南方丘陵区三种母质水耕人为土有机碳的累积特征与影响因素分析

本研究分析了南方丘陵区3种母质水耕人为土有机碳的累积特征与影响因素。结果表明：紫色砂页岩和第四纪红黏土母质的水耕人为土在发育过程中有机碳较易累积,在种稻初期土壤有机碳的增加主要集中在耕作层,到一定阶段后下层(耕作层以下)也明显增加;相比之下,红砂岩母质的水耕人为土在发育过程中有机碳较难累积。利用逐步回归方法得到的丘陵区水耕人为土耕作层有机碳动态变化模型表明丘陵区水耕人为土有机碳的动态变化主要受细颗粒(黏粒+细粉粒)的影响。     

重庆市更新统沉积物发育土壤的特性及分类

选取重庆市境内分别由夹卵石黄色黏土(PC)、黄色黏土(YC)、红色黏土(RC)等更新统沉积物发育的6个典型旱地和水田土壤剖面为研究对象,探讨其土壤特性及系统分类归属。结果表明,PC发育的旱地土壤富含砾石且无铁锰斑纹,YC发育的旱地土壤不含砾石但有铁锰斑纹,RC发育的旱地土壤耕作层以下黏粒淀积明显。在PC和YC发育的水田土体内,上部土层的有机质累积明显且彩度较下部低,游离铁在下部土层有明显聚积,而母质为RC的水田土体内游离铁则迁移不明显。3个旱地土壤分别被划归为普通简育湿润雏形土、普通铁质湿润雏形土和红色铁质湿润淋溶土3个亚类,3个水田土壤则分别被划归为普通铁聚水耕人为土和普通简育水耕人为土2个亚类,共可建立6个土族和6个土系。YC发育的普通铁质湿润雏形土有铁锰斑纹存在,这是古水文条件的反映,现已完全脱离地下水的影响,故不再具有潮湿土壤水分状况;沉积物特征、区域气候等会影响旱地土体内黏粒的淋溶淀积,进而影响其土纲划分;水耕活动使更新统沉积物发育的雏形土和淋溶土演变为水耕人为土;地块筛选、坡改梯、拣拾等人为活动会显著减少PC发育的水田土体内砾石含量,影响其土族控制层段的颗粒大小级别判定。     

母质对南方丘陵区水耕人为土理化性质演变的影响

基于时间序列系统分析了我国南方丘陵区三种母质起源的水耕人为土理化性质的演变,结果表明:成土母质可以决定黏粒与土壤有机碳(SOC)对人为水耕成土过程的敏感性,明显影响其演变特征。游离铁(Fed)对人为水耕的成土过程非常敏感,其迁移与转化主要受人为水耕成土过程影响,受成土母质影响很小;硅酸盐铁(Fet-Fed)对人为水耕的成土过程不敏感,但全铁(Fet)含量的分布主要受Fed的影响。黏粒的淋失会对土壤中元素的迁移与分布产生重要影响,造成SiO2相对富集和Al2O3相对亏损,在利用由Al和Si两种元素计算所得到的一些指标指示丘陵区水耕人为土的发育程度时一定要慎重;而TiO2在水耕人为土发育过程中相对稳定,可以作为稳定元素来指示水耕人为土演变过程中其他元素的迁移率。     

长期水耕植稻对水稻土耕层质地的影响

为了解长期水耕植稻对南方地区水田表土层颗粒组成的影响,以浙江省为研究区,采用历史资料分析、典型样区调查及定点观察相结合的方法,研究水稻土耕作层(包括犁底层)与心土层间黏粒含量的差异,分析植稻时间对水稻土不同土层颗粒组成的影响,比较植稻期间稻田排水中泥砂物质的颗粒组成与对应土壤间的差异,探讨了长期植稻对水稻土剖面质地分异的影响。对浙江省456个代表性剖面统计,与水稻土心土层比较,耕作层和犁底层黏粒含量平均下降了14%和10%。对植稻不同时间的浅海沉积物(从10～20年至80年)、第四纪红土(从5～20年至70年)和玄武岩风化物(从5～20年至35～70年)发育的水稻土比较发现,随植稻时间的增加,耕作层和犁底层土壤砂粒含量呈现增加趋势,黏粒含量明显下降,耕作层、犁底层与心土层黏粒含量的比值逐渐下降。农田排水中泥砂物质的黏粒和粉砂含量高于对应农田土壤,而砂粒含量则低于相应的土壤。分析认为,长期水耕植稻可导致耕作层土壤砂化(即砂粒含量增加,黏粒含量下降),其原因除与水耕过程中黏粒淋淀外,排水中黏粒和粉砂细颗粒的选择性流失对耕作层砂化也有较大的贡献。     

