中国主要稻区周丛生物群落组成结构及其磷捕获能力

广泛分布在水-土界面之间的周丛生物是稻田生态系统物质迁移和能量交换的关键热区和必经之地，但至今鲜有研究关注稻田周丛生物的群落特征及其调控功能。为进一步了解周丛生物磷捕获功能，本研究选取我国主要稻区周丛生物，覆盖华南地区、长江中下游地区、东北地区三个水稻种植区，利用高通量测序技术分析周丛生物群落组成结构，结合PLS-PM和回归分析揭示影响稻田周丛生物捕获磷的因素。结果表明：不同地区稻田土壤理化性质存在显著差异（P < 0.05）。我国主要稻区周丛生物磷捕获能力由北到南、由西向东呈现递增的趋势。不同地区稻田周丛生物群落组成差异显著（P < 0.05）。在属水平上，华南地区周丛生物以Acinetobacter、Proteiniclasticum等原核微生物及Gregarina、Adriamonas等真核微生物为优势物种；长江中下游地区周丛生物以Bacillus、Cloacibacterium等原核微生物及Gregarina、Vermamoeba等真核微生物为主组成；在东北地区，周丛生物由Flavisolibacter、Anaerolinea为优势的原核微生物和以Adriamonas、Vermamoeba为优势的真核微生物组成。发现土壤理化性质（特别是土壤有机碳含量和田面水pH）与周丛生物群落多样性存在相关性。华南地区周丛生物中的微藻对于磷的捕获起到一定的促进作用，而东北地区周丛生物中的聚磷菌对磷的捕获有正效应。本研究通过对全国不同地区稻田周丛生物磷捕获能力的分析，丰富了对稻田周丛生物群落组成、结构及其调控磷循环的认识，也为将来开发生物技术回收利用稻田盈余磷提供了理论依据。     

周丛生物对稻田氨挥发的影响研究

摘要：[目的] 周丛生物是一种普遍生长在稻田水-土界面中的微生物聚集体,在调节稻田氮循环中起重要作用。本研究旨在通过研究周丛生物对氨挥发的影响,分析田间氨挥发通量与周丛生物微生物群落结构、田面水理化性质之间的关系,为控制稻田氨排放提供理论指导和技术支持。[方法] 通过野外田间微区试验研究稻田周丛生物对氨挥发的影响,分别设置了周丛生物正常生长以及添加特丁净（C10H19N5S）调控周丛生物生长2个处理,每个处理3个重复,分别于基肥（BF）、分蘖肥（SF1）、穗肥（SF2）施加后测定周丛生物影响下的氨挥发速率,计算整个水稻生长期内的氨挥发通量,分析不同稻田周丛生物的微生物群落结构、田间理化性质与土壤氨挥发的关系,构建基于周丛生物的稻田氨挥发预测模型。[结果] 结果表明：周丛生物正常生长状态下基肥和分蘖肥时期氨挥发累计损失量分别达到24.8±1.1 kg?hm-2,10.9±0.1 kg?hm-2,添加了C10H19N5S后氨挥发累积量分别降低了71.3%,39.3%,穗肥期氨挥发差异不显著。淡色藻门Ochrophyta（8.1%~~67.6%）、隐真菌门Cryptomycota（3.9%~~54.8%）、线虫动物门Nematoda（0.6%~42.6%）为周丛生物中真核微生物优势门,变形菌门Proteobacteria（52.1%~23.7%）、拟杆菌门Bacteroidetes（58.1%~16.8%）、绿湾菌门Chloroflexi（14.6%~0.8%）、酸杆菌门Acidobacteria（11.0%~3.3%）为原核微生物优势门。相关性分析表明,周丛生物生物量,田面水氮素含量,风速是影响日氨挥发通量的关键因素。综上所述,使用C10H19N5S调控周丛生物生长能够有效的降低基肥以及分蘖肥期间稻田土壤氨挥发,减缓因氨挥发造成的氮肥损失问题。     

周丛生物对稻田氨挥发的影响

周丛生物是一种普遍生长在稻田水-土界面中的微生物聚集体,在调节稻田氮循环中起重要作用.通过野外田间微区试验研究稻田周丛生物对氨挥发的影响,分别设置了周丛生物正常生长以及添加特丁净(C10H19N5S)调控周丛生物生长2个处理,每个处理3个重复,分别于基肥(BF)、分蘖肥(TF)、穗肥(PF)施加后测定周丛生物影响下的氨...     

