积累在 0～20cm土层 ,并随土层深度的增加各形态磷素的含量逐渐降低 ,各土层Olsen-P ,Ca₂-P ,Ca₈-P ,Al-P含量降低幅度明显高于Fe-P ,O-P ,Ca₁₀-P含量的降低值     

种植年限对设施菜田土壤剖面磷素累积特征的影响

以山东寿光集约化设施菜田为研究对象,分析了不同种植年限设施菜田土壤磷素投入和土壤磷素累积的差异,比较不同种植年限土壤剖面中无机磷、有机磷、Olsen-P和CaCl2-P含量的变化特征。结果表明：磷素过量积累是设施菜田的显著特征,主要由于有机肥以粪肥投入为主,复合肥中P素比例偏高,收获作物带走量仅占磷素投入的7.2%;随着种植年限增加,P素累积现象明显,过量的磷素盈余导致了土壤剖面中不同形态磷含量的上升,其中以无机磷尤其明显;用来表征土壤有效磷指标的Olsen-P与CaCl2-P有显著的相关性,研究区域中当土壤（Olsen-P）达到80.7mg·kg-1时,土壤CaCl2-P开始显著升高,增大了设施菜田磷素淋溶风险。     

洪泽湖地区麦稻两熟农田及杨树林地降雨径流对地下水水质的影响

农业氮磷养分流失已经成为地下水污染的重要原因之一,为了探究和比较麦稻两熟农田和杨树林地氮磷流失对地下水的影响,本文在洪泽湖河湖交汇区设置农田和杨树林监测小区和监测井,进行了为期1年的地表养分流失和地下水水质监测。结果表明：1）林地雨前雨后表层土壤含水量均小于麦田,麦田土壤含水量较雨前平均提高8.95%,林地提高4.05%。2）麦田和杨树林地表层土壤硝态氮、铵态氮及有效磷流失总量分别为63.53 mg·kg^-1、5.61 mg·kg^-1及57.43 mg·kg^-1和16.78 mg·kg^-1、2.45 mg·kg^-1及0.73 mg·kg^-1,稻季田面水硝态氮、铵态氮、可溶性磷和颗粒态磷流失总量为8.32 mg·L^-1、27.44 mg·L^-1、2.39 mg·L^-1和2.99 mg·L^-1,监测期内杨树林氮磷流失总量明显低于农田。3）农田表层养分流失量与降雨量存在密切关系,基本随降雨量增大呈对数增长,而杨树林几乎不受降雨影响。4）农田产生径流的理论最小降雨量（麦田：3.3 mm;稻田：4.2 mm）远小于杨树林地（22.8 mm）,麦田铵态氮、正磷酸盐浓度,稻田和杨树林地总氮、硝态氮、铵态氮、总磷、可溶性磷、正磷酸盐浓度与降雨量存在显著相关性。5）农田径流中养分浓度与地下水氮磷含量存在显著相关性（P<0.05）,而杨树林地地下水氮磷含量保持在相对稳定水平,与径流中养分浓度无明显相关性。与农田相比,林地能够更好地控制径流养分流失,缓解地下水污染,有利于农业面源污染的控制。     

施肥对青岛市设施蔬菜产量、净产值及土壤环境的影响

为进一步提高设施蔬菜的施肥效率, 减少肥料成本和对环境的污染, 对青岛市设施蔬菜施肥状况及其对产量、净产值和土壤环境的影响进行了研究。结果表明, 设施黄瓜和番茄氮、磷、钾肥施用均明显过量。黄瓜N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 841.5 kg·hm^-2、864.0 kg·hm^-2和1 978.7 kg·hm^-2, 番茄N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 436.7 kg·hm^-2、833.6 kg·hm^-2和1 643.7 kg·hm^-2。施肥中有机/无机肥料养分比例较为合理, 重视了有机肥的施用。年度施用N、P₂O₅、K₂O量及其总量对年度蔬菜产量、净产值有明显影响, 存在着线性方程关系。随着年度施氮量的增加, 土壤NO₃^--N含量明显增加, 31.4%的农户设施蔬菜田土壤NO₃^--N含量居高和较高水平。土壤速效磷含量随年度施磷量的增加而增加, 74.3%的农户设施蔬菜田土壤速效磷为高水平。68.6%的农户设施蔬菜田土壤为酸性和微酸性, 有向酸性发展的趋势。生产中应适量减少氮、磷和钾肥投入, 推广测土配方施肥、水肥一体化、秸秆生物处理等技术, 促进青岛市设施蔬菜生产的可持续发展。     