水耕人为土有机碳和全氮对水分状况和耕作时间的响应

以我国南方地区数十年至千年尺度的水耕人为土时间序列为研究对象,分析水耕人为土有机碳(SOC)和全氮(TN)对水分状况和耕种时间的响应,阐明不同水分类型水耕人为土的固碳趋势。结果表明,水耕人为土SOC的演变特征和固碳能力受水分状况和起源土壤SOC含量的影响很大。进贤序列(地表水型)在种稻初期SOC的增加主要集中在耕作层,到一定阶段后下层也明显增加。慈溪序列(良水型)SOC只在耕作层累积,种稻50a内基本达到饱和。中山序列(地下水-良水型)SOC在种稻30a内达到饱和,之后随地下水位的下降而略有下降。相比之下,宝应序列(地下水-良水型)SOC在种稻5 a内相对稳定,之后在15a内地下水位明显下降,SOC显著降低。不同水分类型水耕人为土耕作层碳氮比(C/N)随耕种年限的增加均表现出明显的趋同性,高度熟化的水耕人为土耕作层可能存在相近的碳氮耦合平衡。地表水型水耕人为土在300 a内可一直作为相对稳定的农田有机碳汇,但固碳速率偏低。进贤、中山和宝应序列水耕人为土TN的演变特征和其SOC的演变特征基本一致。慈溪序列土壤含有较多的无机氮,TN的演变特征和其SOC的演变特征差异很大。要注意评估无机氮含量高的水耕人为土在长期耕种过程中土壤氮富集或亏损对环境的影响。     

水耕年限对黄棕壤发育的水稻土的表面化学性质的影响

利用采自江苏省农业科学院果园的旱地黄棕壤(对照)和由黄棕壤发育水耕20年和60年的水稻土,研究了土壤黏粒和粉粒的矿物组成,胶体和土体的化学性质随水耕年限的变化.粉粒的X-射线衍射图谱表明,3种供试土壤发育母质相似,胶体的矿物组成随水耕年限的变化不大.动电电位和表面负电荷的测定结果也表明,胶体表面化学性质未发生明显变化.随水耕年限增加,土壤黏粒含量降低,导致土体性质发生明显变化,土壤CEC和结构电荷量随水耕年限增加显著减少.     

水耕时间对低丘水田土壤发育的影响

  目的  了解水耕时间对亚热带低丘水田土壤性态的影响,对水耕土壤进行正确分类。  方法  在浙江省金衢盆地内选择坡麓和岗地二种地貌单元,观测不同水耕时间的第四纪红土发育水田土壤的剖面形态特征,分层采集土样分析土壤理化性状。  结果  随着水耕时间的增加,土壤颜色由红转黄,色调由2.5YR向7.5YR或10YR演变;表层土壤黏粒含量逐渐下降,有机质与全磷及有效磷积累,pH、阳离子交换量和活性铁逐渐增加,土壤游离氧化铁逐渐下移淀积;水耕时间对土壤性状的影响由表层向心土层发展。调查表明,由于水分条件的差异,水耕时间对坡麓地带水田土壤性状的影响大于岗地水田。  结论  由第四纪红土旱地改为水田,形成典型水耕人为土约15 a,形成铁聚水耕人为土约150 a以上,水耕时间低于150 a主要形成简育水耕人为土;随着水稻种植时间的增加,活性有机质占有机质的比例随有机质积累同步增加,水稻土心土层具有较强的固碳潜力。     