不同冬种模式对稻田土壤碳库管理指数的影响

长江中下游地区是我国水稻生产的重要基地,在保障我国粮食安全中占有重要地位,但该地区农田可持续性不高,稻田冬季利用率较低。本研究通过探讨不同冬季种植模式对土壤质量的影响,为冬闲田合理开发利用,提高稻田可持续性提供理论依据。设置5种冬种模式,分别为冬季休闲、冬种紫云英、冬种油菜、冬种大蒜和冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式,通过测定不同土层土壤养分、土壤有机碳、活性有机碳和微生物生物量碳等,进一步分析不同冬种模式的土壤碳库管理指数及其综合效应。结果表明,在0~30 cm稻田土壤,与冬闲处理相比,不同冬季种植模式土壤有机碳提高6.12%~7.17%、活性有机碳提高13.56%~20.76%、微生物生物量碳提高0.13%~14.34%、可溶性有机碳提高3.49%~19.15%,土壤活性有机碳有效率提高6.74%~17.20%,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式能显著促进稻田土壤总有机碳及可溶性有机碳的积累;不同冬种模式提高了稻田土壤碳库活度指数和碳库指数,并且土壤碳库管理指数增加14.37%~27.29%。土壤有机碳与活性有机碳呈极显著相关（P<0.01）,土壤碳库管理指数与总有机碳呈显著相关（P<0.05）、与活性有机碳间存在极显著（P<0.01）的相关性。对土壤碳库管理指数影响因素的灰色关联度综合分析表明,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式排名第1。可见,不同冬季种植模式能增加土壤有机碳含量和提高土壤碳库管理指数,冬季轮作（马铃薯、紫云英、油菜）模式的综合评价最好,其次为冬种大蒜模式。     

冬季施用鸡粪和生物炭对南方稻田土壤CO2与CH4排放的影响

生物炭的利用近年来是农田土壤固碳减排研究中的热点。本研究通过在冬季稻田养鸡,结合生物炭添加,采用箱式法结合温室气体分析仪定量测定冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放通量,分别估算冬季稻田和双季稻期间土壤CO_2和CH_4排放总量,评估生物炭和鸡粪添加对土壤碳排放的影响。结果表明,鸡粪还田处理显著提高了土壤CO_2的排放,冬季稻田和水稻生育期排放量分别达9 935.39 kg·hm~(-2)和27 756.34kg·hm~(-2),比对照增加58.7倍(P0.01)和56%(P0.05);生物炭添加处理冬季稻田和水稻生育期CO_2累积排放量比对照高12.3倍(P0.01)和41%(P0.05)。鸡粪还田处理下冬季稻田和水稻生育期稻田的CH_4排放量均显著高于其他处理;而生物碳添加对冬季稻田CH_4排放无显著影响,但显著降低了水稻生育期稻田的CH_4排放。鸡粪还田配施生物炭处理也显著提高了稻田土壤CO_2的排放。冬季稻田时,鸡粪还田配施生物炭土壤CO_2累积排放量显著高于鸡粪还田处理;而水稻生育期时,鸡粪还田配施生物炭处理下土壤CO_2累积排放量显著低于鸡粪还田处理。鸡粪还田下添加生物碳可以降低因鸡粪还田引起的CH_4排放增加的效应。总之,鸡粪原位还田显著增加了冬季稻田和水稻生育期稻田的CO_2和CH_4排放;无论是冬季稻田还是水稻生育期,生物炭的添加都降低了土壤CH_4的排放,且生物炭添加后期有抑制土壤CO_2排放的作用。因此,从更长的时间尺度来看,生物炭施入土壤有利于土壤固碳减排。     