猪粪等有机肥料中磷素养分循环再利用的研究

本文研究了有机肥料包括4种猪粪,两种半粪和鸡粪中磷素养分的含量。转化及水稻对它们的吸收利用特点。结果表明这类有机肥料中磷素的55—80%为无机态,它们和无机磷肥一样施入土壤后其磷素迅速被微生物(或化学)固定。盆栽试验表明,水稻能逐步吸收利用其中的磷素,且与对无机磷肥中磷素的吸收利用一样,于7月水稻生育旺期达到高峰,二者趋势甚为一致。有机肥施入土壤在分解过程中,用0.5mol L^-1NaHCO₃提取土壤,溶液中的活性有机磷不能用钼兰法直接比色测出,但可被作物迅速利用。有机肥与化学磷肥磷有效性相近,等效值接近1。但前者生产水稻干物效率要高,这与其中所含微生物、有机成分及多种营养元素有关。     

施磷对玉米吸磷量、产量和土壤磷含量的影响及其相关性

为了给玉米磷高效利用提供理论依据, 在低磷土壤(Olsen-P 4.9 mg·kg^-1)上, 通过田间试验, 研究了施磷0(T₀)、50 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₁)、100 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₂)、200 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₃)、1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2(T₄)对两个玉米品种"鲁单9002" (LD9002)、"先玉335"(XY335)的产量、磷素吸收利用及根际磷动态变化的影响。结果表明: 两玉米品种根际土、非根际土速效磷含量在不同生育时期都表现为T12O₅)·hm^-2的T₃处理非根际土转化为根际土土壤磷的量最大, 同时玉米生物量、产量、磷转移量也达到最高, 而施磷1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理玉米生物量、产量与中磷水平相比没有显著增加, 但植株吸磷量较高。XY335的花后磷转移量小于LD9002。相关分析表明, LD9002根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶吸磷量之间显著相关, 以播种后79 d与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关系数最高; 而XY335根际土、非根际土速效磷含量与茎、叶磷浓度之间显著相关, 在播种后47 d期间与茎、叶磷浓度、吸磷量、生物量、产量之间的相关性最好。因此, 在低磷土壤上, LD9002和XY335分别在播种后79 d和47 d时是植株对磷的敏感期, 可以通过测试根际土、非根际土速效磷含量来反映土壤的供磷状况; LD9002在79 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为54.95 mg·kg^-1、32.99 mg·kg^-1, XY335品种在47 d时最大吸磷量需要的根际土、非根际土速效磷含量分别为51.24 mg·kg^-1、35.35 mg·kg^-1; 施磷量1 000 kg(P₂O₅)·hm^-2处理两品种玉米产量、生物量、磷积累量与施磷量100~200 kg(P₂O₅)·hm^-2处理没有显著差异。     

设施菜田土壤呼吸速率日变化特征分析

研究设施菜田土壤呼吸速率日变化特征对于了解CO₂排放对环境和作物生长的影响十分重要。本研究采用CO2红外分析仪 动态箱法在2009年秋冬季和2010年冬春季监测了不同有机肥和氮肥处理下设施菜田土壤呼吸速率的日变化特征。结果表明: 施用有机肥和秸秆明显提高设施菜田土壤呼吸速率, 尤其是在高氮投入下, 鸡粪和小麦秸秆混施土壤呼吸速率明显高于其他处理; 不同季节各处理土壤呼吸速率的日变化特征基本一致, 土壤呼吸速率的最大值出现在14:00-17:00; 随着温度升高, 土壤呼吸速率逐渐增加, 但是过高的温度和CO₂浓度均会抑制土壤呼吸速率; 上午8:00-11:00测定的土壤呼吸速率值与土壤呼吸速率日平均值基本一致, 可采用上午8:00-11:00土壤呼吸速率的观测值评估设施菜田CO₂的排放量; 施肥、温度和温室内近地面CO₂浓度是影响不同季节土壤呼吸速率日变化的主要因素, 合理调控对于实现设施蔬菜的可持续发展具有重要意义。     

