化肥减施下有机替代对小麦产量和养分吸收利用的影响

  【目的】  探讨化肥减施和氮肥有机替代对小麦产量、养分积累、运转和吸收利用的影响,为国家化肥零增长战略提供理论依据。  【方法】  于2017—2019年,定位研究了常规施肥 (CF)、等氮量有机替代 (有机替代30%N, CF+M)、化肥减施 (N、P₂O₅、K₂O分别减施25%、30%和16.7%,CFR)、减施替代 (有机替代30%N,CFR+M) 和单施有机肥 (M) 对小麦产量及其构成、生物量、不同生育期植株氮磷钾积累量、花前植株养分运转及花后养分积累、养分吸收利用的影响。  【结果】  与CF相比,CFR和CF+M处理小麦产量、成穗数和穗粒数均没有显著变化,千粒重有增加趋势;CFR提高了小麦拔节—开花阶段氮、磷、钾吸收量及其比例,CF+M与CF处理间各生育阶段尤其是拔节期后吸氮、钾量差异均不显著,而CFR处理开花—成熟期的氮磷吸收量显著降低,CF+M处理降低了花前茎叶氮运转量及花后氮磷积累量,CF+M、CFR和CF 3个处理间氮积累量差异不显著;CF+M提高了花前茎叶氮磷运转量对籽粒氮磷贡献率及花后氮积累量对籽粒氮的贡献率。籽粒氮素积累与各生育阶段氮素积累量、花前期茎叶氮素运转量及花后氮素积累量间呈显著或极显著正相关,籽粒磷素积累量仅与花后磷素积累量显著正相关,籽粒钾素积累量与返青—拔节阶段钾素积累量显著正相关,与花前颖壳+穗轴钾素运转量显著负相关。CFR和CF+M较CF提高了氮吸收、利用效率和氮肥偏生产力,CF+M较CF提高了钾素利用效率,降低了钾素吸收和钾素偏生产力。  【结论】  本试验的两年间,不同程度地减少氮磷钾化肥投入量,或不减少总氮量投入 (以30%有机氮替代化肥氮) 有利于花前期营养器官积累的养分向籽粒运转及籽粒对氮养分的吸收利用,都可以维持小麦产量。在减施氮肥量25%的前提下,用30%或者100%的鸡粪替代化肥则降低小麦各生育期干物质和氮磷钾养分的积累和运转,最终降低小麦的产量。因此,进行有机替代需要进一步研究适宜的氮肥减施比例。     

生物炭对酸化茶园土壤性状和细菌群落结构的影响

  【目的】   生物炭作为一种高效、绿色、多功能的土壤调理剂受到了广泛关注,但生物炭对酸化茶园土壤改良的长期效应还缺乏了解。研究施用生物炭5年后对茶园土壤性状和细菌群落结构的影响,为生物炭在酸化土壤改良上的合理应用提供科学依据。   【方法】   茶园生物炭田间试验在福建安溪县进行,茶园种植年限超过7年,茶树品种为铁观音,土壤为黄壤 。试验设生物炭施用量0、2.5、5、10、20和40 t/hm2共6个水平,一次施入土壤,5年后调查了茶园土壤pH、电导率 (EC)、可溶性有机碳含量、细菌群落结构变化及它们间的相关关系。   【结果】   施用生物炭5年后,茶园土壤pH提高了0.16～1.11个单位,可溶性有机碳含量提高了52.6%～92.3%,EC值降低了1.85%～47.77%,其中施用10～40 t/hm2生物炭处理的pH值均显著高于0～5 t/hm2处理。施用生物炭5年对土壤性质的改变,进一步影响了细菌群落结构,细菌群落Chao指数、ACE指数表现为随生物炭施用量增加而增加得趋势,Shannon指数呈现先增加后降低的趋势。施用生物炭促进了适宜酸中性或弱碱性环境的节杆菌属、硝化螺旋菌属、黄色杆菌科细菌相对丰度的增加,降低了嗜酸性细菌如酸杆菌属细菌的相对丰度。细菌群落结构与环境因子的关联分析表明,施用0～10 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受pH、EC环境因子的影响较大;施用20～40 t/hm2生物炭处理细菌群落结构受土壤可溶性有机碳等环境因子的影响较大;其中硝化螺旋菌属、α-变形菌门、酸杆菌属、康奈斯氏杆菌属等的相对丰度与土壤pH、EC值间具有显著相关性。   【结论】   在酸化茶园施用生物炭5年后,土壤pH、EC和可溶性有机碳含量发生了显著变化,增加了细菌群落多样性指数,且适宜酸中性或弱碱性环境的细菌丰度增加,嗜酸性细菌丰度降低;其中施用0～10 t/hm2生物炭的处理土壤pH、EC是显著影响细菌群落结构的环境因子,施用20～40 t/hm2生物炭的处理土壤可溶性有机碳含量是显著影响细菌群落结构的环境因子。     

Effect of soil acidification on the growth and nitrogen use efficiency of maize in Ultisols

Purpose

To examine the effect of soil acidification on growth and nitrogen (N) uptake by maize in Ultisols.