西南典型水耕人为土诊断层黏土矿物特征

选择我国西南地区代表性水耕人为土剖面,对其主要诊断层黏土矿物组成特征进行研究。采用沉降吸管法提取土壤黏粒,将其进行Mg2+饱和、Mg2+饱和加甘油处理、K+饱和加热550℃三种处理后,分别在X-射线衍射仪扫描,对所获图谱进行黏土矿物组成鉴定。实验结果显示西南地区代表性水耕人为土其诊断层黏粒黏土矿物组成特征主要为蛭石,高岭石,伊利石,混层矿物等。含少量其它黏土矿物如三水铝石,蒙脱石等。与旱地土壤比较,水耕人为土的黏土矿物组成有明显的不同。不同发育时间和水耕熟化的水耕人为土,其黏土矿物组成和数量上也有明显差异,研究结果对黏土矿物在水耕人为土系统分类上的应用具有一定的理论意义。     

太湖地区水耕人为土中漂白层的成因探讨

采集太湖地区4个具有漂白层的水耕人为土剖面(E-A1、E-A2、E-A3、E-A4)及1个发育于相同母质上的一般水耕人为土剖面作为参照(Ref),描述了土壤剖面的形态特征,分析了土壤颗粒组成、黏粒矿物组成、铁氧化物以及大量和微量元素等,并探讨了漂白层成因。5个剖面土壤颗粒组成以粉粒为主,在60%~75%之间,且剖面中各层次变异系数较小,小于10%;大量元素和微量元素在剖面各层次间变异系数也小于10%,指示漂白层与上覆和下伏土层发育在相似物质来源的土壤母质上;而E-A1剖面漂白层中较高的粉粒含量(75.04%)、较大的中细粉粒和中细粉粒/粗粉粒比值的变异系数(38.05%、61.85%)表明该剖面母质具有不均一性。说明E-A2、E-A3、E-A4、Ref剖面土壤性质的变化主要是由于成土作用形成的,而E-A1剖面土壤的性质变化除受成土作用影响外,还受沉积环境的影响。E-A2、E-A3、E-A4剖面的漂白层中蒙脱石和蛭石、粉粒和粗粉粒、SiO2、CaO、Zr等含量高于上下土层,而水云母和绿泥石、游离铁、Al2O3、Rb、Li、Ba、稀土元素(Rare earth element,REE)等则相反;同时,参照剖面亦有与E-A2、E-A3、E-A4剖面类似的特点,只是漂白作用出现在耕作层,不能定义为漂白层;而E-A1剖面的部分性质则显示出空间上的不一致性,其粉粒含量并非漂白层最高,而是随剖面土层深度向下越来越大。这些变异表明,太湖地区水耕人为土漂白层的形成,可以由黄土性泻湖相沉积物经过水耕过程中水分的周期性淹水和排干,通过机械淋洗和活性铁的淋溶而形成(剖面E-A2、E-A3、E-A4),也可以是母质沉积的过程中受湖水水面升降,导致机械淋溶,然后水耕过程叠加活性铁的淋溶而形成(剖面E-A1)。     

湘北地区典型水稻土的发生特性及其在中国土壤系统分类中的归属

选取湘北地区7个发育于2种母质的水稻土剖面样点,通过对其成土环境、剖面形态特征以及土壤理化性质进行野外观测和室内分析,按中国土壤系统分类方案,检索出诊断层和诊断特性,确定其在中国土壤系统分类中的归属,并评述土系的生产性能。结果表明:供试水稻土归属于水耕人为土亚纲下的简育和铁聚水耕人为土2个土类,底潜简育水耕人为土、普通简育水耕人为土、普通铁聚水耕人为土、漂白铁聚水耕人为土4个亚类;进一步按照土族和土系划分标准,划分出7个土族和7个土系。在相同成土环境下,同种母质发育的水耕人为土,土壤系统分类比土壤发生分类具有更强的划分能力。其划分的基层土壤单元(土族和土系),对农业生产、土地资源利用更具有指导意义。     

Role of selenium in mitigation of cadmium toxicity in pepper grown in hydroponic condition