影响水稻土磷素扩散的某些因素

晚近的研究表明,土壤养分供应大致通过三个途径:即质流、扩散和根系截获.并认为NO₃^-、Ca⁺⁺、Mg⁺⁺等营养离子主要通过质流,而磷、钾、铵则主要通过扩散.因此,土壤中磷的扩散是判别土壤磷素供应和提高磷肥效率的重要指标.然而,由于影响磷扩散的土壤因素很多,所以在鉴别某一土壤的磷素供应,或研究如何进一步发挥磷肥肥效时,必须首先了解影响土壤中磷素扩散的一些因素.本文即为此目的对三种不同类型水稻土中的磷素扩散及其影响因素进行了初步研究.     

长期定位施肥对碱性紫色土磷素迁移与累积的影响

在25年稻麦轮作长期定位施肥试验点上,开展了碱性紫色土水旱轮作种植制不同施肥处理土壤剖面全磷、速效磷迁移和累积以及耕层土壤全磷、速效磷随时间的变化规律研究。结果表明,单施无机磷肥土壤磷可迁移至100 cm土层,Olsen-P可迁移至40 cm土层。有机无机磷肥配施不但使土壤磷可迁移至相同深度,且迁移量更大,Olsen-P可迁移至60 cm土层。耕作25年后,施磷处理土壤耕层磷素随时间的变化显著,MNPK处理耕层土壤全磷含量年增长率为0.033 g/kg,Olsen-P的年增长率为2.56 mg/kg。试验表明,连续数年施用足量磷肥后,作物施磷量可根据具体情况酌减,以节约磷肥资源和提高磷肥利用率;施用有机肥促进了磷素从耕层向底层的迁移,是造成土壤磷素迁移的一个重要因素。     

黄土旱塬黑垆土长期肥料试验土壤磷素和磷肥效率的演变特征

依托甘肃平凉定位试验(1979年—),分析长期不同施肥下土壤磷素和磷肥效率的演变特征,为黄土旱塬雨养农田合理施用磷肥提供参考。试验包括6个处理:不施肥(CK)、单施氮肥(N)、氮磷配合(NP)、秸秆还田加氮和隔年施磷(SNP)、单施农家肥(M)和农家肥加氮磷(MNP),种植制度为4年冬小麦-2年春玉米的一年1熟轮作制。结果表明,试验进行38年后,长期无磷投入(CK、N)处理耕层土壤全磷和Olsen-P含量及磷活化系数比试验开始时下降,而施磷处理(NP、SNP、M和MNP)土壤全磷分别增加22.8%、14.0%、38.6%和56.1%,Olsen-P相应提高99.1%、48.4%、206.4%和375.6%,磷活化系数分别是开始时的1.7倍、1.3倍、2.2倍和3.1倍。随试验年限延长,CK处理耕层土壤全磷基本不变;N和SNP耕层土壤全磷呈下降趋势,每年下降速率为1.9 mg·kg~(-1)和2.6 mg·kg~(-1);NP、M和MNP处理呈增加趋势,每年增加速率分别为1.2 mg·kg~(-1)、1.9 mg·kg~(-1)和2.8 mg·kg~(-1)。CK和N处理Olsen-P呈下降趋势,年下降速率分别为0.03 mg·kg~(-1)和0.09 mg·kg~(-1);NP、SNP、M和MNP处理土壤Olsen-P呈增加趋势,年增量分别为0.29 mg·kg~(-1)、0.24 mg·kg~(-1)、0.46 mg·kg~(-1)和0.89 mg·kg~(-1)。作物产量与耕层土壤Olsen-P含量呈极显著正相关(小麦R~2=0.116 9,n=132;玉米R~2=0.332 4,n=54)。施磷处理(NP、SNP、M和MNP)玉米的磷肥回收率、利用率和农学效率大于小麦,而生理效率小麦大于玉米;各处理磷肥效率4个指标的大小顺序均为SNPNPMNPM,玉米磷肥效率的4个指标都随试验年限延长而提高。M较MNP处理P投入减少了14.2%,小麦、玉米磷素效率降低14.3%~69.5%、0.8%~75.5%。总之,有机无机结合是黄土旱塬区培肥地力、提高作物产量和资源利用效率的施肥措施。     