Materials and methods

A clay Ultisol derived from Quaternary red earth and a sandy Ultisol derived from tertiary red sandstone were used in this study. A pot experiment was conducted with maize growing in the two Ultisols acidified to different pH values. Urea with ¹⁵N abundance of 10.11% was used to investigate the distribution of N fertilizer between soil and plant. Total N content and ¹⁵N abundance in plant and soil samples were determined by elemental analysis-isotope mass spectrometry.

Results and discussion

Critical soil pHs of 4.8 and 5.0 were observed for maize growing in the clay and sandy Ultisols, respectively. Below the critical soil pH, increasing soil pH significantly increased maize height and the yield of maize shoots and roots (both P < 0.05), but changes in soil pH showed no significant effect on maize growth above the critical soil pH in both Ultisols. Maize growing in the sandy Ultisol was more sensitive to changes in soil pH than in the clay Ultisol. Increase in the pH in both Ultisols also increased N accumulation in maize, the N derived from fertilizer in maize, physiological N use efficiency, and N use efficiency (NUE) by maize. Changes in soil pH had a greater effect on these parameters below the critical soil pH, compared to above. The change in soil pH had a greater effect on N accumulation in maize, the N derived from fertilizer in maize, and NUE in the sandy Ultisol than in the clay Ultisol. The NUE increased by 24.4% at pH 6.0, compared with pH 4.0 in the clay Ultisol, while the NUE at pH 5.0 was 4.8 times that at pH 4.0 in the sandy Ultisol. The increase in soil pH increased the ratio of N accumulation in maize/soil residue N and decreased the potential loss of fertilizer N from both Ultisols.

Conclusions

Soil acidification inhibited maize growth, reduced N uptake by maize, and thus, decreased NUE. To maintain soil pH of acidic soils above the critical values for crops is of practical importance for sustainable food production in acidic soils.

     

基于农牧户视角的荒漠化治理中退牧还草技术综合评价——以内蒙古鄂托克旗为例

农牧户作为退牧还草技术的实施者和重要利益相关者,其对技术的感知度和认可度对于调整和完善退牧还草技术具有重要的现实意义。本文以草地荒漠化典型区域——内蒙古鄂托克旗为例,采用主观层次分析法和客观熵权法相结合的方法,构建包括技术成熟度、技术应用难度、技术相宜性、技术效益和技术推广潜力5个方面的退牧还草技术综合评价指标体系,基于农牧户视角对内蒙古鄂托克旗退牧还草技术进行综合评价。结果表明:1)基于农牧户视角的鄂托克旗退牧还草技术综合评价结果为0.469 8,说明农牧户对于退牧还草技术的综合评价处于中等水平,技术满意度一般,技术可持续性较弱。具体表现为农牧户对于技术自身的草地生态系统退化修复功能持以肯定态度,生态效益评价较高;而对于经济效益和技术可持续性评价较低。2)分项退牧还草技术评价结果由高到低的排序为:技术相宜性、技术效益、技术成熟度、技术应用难度、技术推广潜力。3)分区域研究得出,鄂托克旗退牧还草技术综合评价的区域差异性较小。因此,退牧还草技术的综合评价结果能够反映农牧户对于该项技术的满意程度,为退牧还草技术的持续有效实施提供参考。     

河北省县域农业绿色发展指标时空变化特征

为剖析河北省县域农业绿色发展的主要问题及限制因素,本文以河北省135个县(区)为研究对象,围绕社会、经济、生产力、资源和生态环境5个维度,选取了26项农业绿色发展指标,基于专家意见和统计资料,参照农业绿色发展程度将入选指标从高到低划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ级,并定量分析了1996年和2016年河北省县域尺度的农业绿色发展指标时空变化特征。结果表明, 20年间河北省农业生产条件不断改善,农业机械化水平与农田灌溉水平均有不同程度的提升;农业经济效益大幅增长,单位面积农业产值与人均可支配收入分别增长了1.96倍和3.05倍;农业生产能力持续提升,表现为单位面积热量产量及植物蛋白产量持续上升,氮素利用效率有所回升;资源投入持续增加,表现为氮、磷、农药及农膜的使用强度不断增加;环境风险仍处于较高水平。从空间变化来看,河北省东北部和南部地区社会发展、经济和农业生产的农业绿色发展程度呈提高趋势;而资源和生态环境指标绿色发展程度总体表现为下降趋势,呈现出西北部和东南部地区高的特征。5类指标绿色发展程度等级处于Ⅰ级水平的县域数量占比较高,呈现明显的空间差异。河北省农业绿色发展的主要瓶颈问题来自资源短缺、环境污染和生态破坏,造成以上问题的原因是资源投入过高、种养结构改变和农牧分离严重,下一步需要提高资源利用效率,保持产地环境的清洁和生态系统的稳定,快速推进河北省县域的农业绿色发展。     