水稻种子休眠特性的生理机制研究

通过检测去除果皮(颖壳)对不同休眠程度的水稻品种(系)种子萌发的影响以及吸水速率、呼吸速率、可溶性蛋白含量、α-淀粉酶活性、可溶性糖含量和酸性磷酸酶活性变化与种子萌发的关系,探讨了水稻种子休眠特性的生理机制。结果表明:果皮(颖壳)对不同类型的水稻品种(系)种子的休眠特性有显著影响,去果皮(颖壳)后,水稻种子的吸水速率和呼吸速率都显著升高,从而有利于种子萌发;α-淀粉酶活性和可溶性蛋白含量与水稻种子的休眠程度呈负相关;酸性磷酸酶的活性与水稻种子活力呈正相关,但与水稻种子的休眠特性强弱不成比例;可溶性糖含量也与种子的休眠特性强弱不成比例。     

基于磁性纳米颗粒分选的土壤活性纤维素降解微生物富集研究

磁性纳米粒子介导分离（magnetic nanoparticle-mediated isolation, MMI）技术是从复杂微生物群落中鉴定分离具有特定代谢功能活性物种的有力工具。针对我国江西鹰潭水稻土三种不同施肥模式（不施肥CK、化肥NPK和有机肥OM）,利用MMI技术定向富集活性纤维素降解细菌。结果表明,与不施肥相比,施肥可提高微生物数量和活性,增加拟杆菌门与厚壁菌门（特别是紫单胞菌科与类芽孢杆菌科）等活性纤维素降解细菌的占比,同时降低活性微生物种间依赖性,进而加速羧甲基纤维素钠的降解;此外,有机肥还增加了微生物生态网络中的潜在生态功能模块数量,因而效果好于化肥。以上结论与基于DNA稳定性同位素核酸探针（DNA-based stable isotope probing,DNA-SIP ）技术的结论一致,进而证明了MMI技术用于鉴定分离活性纤维素降解菌的可行性,同时本结果也为农田秸秆的资源化管理提供理论依据和实际指导。     

水稻秸秆/根系添加对稻田红壤发生层颗粒态及矿物结合态有机碳的影响

  目的  基于室内培养试验,明确等碳量添加水稻秸秆（S）、根系（R）或二者混合物（S + R）对稻田红壤不同发生层中颗粒态有机碳和矿物结合态有机碳的影响。  方法  以稻田红壤（20 ~ 30年）氧化还原层1（Br1）、犁底层（Ap2）及水耕表层（Ap1）的土壤为材料,基于等碳量添加S、R及S + R的培养试验,分析了水稻秸秆与根系添加到供试土壤30、60、120和210天时,各发生层土壤中总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳及矿物结合态有机碳的变化差异与影响因素。  结果  等碳量添加S、R或S + R均可显著增加稻田红壤各发生层土壤总有机碳、游离态颗粒有机碳、闭蓄态颗粒有机碳及矿物结合态有机碳含量。但随着培养时间的延长,各发生层土壤总有机碳、闭蓄态颗粒有机碳和矿物结合态有机碳含量均呈显著降低趋势,而游离态颗粒有机碳含量则呈显著增加趋势。R或S + R处理的土壤总有机碳增加量均高于S处理,且Br1层土壤总有机碳的增加量显著高于Ap1和Ap2层。  结论  水稻秸秆与根系还田利于稻田红壤有机碳的增加,而将水稻秸秆和根系的混合物深还至Br1层（20 ~ 40 cm）对稻田红壤有机碳量的增加效果更好。     

施用生物炭对中国农田土壤有机碳含量的影响——基于Meta分析

探明不同生产条件下施加生物炭对中国农田土壤有机碳含量的影响,以期为科学施用生物炭和提高农田土壤碳库储量提供理论参考。研究基于已公开发表的施加生物炭对于我国农田土壤有机碳含量影响的相关文献,以不施加生物炭为对照组,施加生物炭为试验组,使用Meta分析方法定量整合分析了不同自然条件、土壤性质、农田管理措施等因素下生物炭施用对农田土壤有机碳含量的影响。研究表明,施加生物炭显著提高了农田土壤有机碳含量（P <0.05）,平均提高33.98%;当年均温在10～15℃时,土壤有机碳含量增幅最大,可显著提高48.05%(P <0.05),且不同年均温之间有极显著差异（P <0.01）,年均降雨量对生物炭提高土壤有机碳的效应也有显著影响（P <0.05）;在壤土上施加生物炭对土壤有机碳的提升效果较其他质地土壤极显著提高26.66%(P <0.01);随着施用生物炭pH的提高,其对土壤有机碳的增加效应越大,当生物炭pH> 10时平均可显著提高49.20%(P <0.05);在生物炭施用下,轮作相比于连作,极显著提高了土壤有机碳含量,提高率为28.42%(P &l...     

