Effect of organic amendment amount on soil nematode community structure and metabolic footprints in soybean phase of a soybean-maize rotation on Mollisols

It has been well documented that organic amendment affects soil nematode community structure. However, little is known about the effect of organic amendment amount on soil nematodes. To assess the effect of the amount of organic amendments on soil nematode community structure and metabolic activity, the community composition, abundance, and metabolic footprints of soil nematodes were determined in a long-term field experiment with various amounts of organic amendment in Northeast China. Fertilization treatments included an unfertilized control (CK), chemical fertilizer without manure amendment (OM₀), manure applied at 7.5 Mg ha^-1 plus chemical fertilizer (OM₁), and manure applied at 22.5 Mg ha^-1 plus chemical fertilizer (OM₂). A total of 46 nematode genera were found. Treatments with the largest amount of organic amendment had the smallest number of plant parasite genera (5), but a largest number of dominant genera (7). Soil nematodes, bacterivores, and fungivores were the most abundant in OM₂, followed by OM₁, and the lowest in OM₀ and CK. Organic amendment increased the enrichment index (EI), and the large amount of organic amendment increased the metabolic footprints of bacterivore (Baf) and fungivore (Fuf) and enrichment footprint (Ef). The relationships between Baf (or Fuf) and the increases in soil organic carbon (ΔSOC) and total nitrogen (ΔTN) were stronger than those of bacterivore (or fungivore) abundance with ΔSOC and ΔTN, except for the relationship between bacterivore abundance and ΔSOC. The EI and Ef were positively correlated with ΔSOC and ΔTN. These findings suggest that the amount of organic amendment affects soil nematode activity and function at entry levels in soil food web, and that metabolic footprints of soil nematodes may be better indicators than their abundances in assessing their relationships with soil nutrients.     

Distribution of water-stable aggregates under soil tillage practices in a black soil hillslope cropland in Northeast China

Journal of Soils and Sediments - Soil aggregates are the basic units of soil structure. Water-stable aggregates (WSAs) are greatly influenced by tillage practices. The main objective of our study...     

Intensive organic vegetable production increases soil organic carbon but with a lower carbon conversion efficiency than integrated management

Intensive vegetable production in greenhouses has rapidly expanded in China since the 1990s and increased to 1.3 million ha of farmland by 2016, which is the highest in the world. We conducted an 11‐year greenhouse vegetable production experiment from 2002 to 2013 to observe soil organic carbon (SOC) dynamics under three management systems, i.e., conventional (CON), integrated (ING), and intensive organic (ORG) farming. Soil samples (0–20 and 20–40 cm depth) were collected in 2002 and 2013 and separated into four particle‐size fractions, i.e., coarse sand (> 250 µm), fine sand (250–53 µm), silt (53–2 µm), and clay (< 2 µm). The SOC contents and δ¹³C values of the whole soil and the four particle‐size fractions were analyzed. After 11 years of vegetable farming, ORG and ING significantly increased SOC stocks (0–20 cm) by 4008 ± 36.6 and 2880 ± 365 kg C ha^?1 y^?1, respectively, 8.1‐ and 5.8‐times that of CON (494 ± 42.6 kg C ha^?1 y^?1). The SOC stock increase in ORG at 20–40 cm depth was 245 ± 66.4 kg C ha^?1 y^?1, significantly higher than in ING (66 ± 13.4 kg C ha^?1 y^?1) and CON (109 ± 44.8 kg C ha^?1 y^?1). Analyses of ¹³C revealed a significant increase in newly produced SOC in both soil layers in ORG. However, the carbon conversion efficiency (CE: increased organic carbon in soil divided by organic carbon input) was lower in ORG (14.4%–21.7%) than in ING (18.2%–27.4%). Among the four particle‐sizes in the 0–20 cm layer, the silt fraction exhibited the largest proportion of increase in SOC content (57.8% and 55.4% of the SOC increase in ORG and ING, respectively). A similar trend was detected in the 20–40 cm soil layer. Over all, intensive organic (ORG) vegetable production increases soil organic carbon but with a lower carbon conversion efficiency than integrated (ING) management.     