Selenium (Se) is an essential element for humans but is not considered as essential for plants. However, its beneficial role in improving plant growth and stress tolerances is well established. In order to study the role of Se in cadmium (Cd) toxicity in pepper (Capsicum frutescens cv. Suryankhi Cluster), this experiment was carried out in greenhouse conditions. Treatments comprised Cd [0, 0.25, and 0.5 mM cadmium chloride (CdCl₂)] and Se [0, 3, and 7 µM sodium selenite (Na₂SeO₃)] with three replications. The result showed that Cd decreased chlorophyll a, chlorophyll b, and carotenoids, whereas Se supplementation diminished Cd toxicity on photosynthetic pigment. Selenium at 7 µM significantly increased the leaf area in the plants grown at 0.25 mM Cd. The application of Se at 3 µM with 0.25 mM Cd and Se at 3 µM and Se at 7 µM with 0.5 mM Cd increased the activity of catalase (CAT). Selenium at 7 µM decreased the proline content of pepper leaves exposed to Cd at 0.5 mM (30%). Selenium significantly enhanced the antioxidant activity of leaves, which was diminished by Cd toxicity. In general, Se has a beneficial effect on plant growth and is an antioxidant enzyme of pepper cv. Suryankhi Cluster under Cd stress and non-stress conditions.     

红壤区不同肥力水稻土根际硝化作用特征

通过根际培养箱(三室)——速冻切片技术研究了红壤地区高、低两种肥力下水稻苗期根表、根际和土体土壤矿质态氮含量和硝化强度,以及水稻生长、氮素积累的差异。结果表明,肥力水平对水稻根表和根际土壤铵态氮(NH4+-N)含量无显著影响,但高肥力显著提高土体土壤NH4+-N含量,以及根表、根际和土体土壤硝态氮(NO3--N)含量及硝化强度。两种肥力水稻土硝化强度最大值均出现在距根表2 mm处,分别为0.20和0.31μmol kg-1 h-1。土体土壤硝化强度随距根表距离增加而降低,低肥力土壤在距根表10～40mm处时硝化强度接近本底值,而高肥力土壤在距根表20～40 mm处时接近本底值。与不种水稻的CK相比,种植水稻显著提高根际土壤硝化强度。高肥力能显著改善水稻生长,增加植株氮素积累量,尤其显著促进根系生长及通气组织发育。由于红壤稻田肥力水平的差异造成水稻根际硝化强度以及水稻吸收NO3-的差异,导致高肥条件下水稻显示出更强的生长势和氮素吸收利用能力。因此,合理提高红壤稻田肥力水平对改善红壤区水稻根际土壤硝化作用及水稻氮素营养具有重要意义。     

Meta-analysis in the Selection of Groups in Varieties of Citrus

Brazil is the largest producer of oranges (Citrus sinensis) in the world. The nutrient management of tree orchards is designed from experiments with a limited number of varieties. This knowledge is transferred to other varieties by diagnosing tissue nutrient composition and tree demand. Compositional data analysis has been first applied to tissue analysis of agricultural crops using centered log ratios with compositional nutrient diagnosis (CND-clr). The isometric log ratio (ilr) transformation is a new approach based on binary nutrient ratios and the principle of orthogonality (CND-ilr). We analyzed eleven nutrients: nitrogen (N), sulfur (S), phosphorus (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), boron (B), copper (Cu), zinc (Zn), manganese (Mn), and iron (Fe) in leaf tissue samples across 108 commercial plots (thirty-one grow Valencia, twenty-two Hamlim, twenty Pera, and thirty-five Natal). Nutrients were partitioned between macro- and micronutrients as well as anionic and cationic species. The effect size of varieties over Valencia was quantified by the mean and standard deviation of ilr values across ilr coordinates. Specific varietal nutrient profiles and ilr norms were defined. The nutrient profile of orange varieties could be classified into homogeneous groups to take advantage of fertilizer trials conducted on varieties of the same group. The Aitchison distance and a perturbation vector could be instrumental for diagnostic purposes and nutrient management.     