水稻秸秆添加对不同种稻年限黑土CH4排放特征的影响

  目的  评估水稻秸秆添加对东北地区不同种稻年限黑土CH₄的排放的影响,以期为黑土水稻田秸秆还田提供理论依据。  方法  不同种稻年限（0、12、35、62和85 a）黑土,分别设不添加（CK）和添加1%水稻秸秆（S）处理,进行淹水培养试验（培养温度为20 ℃,淹水层为1 cm）,测定土壤CH₄排放通量及累积排放量,比较不同种稻年限土壤对水稻秸秆添加响应的差异。  结果  在淹水培养期间（150 d）,添加水稻秸秆处理各种稻年限土壤CH₄排放通量（0.00 ~ 3.33 mg kg?1 d?1）显著（P > 0.05）高于未添加秸秆处理（0.00 ~ 0.13 mg kg?1 d?1）,未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄排放主要集中于淹水培养的前80 d和60 d。未添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为0.04 ~ 4.45 mg kg?1,不同年限稻田土壤CH₄累积排放量差异不显著（P > 0.05）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量为29.64 ~ 91.08 mg kg?1,显著高于未添加水稻秸秆处理（P < 0.05）,且12 a和35 a土壤CH₄累积排放量显著高于0 a、62 a和85 a（P < 0.05）。未添加和添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量与土壤有机碳、可溶性有机碳氮和铵态氮含量呈显著正相关（P < 0.01）。添加水稻秸秆处理土壤CH₄累积排放量还与土壤β-葡萄糖苷酶活性呈显著负相关（P < 0.05）,土壤CH₄累积排放量增量也与土壤有机碳含量也呈显著线性正相关（P < 0.01）。水稻秸秆添加后土壤可溶性有机氮含量是影响土壤CH₄排放的直接因素,土壤可溶性有机碳和铵态氮含量及β-葡萄糖苷酶活性是影响土壤CH₄排放的间接因素。  结论  水稻秸秆添加显著促进了黑土不同种稻年限土壤CH₄排放,种稻年限越长,水稻秸秆添加后土壤CH₄排放量越少。本试验条件下,黑土种稻年限大于35年时,水稻秸秆还田带来的土壤CH₄排放量相对较小。     

水稻土Fe2+氧化耦合硝酸根异化还原成铵(DNRA)及其对氧气存在和碳源添加的响应

以江苏常熟和湖南桃源水稻土为研究对象,通过室内15N示踪实验研究水稻土中Fe²⁺氧化耦合硝酸根异化还原成铵(Dissimilatory nitrate reduction to ammonium,DNRA)过程及其对氧气存在和碳源添加的响应。结果表明,两种水稻土中均存在Fe²⁺氧化耦合DNRA过程,常熟和桃源水稻土中DNRA的速率分别为0.38±0.15和0.36±0.21nmol·g^–1·h^–1(以N计),当体系中Fe²⁺浓度为500μmol·L^–1时,DNRA速率有所提升但并不显著,当Fe²⁺浓度为800μmol·L^–1时,DNRA速率提升显著(P <0.05),分别提升至2.35±0.30和0.81±0.22 nmol·g^–1·h^–1。在800μmol·L^–1 Fe²⁺浓度下,常熟水稻土中Fe²⁺     