肉鸭粪便排放特征的季节性变化

本研究旨在探讨肉鸭粪便的特性,并对其不同季节的污染物排放特征进行评价,为肉鸭养殖场废弃物处理和资源化利用提供依据。分4个季节进行了北京Z型肉鸭饲养试验(饲养期37 d),记录采食量、产粪量,并定期测定饲料和粪便中水分和有机质含量及总氮(TN)、P、Cu、Zn含量。结果表明:肉鸭粪便中Zn含量秋季最高, TN、P、Cu含量均为冬季最高;冬季粪便中TN含量极显著高于夏、秋两季(P0.01); P、Cu含量在冬季均极显著高于其余季节(P0.01);粪便中Cu、Zn含量均为春季最低。肉鸭粪便平均含水率为84.61%,夏季最高,春季最低;平均有机质含量为83.38%,表现为冬春秋夏。春夏秋冬四季的粪便产生量分别为338.3g?d~(-1)?只~(-1)、275.9 g?d~(-1)?只~(-1)、317.6 g?d~(-1)?只~(-1)和327.0 g?d~(-1)?只~(-1),夏季最低。TN、P、Cu、Zn的排泄系数分别为2.13 g?d~(-1)?只~(-1)、2.48g?d~(-1)?只~(-1)、2.56 mg?d~(-1)?只~(-1)、21.10 mg?d~(-1)?只~(-1);春冬两季的TN日排泄量显著高于夏秋两季; P的日排泄量表现为冬季极显著高于其余3个季节;夏季Cu的日排泄量与春季差异不显著,极显著低于秋、冬两季(P0.01)。TN在秋季排泄占比最低,春季最高;而P排泄占比为秋季最高,春季最低。肉鸭在饲养期TN、P、Cu、Zn的排泄量与对应元素的摄入量具有极显著的正相关关系(P0.01)。研究表明:季节因素能对肉鸭粪便中含水率、有机质、TN、P、Cu和Zn含量产生显著影响,同时各季节各元素的排泄量与相应元素的摄入量显著相关。     

长期秸秆配施化肥对土壤养分及小麦产量、品质的影响

以40年长期定位试验为平台,系统分析了不同施肥处理对暗棕壤土壤碳氮磷含量和小麦产量及品质的影响,为探讨长期施用秸秆条件下土壤肥力演变规律提供理论依据。试验设4个处理,分别为单施化肥(NP)、秸秆配施化肥(S+NP)、秸秆配施1/2化肥(S+1/2NP)、秸秆配施1/4化肥(S+1/4NP),其中秸秆为隔年麦秸还田,用量为3 000 kg/hm~2,化肥N、P用量为N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2。结果表明:1)与NP处理相比,秸秆配施化肥处理(S+NP)显著增加了0～20 cm土壤有机碳含量和有效磷含量;秸秆还田条件下,S+1/2NP和S+1/4NP处理0～20 cm土壤中碳氮磷含量均低于S+NP处理,而对于20～40、40～60 cm土层养分含量差异表现不一致。2)不同施肥处理对春小麦产量及其构成因素有显著的影响,各施肥处理综合表现为:S+NPNPS+1/2NPS+1/4NP,即以S+NP处理春小麦产量最高;不同施肥处理对春小麦籽粒容重、蛋白质含量、湿面筋含量、吸水率、延伸率和拉伸面积等品质指标影响不显著。综合分析各处理,结果表明:S+NP处理(即在秸秆还田条件下,施用N 150 kg/hm~2、P_2O_5 150 kg/hm~2)相对其他处理,其保障小麦产量和提升(或维持)土壤肥力的效果最佳。     