旱地果园水肥管理模式研究进展

分析了旱地果园水肥管理模式的研究进展和存在问题,指出水肥胁迫尤其是水钾已成为旱区果树高产稳产优质化的主要限制因子。在系统探讨旱地果园水分管理、养分管理、综合管理以及果树叶营养综合诊断施肥标准的基础上,提出了旱地果园的高效水肥管理模式。     

东北黑土土壤磷的纬向分异

以中国东北的中纬度黑土区为样带,研究了有机磷浓度与有机质、全氮浓度的关系;全磷、有机磷、无机磷及有机磷和无机磷的比率与纬度分布的关系。结果表明,有机磷和有机质、全氮浓度具有良好的相关性,它们之间的相关系数分别为0.90和0.92,呈极显著正相关(P<0.01)。全磷、有机磷、无机磷、P_o/P_i在纬度上都存在不同程度的分异规律,即随着纬度的升高,其浓度或比率均有逐渐升高的趋势;其相关系数分别为0.68、0.77、0.26和0.60,相关分析表明,这些纬向分异规律都达极显著水平(P<0.01)。除了无机磷的纬向分异原因尚不明确之外,其他纬向分异的原因可能是由于黑土南北样带气候热量上的差异和人类活动的影响所致,从而造成南北样带之间有机质的矿化程度和速率产生差异。     

Possible role of ectomycorrhizal fungi in cycling of aluminium in podzols

Budget studies in boreal podzols indicate a considerable upward transport of aluminium (Al) from the mineral soil into the organic horizon. In this paper we studied if ectomycorrhizal (EcM) fungi can be involved in this upward transport via their extramatrical hyphae. We tested the use of gallium (Ga) as proxy for Al. Transport of Al through EcM hyphae was studied in vitro in a two-compartment Petri dish system. Two of the five fungal isolates tested transported Al. Using Ga instead of Al revealed the same trend in these systems, confirming the use of Ga as proxy for Al. Upward transport of Ga was studied in an artificial podzol. Pinus sylvestris seedlings were colonised by a natural community of EcM fungi from fresh forest soil. Gallium addition to the mineral soil led to increased Ga content in roots in the organic horizon and in the shoot. Upward Ga allocation was significantly higher when roots were excluded from the mineral soil by a mesh, only allowing fungal mycelium to grow through. We conclude that at least some EcM fungi transport Al and that Ga, and probably also Al, can be transported upwards by EcM fungal hyphae in a podzol system. These findings support the hypothesis that EcM fungi play a role in upward transport of Al in podzols.     

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。     

响应面设计法在温室番茄栽培中的应用

为优化温室番茄的栽培条件,试验研究了不同栽培密度、施氮量和施钾量对日光温室番茄产量的影响。通过中心复合试验设计,构建三因素（栽培密度,氮肥,钾肥）五水平的响应面设计方法并建立番茄产量与三因子的二次回归数学模型。结果表明:三因素对温室番茄产量均有显著的影响（p0.01）,影响的大小顺序为栽培密度施钾量施氮量;栽培密度与施氮量、施钾量之间存在显著的交互作用（p0.01）,施氮量与施钾量之间的相互作用对番茄产量影响不显著（p0.05）;多元二次回归分析结果显示,栽培密度、施氮量、施钾量与番茄产量之间的回归模型高度显著（p0.01）。统计分析确定温室番茄的最佳栽培条件为:栽培密度4.83万株/hm2,施氮量262 kg/hm2,施钾量513kg/hm2;在此条件下,温室番茄产量的预测值为119381kg/hm2,验证试验所得产量为121005kg/hm2。本研究为日光温室番茄高产、稳产和优质提供了理论依据。     

DMPP农业应用研究进展

本文对新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)的特性作了介绍,对DMPP提高作物产量,改善品质,提高氮肥利用率。降低氮温室气体的释放,减少NO3-淋失,促进环境保护方面的作用及其影响因素作了评述。     

我国西北地区2010年农产品需求预测

研究分析预测了我国西北地区2010年农产品需求状况,结果表明该区2010年农产品口粮缺口70.2万t,饲料粮缺口479.5万t,油料缺口205.2万t,甜菜缺口384.3万t,水产品几乎全部(157.3万t)缺口;而水果、蔬菜与棉花分别剩余547.5万t、460.6万t和116.5万t。