复合污染土壤中水稻根际元素特性及效应研究

【目的】以广东大宝山重金属复合污染农田为生长介质,通过研究水稻不同部位生长量、 金属含量、 对金属的富集系数,及其与根际、 非根际土金属含量、 形态变化的相关关系,探讨根际效应可能对水稻体内金属积累转运以及生物量的影响。【方法】选取了广东大宝山稻田重金属复合污染(As、 Pb、 Fe、 Cu、 Zn)土壤及当地常见的20个水稻品种进行根际袋试验,即将根际袋内的土视为根际土,根际袋外的土视为非根际土,将供试水稻品种种植于根际袋土壤中60天后收获,测定水稻各部位的生长量、 不同金属的含量,根际土和非根际土中各金属有效态的含量。【结果】Fe、 Cu、 Pb、 Zn、 As在根部的富集系数均大于其在茎叶的富集系数,各金属在茎叶和根部的富集能力排序分别为Zn Cu As ≈ Pb ≈ Fe和Fe Zn As Cu Pb。根际土和非根际土中各种金属有效态含量均为Fe Cu Pb Zn As。研究还发现,有效态Fe、 Cu和Zn浓度对整株干重的影响显著,作用强弱顺序为Cu Zn Fe,对水稻生长影响作用显著的三种有效态金属Fe、 Cu和Zn均为植物生长所必需的元素。供试土壤中有效态Cu浓度对水稻的生长所起的作用最强。根际土有效态Fe浓度对根系Fe的积累作用效果显著,有效态As浓度显著抑制了根系Fe的积累,且有效态As浓度的作用强于有效态Fe。【结论】根际土中有效态Fe对株高、 根干重、 茎叶干重和整株干重均起着抑制作用,有效态Cu对水稻生长起到了促进作用。根际土有效态As和非根际土有效态Zn对根部Fe的积累起到了抑制作用,根际土有效态Fe和非根际土有效态Cu则起到了促进作用。非根际土有效态Fe和有效态Zn对水稻根长的增加均起到了促进作用。     

北方典型水稻土有机质及其组分演变特征

【目的】探究我国北方淹育型水稻土在开垦耕种过程中土壤有机质及其组分的演变特征,为提高水稻土有机质的品质、合理利用水稻土及提高其生产潜力、建设高产稳产稻田提供理论依据和数据支撑。【方法】本研究以辽宁省各地棕壤和草甸土上发育的不同开垦年限淹育型水稻土为研究对象,通过野外调查、田间定点试验及室内测试分析等手段,研究了开垦年限对水稻土有机质含量与组成及其腐殖质特性的影响。【结果】水稻土耕层有机质总量 (SOM) 随开垦年限的增加维持在18.60～26.30 g/kg之间,与开垦年限无显著相关关系 (P > 0.05),但易氧化有机质含量占有机质总量的比例 (ROM/SOM) 均在50%以上,并且随水稻土开垦年限增加而下降,降幅为18%～20%;有机质氧化稳定系数 (Kos) 均在1.2以下,随着水稻土开垦年限增加呈上升趋势,增幅为52%～57%,胡富比 (HA/FA) 及胡敏酸相对色度 (RF) 随开垦年限增加而增大,但胡敏酸活化度 (AD) 和土壤腐殖质的松/紧 (LCH/TCH) 明显下降。【结论】北方水稻土随着开垦年限的增加,土壤中的有机质稳定性增加,活性降低,耕层土壤对养分的供、贮能力减弱,土壤肥力水平下降,限制了北方水稻土生产潜力的发挥,应通过耕作管理和有机无机肥料配施来防止或减缓水稻土肥力的下降。     