饮用天然高钼水诱发的钼中毒耕牛主要生物酶测定

本研究对高钼饮水诱导钼中毒的耕牛及对照牛的血浆及组织（肝脏、肺脏、肾脏、脾脏、心脏、肌肉）中超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、黄嘌呤氧化酶（ＸＯＤ）及谷胱甘肽过氧化物酶（ＧＳＨ－ＰＸ）等３种生物酶活性进行了对比分析测定。结果表明,血浆和组织中ＳＯＤ、ＸＯＤ及ＧＳＨ－ＰＸ均随着钼中毒的加重其活性显著下降。这３种生物酶是钼中毒比较灵敏且相关较大的生化指标,对钼中毒具有一定诊断价值;测定ＳＯＤ。ＸＯＤ、ＧＳＨ－ＰＸ可作为钼中毒监测的重要手段。     

平原河网水中悬浮颗粒物对金鱼藻、水网藻的影响

研究了水体悬浮颗粒物对修复植物的影响规律,结果揭示了悬浮颗粒物对水生植物影响的两面性以及修复植物对颗粒物胁迫产生自由基进行清除的适应机制。在正常情况下,金鱼藻(Ceratophyllum dem ersumL)体超氧化物歧化酶活性维持在256~280 U/g(鲜重),过氧化物酶活性维持在80~90 U/g(鲜重)的水平,保证了细胞膜脂质氧化的分子标志物MDA的代谢水平低于65μmol/g(鲜重)。当金鱼藻受到大于300 mg/L颗粒物的高强度胁迫时,其体内这两种抗氧化酶活性不仅没有维持在很高的水平,反而均呈下降趋势,致使金鱼藻体内的MDA平均值可达79μmol/g(鲜重)以上,形成了对细胞膜相对损伤率达35%以上的氧化损伤结果。在高浊度水体中水网藻(Hydrodictyon reticulatum)内比金鱼藻具有更强的适应性,因此水网藻更合适作为先锋修复植物。     

本氏烟NbMBF1c的克隆、表达及在TMV侵染过程中的功能

【目的】烟草花叶病毒（tobacco mosaic virus,TMV）是危害茄科、十字花科、葫芦科等农作物的重要病毒,给农业生产造成了巨大损失。通过分子克隆获得本氏烟（Nicotiana benthamiana）多蛋白桥梁因子1c(multiprotein bridging factor 1c,MBF1c),综合应用生物信息学、细胞生物学以及分子生物学手段,明确NbMBF1c的抗病毒功能和机制,为作物的抗病毒育种提供理论依据。【方法】根据Sol Genomics Network中报道的NbMBF1c序列全长,设计引物克隆NbMBF1c全长序列;使用GeneDoc及MEGA X对NbMBF1c蛋白和其他物种中的同源蛋白序列进行比对并构建系统进化树;利用生物信息学分析NbMBF1c的基因特征和蛋白结构;使用实时荧光定量PCR检测其组织表达及其在TMV侵染中的表达;利用烟草脆裂病毒（tobacco rattle virus,TRV）诱导的基因沉默（virus induced gene silencing,VIGS）技术沉默NbMBF1c后通过摩擦接种TMV-GFP,明确NbMBF1c对病毒...     

湖南三种不同嫩度工夫红茶香气品质比较分析

对湖南红茶标准样及安化群体种与黄金茶等三种不同嫩度红茶样进行了香气感官品质评价和成分分析,结果表明:芽头红茶样品中醇类含量占比最高,呈现出馥郁高长的鲜甜香;一芽一叶红茶样品中醇类、醛类、酮类和酯类含量居中,多表现为纯正较浓的甜香;一芽二叶茶样样本间差异较大,碳氢化合物和酯类化合物在标准样品中占比较高,其花香明显,在安化...     

黑沙蒿根系抗拉特性及其与化学成分的关联性

[目的] 探讨根系抗拉特性与主要化学成分含量的关联性,以期充实根系固土力学特性研究以及提供矿区生态恢复和植物保护的理论支持。[方法] 以神东矿区广泛分布的多年生灌木黑沙蒿（Artemisia ordosica）为研究对象,利用TY8000伺服式强力机,研究1~4 mm径级直根段、含侧根分支处根段抗拉材料的力学特性并测定各径级的纤维素、半纤维素和木质素,研究根系材料力学及其与化学成分的关联性。[结果] ①随着根系直径增加,黑沙蒿直根段、含侧根分支处根段抗拉力增加,而抗拉强度和杨氏模量减小,且抗拉力、抗拉强度和杨氏模量都与根系直径呈幂函数关系。②直根段、含侧根分支处根段化学成分含量差异显著（p<0.05）,平均化学成分含量为：半纤维素（31.69%,32.18%） > 木质素（28.42%,25.30%） > 纤维素（15.50%,15.35%）。③随着根系直径增加,直根段纤维素含量减小,半纤维素和木质素含量增加,而含侧根分支处根段纤维素含量减小,半纤维素和木质素含量无变化。④直根段抗拉强度、杨氏模量与纤维素极显著正相关（p<0.01）,与半纤维素、木质素极显著负相关（p<0.01）。含侧根分支处根段抗拉强度、杨氏模量与纤维素极显著正相关（p<0.01）,与半纤维素、木质素无相关性。[结论] 黑沙蒿根系抗拉特性与化学成分表现出一定的相关性,且纤维素是影响灌木根系材料力学特性的主要化学组分。