茶树CsSNAT基因的克隆与表达分析

为明确茶树SNAT基因的序列特征和表达特点,在茶树转录组测序的基础上以茶树(Camellia sinensis)品种舒茶早为试验材料,通过SMART^TM RACE技术克隆茶树褪黑素合成途径中关键限速酶5-羟色胺-N-乙酰转移酶CsSNAT基因的cDNA全长序列,并分析其基因结构和表达模式。结果表明,CsSNAT基因序列全长1 014 bp,其中包含742 bp的完整开放阅读框(ORF),编码247个氨基酸,预测等电点7.64,蛋白分子量27.36 kDa。氨基酸序列比对显示,CsSNAT蛋白与其他高等植物的SNAT蛋白具有较高同源性,与葡萄 VvSNAT(CBI31163)同源性最高,为66.19%。诱导蛋白最佳条件为温度28℃,异丙基-β-D-硫代半乳糖苷(IPTG)浓度0.5 mg·L^-1,诱导时间6 h,在上清液中可获得大量分子量为66 kDa的可溶性融合蛋白。实时定量 PCR 分析表明,CsSNAT在褪黑素处理6 h后表达量最高,为对照的3倍;茶尺蠖取食6 h后,CsSNAT表达显著上调。不同激素处理结果显示,CsSNAT受脱落酸(ABA)、茉莉酸甲酯(MeJA)和水杨酸(SA)诱导表达。本研究结果为5-羟色胺-N-乙酰转移酶功能研究奠定了一定的基础。     

江西省水资源利用时空变化特征及区域差异

[目的] 定量研究2008—2017年江西省水资源利用时空变化特征以及各项水资源指标的区域差异,为水资源可持续利用提供参考依据。[方法] 基于2008—2017年江西省自然、社会经济以及水资源资料,利用变差系数、泰尔系数和空间分级分类法,从时间维度和空间维度分析了江西省2008—2017年水资源时空分布特征,并采用“竹笋”七色差异评价法对江西省各项水资源指标的区域差异进行研究。[结果] 南昌市2008—2017年水资源开发利用相对处于一个较高的水平,年均水资源开发利用率达到46%,处于不健康状态,而整个江西省平均开发利用率不到25%,水资源状况呈现健康的状态;江西省2008—2017年工业用水和农业水量分布差异较大,11市的生活用水和总用水空间分布差异较小;江西省2008—2017年人均水资源和地均水资源区域差异的差异值小于380,处于“竹笋”七色模型的稳定区,2008—2017年期间波动小。[结论] 整体来看江西省各市水资源禀赋差异性较大,要综合多个因素,深度剖析各个地区的水资源各类指标,比如人口数量、气候、环境、地形、文化差异等,因地制宜,才能使水资源真正为社会经济的可持续发展服务,达到人与水环境的协调统一。     

增施有机肥改善黑土物理特性与促进玉米根系生长的效果

为改善东北黑土区粘重耕层的土壤物理特性,通过玉米秸秆还田基础上增施有机肥试验,拟明确增施有机肥对黑土物理特性和根系生长的提升效果。利用2015～2018年吉林省公主岭市和黑龙江省克山县黑土区的定位试验,测定了玉米抽雄期3种秸秆还田处理及其增施有机肥(旋耕秸秆还田+有机肥RSM、深翻秸秆还田+有机肥DSM、深松秸秆还田+有机肥SSM)处理的土壤物理指标;并采用微根管法原位测定了根系生长指标,计算出增施有机肥后各土壤物理特性与根系生长指标的变化量。结果表明,相比秸秆还田处理,增施有机肥降低了土壤容重、土壤紧实度,提升了土壤含水量,同时根长密度、根尖数密度和根平均直径均显著增加,其中根长密度和根尖数密度各土层平均增加了0.18 cm/cm~2和34.9×10~(-3)个/cm~2。不同秸秆还田方式增施有机肥后对黑土物理特性和根系生长的改善效果不同,其中0～15 cm土层RSM处理改善效果最明显,15～45 cm土层SSM和DSM处理改善效果最明显。有机肥和秸秆还田方式互作对黑土物理特性和促进根系生长指标具有显著的正向互作效应。上述结果表明,深松秸秆还田和深翻秸秆还田基础上增施有机肥模式更有利于改善黑土物理特性和促进根系生长,是改善东北黑土区粘重耕层的技术选择。     