长期施肥下我国水稻土基础地力变化趋势

【目的】水田具有较好的水热稳定性,且基础地力对水稻产量的贡献大,所以水稻土基础地力高低是保证水稻高产稳产的重要指标。研究长期不同施肥下我国不同区域水稻土基础地力的变化态势及其特征不仅为水稻土的农业可持续生产提供理论依据,还为评价和建立长期合理的施肥模式提供数据支持。【方法】以不施肥处理(CK)的水稻产量表征其基础地力,以不施肥产量与常规施肥(施氮、磷、钾肥,NPK)产量的比值作为基础地力贡献率,分析了我国7个水稻连作或稻麦轮作农田生态系统下长期施肥稻田的基础地力和基础地力贡献率随时间的变化趋势和特征,比较了不同地点及不同轮作方式的差异探讨了基础地力贡献率与水稻产量及其相关指标的关系。【结果】长期不施肥水稻产量随时间的变化总体上较稳定,平均变化速率仅为-0.3 kg/(hm~2·a)。不同水稻土类型间差异大红壤水稻土基础地力易呈下降趋势而紫色水稻土较稳定。不同轮作方式上,晚稻和单季稻的不施肥产量随时间呈上升趋势,分别增加1.6和29.2 kg/(hm~2·a),而早稻不施肥产量呈逐年下降趋势,平均下降20.0kg/(hm~2·a)。同一区域的试验点,白沙(BS)和望城(WangC)不施肥的水稻产量逐年下降速率最大,下降值达47~82kg/(hm~2·a);而南昌(NC)的早晚稻、武昌(WuC)和遂宁(SN)的单季稻均呈逐年上升的趋势,上升速率达44~81 kg/(hm~2·a)。水稻多年(20年)平均基础地力贡献率较高(各地变化幅度42%~68%,平均值为59.7%)其中早稻、晚稻和单季稻分别为55.1%、67.1%和54.9%。基础地力贡献率与不施肥的产量可持续性指数(SYI)间呈显著的正相关关系(r=0.655,n=13)。7个试验点的多年施肥处理水稻平均产量为5100 kg/hm~2,显著高于不施肥产量(2911 kg/hm~2),多年施肥措施对水稻产量的贡献率为40.3%。【结论】长期不施肥晚稻和单季稻产量稳定或有上升趋势而早稻产量不稳定,部分呈显著下降趋势,其变幅大小与水稻土类型有关,其中红壤水稻土的早稻产量易呈下降趋势而紫色水稻土的最稳定;施肥条件下各试验点水稻产量随时间变化较稳定。从长期角度而言,提高南方水稻土基础地力是提升其产量可持续性的有效途径之一。     

模拟酸雨对福州平原水稻田土壤碳、氮、磷含量及其生态化学计量学特征影响

为阐明酸雨对水稻田土壤碳(TC)、氮(TN)、磷(TP)含量及其生态化学计量学特征影响,以福州平原水稻田为研究对象,在早稻和晚稻生长期中,设置对照(CK)、模拟酸雨(pH为2.5,3.5,4.5)处理,对酸雨影响下福州平原水稻田土壤TC、TN和TP含量进行了测定与分析。结果表明:综合早稻和晚稻生长期来看,酸雨处理下土壤TC、TN和TP含量均值均大于CK组(P<0.05),水稻成熟期各处理土壤TC含量均值均小于返青期和拔节期(P<0.01),水稻拔节期各处理土壤TN含量均值均小于返青期和成熟期(P<0.01),水稻成熟期各处理土壤TP含量均值均小于返青期和拔节期(P<0.01);整个生长期内,酸雨处理下土壤C/N、C/P和N/P的变化范围分别在7.87~10.86,8.38~9.91,0.82~1.26,早稻各生长期酸雨处理下土壤C/N、C/P和N/P均小于CK组(P<0.05);与早稻相比,晚稻N/P有显著下降,且C/N、C/P和N/P在返青期均大于CK组(P<0.05);早、晚稻拔节期各处理土壤C/N均大于返青期和成熟期(P<0.01);早、晚稻各生长期内C/P差异不显著;早、晚稻拔节期各处理土壤N/P均小于返青期和成熟期(P<0.01)。总体来看,酸雨处理提高了稻田土壤各生长期土壤碳、氮、磷含量,且稻田土壤碳、氮、磷生态化学计量学特征受酸雨影响显著,并具有较为明显的生长期变化。     

有机无机复混肥施用量对热带水稻土微生物群落和酶活性的影响

[目的]研究一次性施用不同量的有机无机复混肥对热带地区水稻产量及土壤微生物群落与酶活性的影响,为该区域水稻高效肥料管理提供科学依据.[方法]水稻田间试验连续进行了3季(2018年早稻-晚稻,2019年早稻).施肥设5个处理:不施肥对照(CK),常规化肥分3次施用(CF),采用一次性基施的等量、减10％和减20％氮磷钾养...     