Phosphorus desorption from calcareous soils with different initial Olsen-P levels and relation to phosphate fractions

Purpose

Calcareous soils are characterized by high pH and phosphorus (P) fixation capacity. Increasing application of P fertilizer recently has significantly improved soil P concentration, especially available P (Olsen-P) and inorganic phosphate (P_i) fractions. However, there are few data available on the ability of soils with different initial Olsen-P levels to continuously supply P (i.e., P desorption capacity) to crops without additional P fertilization and on which P_i fraction exerts the greatest influence on P desorption capacity.

Materials and methods

Five soils with different initial Olsen-P levels (0.5, 14.3, 38.4, 55.4, 72.3 mg kg^?1, hereafter refer as OP1, OP2, OP3, OP4, and OP5) but similar other soil properties were selected to evaluate the capacity of P desorption and its relationship with P_i fractions. Soil P was sequentially extracted once daily for 16 consecutive days using Olsen solution.

Results and discussion

The content and proportions of dicalcium phosphate fraction (Ca₂-P), octacalcium phosphate fraction (Ca₈-P), aluminum phosphorus fraction (Al-P), and iron phosphorus fraction (Fe-P) in P_i increased significantly with the increase of initial Olsen-P (P?<?0.01). Applied P fertilizer was mostly stored as Ca₈-P in the soil. Soil P desorbed reached an equilibrium after 16 extractions for all soils, and P desorption capacity (12–358 mg kg^?1) showed a significant linear relationship with initial Olsen-P (P?<?0.01), with an increase of 4.2 mg kg^?1 desorbed P per 1 mg kg^?1 increase of initial Olsen-P. Ca₂-P exerted the conclusive effect on P desorption in the first four extractions, but Ca₈-P played a more important role in the 16 extractions.

Conclusions

Ca₈-P was the greatest potential pool for P desorption after Ca₂-P was depleted. P desorption capacity was significantly linearly related to initial Olsen-P (P?<?0.01). Different fertilizer use strategies were developed based on P desorption capacity for soils with different initial Olsen-P levels. The present study provided basic data on how to reduce effectively the application amount of chemical P fertilizer.

     

长期不同施肥红壤磷素特征和流失风险研究

为探索长期施肥对红壤磷素吸附固持的影响,分析不同施肥土壤磷流失风险及影响因素。在南方丘陵区红壤上开展了持续25年的长期定位试验,处理包括:不施肥(CK)、施氮肥(N)、施磷肥(P)、施钾肥(K)、施氮磷钾肥(NPK1)、施2倍量氮磷钾肥(NPK2)、单施有机肥(OM)和氮磷钾配施有机肥(MNPK)。研究了不同施肥下土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P含量及磷吸持指数(PSI)、磷饱和度(DPS)的变化,探讨不同施肥处理土壤对磷的吸附和解吸特征,并分析了土壤磷指标与土壤有机碳、pH、CEC之间的关系。结果表明:长期施用化学磷肥有利于补充土壤磷素,特别是土壤全磷,并使Olesn-P和Mehlich 1-P有增加趋势,而对CaCl2-P影响不显著;施用化肥对DPS影响不显著,单施磷会降低PSI,低量氮磷钾提高了PSI,高量氮磷钾处理与对照差异不显著;长期施用有机肥(猪粪)土壤全磷增加,而Olsen-P、Mehlich 1-P和CaCl2-P则大幅累积, PSI显著降低, DPS显著增加。长期施用化肥处理土壤对新添加磷的吸附较强,长期施用有机肥降低了土壤对新添加磷的吸附;土壤全磷、Olsen-P、Mehlich1-P、CaCl2-P、PSI、DPS及最大吸附容量(Qm)与土壤pH、CEC、土壤总有机碳(TSOC)、土壤水溶性有机碳[冷水提取水溶性有机碳(CWSOC)和热水提取水溶性有机碳(HWSOC)]间相关性较高;土壤磷指标和土壤有机碳、pH、CEC指标之间存在典型相关关系,第1对和第2对典型变量的典型相关系数分别为0.997和0.951,达显著水平。研究表明,施用有机肥是调节土壤磷的供给和保持的重要措施,土壤水溶性有机碳和pH可能是反映红壤磷素供应和流失的关键指标。     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