不同黑胫病发病程度下植烟根际土壤酶活性及细菌群落结构差异比较

土传病害的发生与土壤环境,特别是微生物群落结构变化密切相关,田间自然发病条件下探讨土传病害发生、发展过程中土壤环境因子的变化特征,可更加科学地评价病害发生与土壤环境因子变化的关系,为进一步了解土传病害发生机理提供必要科学依据。选择云南烟草黑胫病危害较为严重的3个植烟区(石林板桥、保山耇街、保山珠街)统一种植高感黑胫病烤烟品种红花大金元,调查定点田块病害发生情况并根据病害调查标准将发病烟株划分不同程度(正常烟株、轻度发病烟株、中度发病烟株、重度发病烟株)。同时在保山耇街试验点采集不同发病程度烟株根际土壤,分析比较其土壤酶活性及细菌群落的差异。研究结果表明:各调查点不同发病程度烟株根际土壤与脲酶、蔗糖酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性随发病程度增加均呈下降趋势;土壤16S rRNA高通量测序及多样性分析表明,与土壤细菌门类水平优势群落组成相似,并且随发病程度放线菌门相对丰度呈下降趋势,而酸杆菌门呈上升趋势;不同发病程度根际土壤细菌群落属水平上相对丰度差异较大,其中甾体杆菌属(Steroidobacter)、阿达尔杆菌属(Adhaeribacter)、根瘤菌属(Mesorhizobium)、杜氏杆菌属(Tumebacillus)随发病程度呈先下降后上升的趋势;细菌群落α多样性指数均不同程度低于健康根际土壤,且均表现为轻度发病烟株根际土壤α多样性指数最低,其中shannon和simpson指数轻度发病烟株显著低于健康烟株;PCoA主成分分析表明,根际土壤细菌群落结构随发病程度发生了明显分离,且沿第二主成分坐标轴上细菌群落结构分离随发病程度呈逐渐增大趋势。综上所述,不同发病程度烟株根际主要环境因子存在较大差异,土壤酶活性受到不同程度抑制,细菌群落组成发生趋向性变化,群落结构发生趋向性改变,土壤微生物多样性降低。     

电渗析与酸淋洗模拟紫色土酸化的效果比较

为了比较电渗析与酸淋洗试验模拟紫色土酸化的效果,在重庆地区采集了不同pH(5.00和7.06)的2个紫色土,分别进行不同天数(1,2,5,7,10天)的电渗析和酸淋洗试验处理,并分析了试验处理前后土壤的酸度特征和交换性盐基成分含量变化。结果表明,在整个10天的淋溶处理过程中,2种紫色土的pH均无显著变化,说明紫色土具有一定的酸缓冲能力,短期的酸雨淋溶不能实现紫色土的严重酸化。而采用电渗析处理10天后,中性紫色土和酸性紫色土的pH分别降低3.4和1.1个单位。在整个电渗析处理过程中,土壤的交换性酸含量显著升高,盐基离子大量淋失。电渗析可以实现对紫色土的快速酸化处理。2种紫色土中,电渗析处理后中性紫色土的酸化程度大于酸性紫色土。这是由于中性紫色土的表面负电荷量更高,导致更多致酸离子吸附在土壤胶体表面,最终造成中性紫色土的酸化程度更加严重。因此,电渗析处理比酸雨淋溶处理对紫色土酸化效果更好,且可用于紫色土的酸化机理研究。进一步结合2种方法的技术可操作性,认为电渗析法是研究紫色土酸化问题的一种有效技术手段。