富硅生物炭有效提高红壤性稻田土壤不同形态硅含量及水稻产量

【目的】硅是水稻正常生长发育的有益元素,研究富硅生物炭对红壤性稻田土壤中硅形态、水稻产量和硅吸收的影响,旨在为富硅生物炭在水稻生产上的应用提供科学依据。【方法】以南方红壤性水稻土为研究对象进行水稻盆栽试验,供试水稻品种为‘美香粘2号’。试验包括5个硅生物炭材料：1个低硅(BW3)、2个中硅(BH7、BB7)和2个富硅生物炭(AH、AB),每个生物炭材料添加量分别为盆栽土量的0.4%和0.8%,以不添加生物炭的处理为对照(CK)。水稻成熟期测产,并将水稻植株分为根、茎、叶样品,测定生物量及硅吸收量。同时,以连续化学浸提法测定土壤不同形态硅的含量。【结果】添加富硅生物炭显著增加了土壤有效硅、有机结合态硅及铁锰氧化物结合态硅的含量。5个生物炭材料中,以添加AB生物炭的处理增加幅度最高,其土壤有效硅、有机结合态硅及铁锰氧化物结合态硅较CK分别提高了184.23%、59.53%和117.54%。双因素方差分析结果表明,生物炭的硅水平和添加量对水稻产量、秸秆生物量、根部生物量均有极显著影响(P<0.01),且二者间交互作用极显著(P<0.01)。添加生物炭的处理间水稻籽粒产量差异显著(...     

近30年中国主要农田土壤pH时空演变及其驱动因素

  【目的】  研究中国农田土壤pH时空变化特征及其主要的驱动因素,为土壤酸化阻控、土壤质量提升和土地可持续利用提供理论基础。  【方法】  基于农业农村部布置在全国主要农田区域的耕地质量监测点数据 (950个),分析旱地、水旱轮作、水田等不同土地利用类型下土壤pH时空变化特征,并利用提升回归树模型探究影响土壤pH变化的主要驱动因素。  【结果】  就全国而言,土壤pH及其变异系数表现为旱地 (6.74 ± 1.19和17.63%) > 水旱轮作 (6.54 ± 0.93和14.26%) > 水田 (5.80 ± 0.81和13.95%),其中华南地区农田土壤pH表现为水田 (5.74 ± 0.79) 大于水旱轮作 (5.47 ± 0.56) 和旱地 (5.45 ± 0.91)。从监测初期 (Ⅰ阶段,1988—2000) 到监测中期 (Ⅱ阶段,2001—2010),旱地和水田土壤pH整体上随时间呈降低趋势,下降速率分别为0.065和0.054/年 (P < 0.01),而水旱轮作土壤pH无显著变化;从Ⅱ到Ⅲ阶段 (2001—2018),旱地和水旱轮作土壤pH整体上随时间呈上升趋势,上升速率分别为0.022和0.016/年 (P < 0.05),而水田土壤pH无显著变化。东北、华北、西南、长江中下游地区的旱地土壤pH随时间均呈线性下降趋势 (P < 0.05),而华南地区从Ⅱ到Ⅲ阶段呈线性上升趋势 (P < 0.01);西南、长江中游和华南地区水田土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而东北、西南和长江下游地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.01);西南地区水旱轮作土壤pH从Ⅰ到Ⅲ阶段呈线性下降趋势 (P < 0.01),而华北、长江下游和华南地区pH从Ⅱ到Ⅲ阶段呈上升趋势 (P < 0.05)。通过Pearson和提升回归树分析发现,年均降雨量是造成土壤pH空间尺度上差异的最主要因素,其次是土壤质地、容重和有机质含量。此外,在旱地土壤上长期的氮肥投入和在水田和水旱轮作土壤上钾肥的投入对pH变化的影响较大。  【结论】  整体而言,我国旱地和水田土壤pH从监测初期到中期呈快速下降趋势,而旱地和水旱轮作土壤pH从监测中期到2018年呈缓慢增加趋势。东北地区的旱地土壤pH呈持续下降趋势,需要引起重视。氮肥在旱地和钾肥在水田上的施用导致土壤pH的降低,今后应优化水肥运筹,通过改善土壤容重和有机质进而有效调控土壤pH。     