二种钾肥对海泡石钝化修复镉污染土壤效应影响的研究

为了揭示钾肥对Cd污染土壤钝化修复效果的影响,为土壤钝化修复过程中合理施钾肥提供理论依据。本文选取不同剂量(含量以K2O计算,分别为0.1 g·kg~(-1)、0.2 g·kg~(-1)和0.3 g·kg~(-1))的KCl和K_2SO_4作为典型钾肥,以海泡石(10 g·kg~(-1))作为钝化材料,通过油菜盆栽试验,研究了两种钾肥在海泡石钝化条件下对Cd污染土壤修复效应的影响。结果表明:K_2SO_4显著增加了油菜的生物量,其增幅为6.06%~10.05%。与单施海泡石钝化相比,在海泡石钝化时施用KCl和K_2SO_4两种钾肥,油菜地上部茎叶Cd含量分别增加16.38%~60.73%和15.62%~25.19%;施用KCl和K_2SO_4对土壤p H未产生显著性影响,却显著地增加了土壤有效态Cd含量,其增幅分别为25.51%~34.65%和18.5%~24.96%。添加海泡石可使土壤的Zeta电位向负值方向移动,提高土壤对Cd的负载能力;但添加海泡石下施用KCl和K_2SO_4均能提高土壤的Zeta电位,降低土壤对Cd的负载能力。等温吸附试验同样表明,添加KCl和K_2SO_4均能降低海泡石对Cd的吸附量,在水溶液中海泡石对Cd的最大吸附量为5.30 mg·kg~(-1),添加KCl和K_2SO_4后吸附量分别降低至2.87 mg·g~(-1)和4.92 mg·g~(-1)。KCl和K_2SO_4显著改善了土壤中K、Mn、Cu和Zn等营养元素的有效态含量。从上述结果可以发现,在海泡石钝化修复Cd污染土壤过程中,施K_2SO_4对钝化效果的影响小于施KCl。     

施磷对麦/玉/豆套作体系土壤磷素变化的影响

小麦/玉米/大豆带状套作是四川省丘陵低山区主要旱地作物生产体系,了解该体系磷养分变化对优化磷肥管理和促进可持续生产有重要意义。本研究通过连续3年(2011—2013年)田间定位试验,设置P0、P1、P2、P3和P4共5个磷(P2O5)水平(玉米带分别为0 kg·hm-2、37.5 kg·hm-2、75 kg·hm-2、112.5 kg·hm-2、150 kg·hm-2,小麦-大豆带分别为0 kg·hm-2、45 kg·hm-2、90 kg·hm-2、135 kg·hm-2、180 kg·hm-2),探讨该体系中土壤全磷、速效磷、水溶性磷的变化规律和速效磷的年际变化。结果表明:在麦/玉/豆套作体系中施磷165 kg(P2O5)·hm-2(玉米带75 kg·hm-2,小麦-大豆带90 kg·hm-2),可以满足体系作物对磷的需求,基本达到磷的表观平衡,维持土壤速效磷含量在20 mg·kg-1左右。3年后5个磷水平下体系耕层土壤(0~20 cm)全磷变化量分别为-0.024 g·kg-1·a-1、-0.016 g·kg-1·a-1、0.016 g·kg-1·a-1、0.11 g·kg-1·a-1、0.15 g·kg-1·a-1,速效磷变化量依次为-1.2 mg·kg-1·a-1、-0.9 mg·kg-1·a-1、0.2 mg·kg-1·a-1、2.0 mg·kg-1·a-1和2.7 mg·kg-1·a-1。通过线性平台函数的模拟,该体系中玉米、小麦、大豆产量的土壤速效磷临界值分别为16.5 mg·kg-1、12.6 mg·kg-1和8.8 mg·kg-1。当土壤全磷含量低于0.55 g·kg-1时,土壤全磷每增加0.1 g·kg-1,土壤速效磷增加1.70 mg·kg-1;当土壤全磷大于0.55 g·kg-1,全磷每增加0.1 g·kg-1,土壤速效磷增加6.49 mg·kg-1。当土壤速效磷含量在40 mg·kg-1以下时,速效磷每增加1 mg·kg-1,水溶性磷增加0.017 mg·kg-1。综上,在麦/玉/豆体系磷肥管理中应该维持土壤全磷含量低于0.55 g·kg-1,同时速效磷含量在20 mg·kg-1左右,这样既可以保证作物产量和系统生产力又不会产生较大的环境威胁。     

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。     

长期施磷稻田土壤磷素累积及其潜在环境风险

应用常规化学分析法和数学统计方法,基于太湖地区13年的长期定位试验,研究长期不同施磷水平下[0(不施磷)、30 kg.hm 2.a 1(低磷)、60 kg.hm 2.a 1(适磷)、90 kg.hm 2.a 1(高磷)]稻麦轮作系统稻田土壤磷素累积规律及磷素流失引发的环境风险。在本试验区土壤环境条件下,可能发生稻田磷素淋溶及径流的土壤耕层(0~15 cm)Olsen-P临界值分别为26.0 mg.kg 1和24.8 mg.kg 1。连续13年适磷、高磷施肥,土壤耕层Olsen-P含量分别达到26.9 mg.kg 1和33.2 mg.kg 1,均高于临界值浓度,且已导致稻田田面水与30 cm渗漏水中总磷浓度显著升高,大大提高了稻田磷素淋溶及径流的风险。低磷施肥土壤Olsen-P长期稳定在(10.1±2.0)mg.kg 1水平,并且每年的稻麦产量与高磷、适磷处理相比并无显著差异,而长期低磷施肥土壤磷的流失风险也较小。因此,在太湖地区稻麦轮作体系下,磷肥不宜以常规适磷水平长期施用,建议以低磷水平(30 kg.hm 2.a 1)长期施用或以适磷水平(60 kg.hm 2.a 1)间歇式施用。     

长期不同施肥方式对华北地区温室和农田土壤团聚体形成特征的影响

土壤的团聚状况是土壤重要的物理性质之一,团聚体数量是衡量和评价土壤肥力的重要指标。施用有机肥是提高土壤有机碳(SOC)含量、促进土壤团聚体形成和改善土壤结构的重要措施。本文以华北地区曲周长期定位试验站的温室土壤和农田土壤为研究对象,运用湿筛法,对比研究施用化肥(NP)、有机肥加少量化肥(NPM)、单施有机肥(OM)3种施肥方式对温室和农田两种利用方式土壤水稳性团聚体含量、分布和稳定性的影响,以提示施肥措施对不同土地利用方式土壤水稳性团聚体特征的影响。结果表明:在温室土壤和农田土壤中,OM处理较NP和NPM处理显著降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量(P0.05),且在0~10 cm土层中效果最为明显。其中在温室土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM1)的土壤容重为1.17 g·cm~(-3),分别较施用化肥(NP1)和有机肥加少量化肥(NPM1)处理降低12.0%和8.6%,OM1的土壤有机质含量为54.81 g·kg~(-1),较NP1和NPM1增加104.8%和35.7%;在农田土壤0~10 cm土层,单施有机肥处理(OM2)的土壤容重为1.19 g·cm~(-3),较施用化肥(NP2)、有机肥加少量化肥(NPM2)分别降低8.5%和7.0%,OM2的土壤有机质为22.67 g·kg~(-1),较NP2、NPM2分别增加23.1%和15.0%。温室土壤和农田土壤中,0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm层土壤团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD)均为OMNPMNP;OM处理下水稳性团聚体的分形维数(D)值最低,NP处理下最大。OM处理显著降低0~20 cm土层内水稳性团聚体的D值,表层0~10 cm土层效果最为明显,土壤结构明显得到改善;相比农田土壤,温室土壤稳定性指标变化最为明显,团聚体结构改善效果最好。土壤有机质含量与0.25 mm水稳性团聚体含量间呈极显著正相关关系(P0.001),说明土壤有机质含量越高,0.25 mm水稳性团聚体的含量就越高,土壤团聚体水稳性越强,土壤结构越稳定。因此有机施肥方式能在补充土壤有机碳库和有效养分含量的同时,显著增加土壤中大团聚体的含量及其水稳性,是提高华北平原农田土壤、尤其是温室土壤结构稳定性和实现土壤可持续发展的有效措施。