红壤双季稻田土壤活性碳、氮周年变化及影响因素

【目的】 研究红壤稻田土壤活性碳、氮含量及其周年变化和影响因素,为弄清红壤双季稻田土壤活性碳、氮季节变化规律,提高土壤养分利用效率提供理论依据。 【方法】 以红壤稻田长期定位试验 (1990年开始) 为对象,选择不施肥 (CK)、单施NPK化肥 (NPK) 和有机物 (紫云英、稻草) + NPK化肥 (NPKM) 三个施肥处理,在早稻、晚稻、休闲期取0—20 cm 土样,动态监测稻田土壤几种重要活性碳、氮成分,包括无机态氮 (NH₄+-N、NO₃–-N),可溶性有机碳、氮 (DOC、DON) 和微生物生物量碳、氮 (MBC、MBN) 的周年动态变化。 【结果】 稻田土壤NH₄+-N含量在早稻期间呈下降状态,晚稻期间变化较平缓,休闲期呈先上升后下降的趋势。土壤无机氮主要以NH₄+-N形式存在,其含量范围为14.9～31.6 mg/kg,其休闲期含量略低于生育期 (P > 0.05);周年土壤NO ₃–-N含量 (< 3 mg/kg) 远小于NH₄+-N含量,与NH₄+-N含量呈现此消彼长的趋势 (P < 0.01)。稻田土壤DOC、DON周年变化趋势相似 ( P < 0.01),在生育期呈下降状态,休闲期呈先上升后下降趋势,休闲期土壤DOC、DON含量略低于生育期 ( P > 0.05)。休闲期土壤MBC、MBN含量分别为463～701 mg/kg、31.1～52.4 mg/kg,比生育期分别提高25.4%～36.9%和62.8%～125.9%。总体来看,稻田休闲期土壤活性碳 (DOC+MBC)、氮 (NH ₄+-N+NO₃–-N+DON+MBN) 含量高于生育期含量,较生育期增幅分别为10.8%～19.6%、10.3%～34.8%。不同施肥处理结果表明,仅施用化肥 (NPK处理) 对活性碳、氮影响较小 (P > 0.05),有机物还田能显著提高水稻生育期和休闲期的土壤活性碳、氮含量 ( P < 0.05),NPKM与CK相比活性碳、氮在水稻生育期分别提高53.8%和81.2%,而在休闲期分别提高了43.5%和63.2%。相关性分析结果表明,稻田休闲期土壤NH ₄+-N、DOC、DON含量不仅与土壤SOC、TN含量密切相关 (P < 0.05 或 P < 0.01),还受温度、水分含量等环境因子影响,如休闲期土壤NH ₄+-N含量与5 cm处土壤温度呈极显著负相关关系 (P < 0.01),而土壤NO ₃–-N含量与该土层温度呈显著正相关关系 (P < 0.05),土壤DOC和DON与土壤含水量呈显著正相关关系 ( P < 0.05)。 【结论】 长期化肥配施紫云英及秸秆还田能显著提高稻田土壤周年活性碳、氮含量,其活性含量与土壤有机碳、全氮含量呈显著正相关关系;休闲期稻田能维持较高的活性碳、氮含量,且比水稻生育期有一定程度增加。休闲期土壤无机氮含量变化主要受土壤温度影响,土壤可溶性碳、氮含量变化主要受土壤含水量的影响。      

施用改良剂对苏打盐化草甸土土壤性状及水稻产量的影响

为改良苏打盐碱土定向开发了土壤改良剂,探讨土壤改良剂的改良机制。本文用水稻栽培田间试验的方法,研究改良剂改良苏打盐化草甸土的效果及机制,并用16S rRNA基因Illumina MiSeq高通量测序技术探讨了改良剂对土壤细菌群落组成及功能多样性的影响。田间试验设常规施肥(CK)和常规施肥加改良剂(T)两个处理。与CK相比,T处理水稻产量提高124.4%(P <0.01),土壤不同粒级水稳性团聚体数量增加、代换性钠离子含量下降,但土壤电导率上升;测序共获得286528条有效序列读数,T处理土壤OTUs6343个,较CK的7539个显著降低;T处理Chao和ACE指数显著低于CK处理,而Shannon指数高于CK对照;T处理的变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、不动杆菌属(Acinetobacter)、沙壤土杆菌(Ramlibacter)、新鞘脂菌属(Novosphingobium)、假单胞菌属(Pseudomonas)、粉色科工委属(Cesiribacter)...