不同形态氮素对种植大豆土壤中微生物数量及酶活性的影响

采用框栽试验方法,研究6种不同形态氮素[生物固氮(N0)、硝态氮(N1)、铵态氮(N2)、氨基酸态氮(N3)、蛋白态氮(N4)和酰胺态氮(N5)]对种植大豆土壤中微生物数量及土壤酶活性动态变化的影响。结果表明:各大豆生育期内真菌、细菌、放线菌数量和土壤脲酶、蔗糖酶活性对不同形态氮素的反应不同;三大菌群在组成上以细菌数量占绝对优势,数量上均在花期时达到峰值,即均随着大豆生育期的推进呈单峰曲线变化;花期不同形态氮处理下的土壤微生物总数量有差异,具体表现为N5N3N2N1N4N0。土壤多样性指数的变化趋势随着生育期的推进呈缓慢下降趋势,与土壤微生物数量的变化趋势不一致,因此,评价土壤生物多样性指数应将两者结合起来。土壤脲酶和蔗糖酶活性随着生育期的推进亦为单峰曲线变化趋势,但脲酶与蔗糖酶活性的变化趋势不同,其高峰期出现在鼓粒期。     

太原城郊老菜区番茄氮肥利用率及氮去向研究

为了加强太原城郊老菜区蔬菜生产中氮素管理和降低蔬菜生产对环境的污染,在田间采用微区15N示踪法研究了番茄生产过程中农民习惯施氮(FAR)和推荐施氮(RAR)的氮肥利用效率和氮去向。结果表明:与习惯施氮比较,推荐施氮对番茄各部位干物质量、氮浓度和产量均无显著影响,且明显降低了番茄地上部吸收化学肥料氮的百分率,但对各部位氮肥利用效率和总氮肥利用效率无显著影响,氮肥利用效率仅为8%～9%,这可能与土壤原来氮库或所施有机肥矿化提供了大量氮素有关。两种施肥处理均导致65%左右的氮素损失,其中习惯施氮和推荐施氮分别导致30%和26%的氮素淋洗到40cm以下土层,为此有必要种植蔬菜后利用深根系粮食作物吸收土壤下层氮素来降低蔬菜生产对环境的影响。     

黄土丘陵沟壑区人工林地的土壤抗蚀性评价

以延安、安塞、吴旗的人工刺槐林、柠条林为研究对象,选取同一地区的自然恢复草地和坡耕地为对照,通过对5个表征土壤抗蚀性的指标即>0.25 mm水稳性团粒含量、>0.5 mm水稳性团粒含量、平均重量直径、团聚状况和团聚度的比较分析,对人工刺槐林、人工柠条林相对于自然恢复草地和坡耕地改善土壤抗蚀性的效果进行了评价,同时分析了不同林龄人工林土壤抗蚀性的变化.研究表明,人工林地相对于坡耕地,显著提高了土壤抗蚀性,但不及自然恢复草地,尤其在安塞和吴旗表现更明显;随着林龄的增长,人工林地土壤抗蚀性能增强,并趋于稳定.并通过对样地的聚类分析,也得出与上述相似的结果.综合分析表明,封禁条件下的植被自然恢复是黄土丘陵沟壑区比较适宜的植被恢复方式和控制土壤侵蚀的有效措施.     

长期不同施肥处理对棕壤氮储量的影响

为揭示施肥对棕壤氮素状况的影响,利用29年长期肥料定位试验,研究了不同施肥处理条件下土壤全氮在0―60 cm土层的分布特征,并在此基础上计算0―60cm土层氮库的储量变化。结果表明,不同施肥处理土壤全氮含量、C/N比值均随土层深度增加而降低,其影响主要表现在表层;而对0―60cm 土层全氮储量有显著性影响（P0.05）。长期不同施肥处理后土壤全氮及其储量变化趋势是:高量有机肥区＞低量有机肥区＞化肥区＞无肥区＞试验前（1979年）,特别是高量有机肥和化肥配合施用效果最显著;单施化肥处理土壤全氮含量和储量虽有缓慢提高,但差异不显著。说明土壤氮素含量的提高与施肥措施密切相关,有机肥和化肥配合施用能提高土壤全氮含量和储量,是维持土壤肥力的最优施肥方式。     

稻田冬季保护性耕作对土壤酶活性以及稻米品质的影响

为研究稻田冬季保护性耕作对土壤酶活性以及对水稻品质的影响,本试验设计了5个不同种植模式,即稻田免耕稻草全程覆盖种植马铃薯（T1）、免耕直播黑麦草处理（T2）、免耕直播油菜处理（T3）、免耕直播燕麦草处理（T4）以及空闲（CK）,以杂交组合国稻-6号为材料。研究结果表明:（1）比之对照（CK）,T1、T2和T3处理均可显著提高其土壤蛋白酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶以及转化酶活性,尤其是T1处理,其土壤酶活性明显高于其他处理;（2）T1、T2和T3处理均能改善稻米品质,和对照（CK）相比,整精米率和蛋白质含量明显提高,垩白度、直链淀粉含量以及胶稠度明显降低;（3）在本试验条件下土壤酶活性对稻米品质影响的程度依次为中性磷酸酶蛋白酶过氧化氢酶转化酶。     

小盐芥 TsPIP1;1 与 TsTIP1;1 基因增强转基因水稻耐盐性

【目的】为更好地了解植物水通道蛋白盐胁迫下的调节作用,对小盐芥质膜内在蛋白TsPIP1;1及液泡膜内在蛋白TsTIP1;1在转基因水稻中的盐胁迫生理响应机制进行探究,旨在为水通道蛋白在耐盐作物分子改良育种中的应用提供理论支撑。【方法】以野生型 (WT) 与 T3 代转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻为材料,进行了水培试验,并设置了 0、100、200 mmol/L NaCl 处理。处理一周后,分别测定水稻的光合参数、株高、生物量、相对含水量、失水率及钾、钠含量。【结果】在盐胁迫处理下,与野生型相比,转基因水稻的生物量和含水量明显增加,渗透势和失水率显著降低。转 TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 基因水稻根部及地上部的 Na+ 含量都显著降低,K+ 在转基因株系中的累积显著高于野生型,降低了体内 Na+/K+ 比,并且能够保持更强的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率。在 200 mmol/L NaCl 处理下,与野生型相比,TsTIP-5、TsTIP-7 及 TsPIP-19 的株高分别高出 8.2%、11.6%、4.9%;单株干重分别高出 17.9%、23.9%、16.9%;地上部 Na+/K+ 比分别降低 24.3%、24.4%、24.8%;根部 Na+/K+ 比分别降低 29.6%、27.5%、32.4%;渗透势分别显著降低了 18.3%、19.4%、30.3%;相对含水量分别增加了 5.8%、5.5%、5.4%;净光合速率分别增加了50.4%、 78.5%、56.2%。【结论】TsPIP1;1 及 TsTIP1;1 增强了转基因水稻的光合呼吸作用,通过降低植物体内 Na+/K+ 比,参与植物细胞的渗透调节,提高了细胞持水能力,促进转基因水稻的生长发育,增强了水稻的耐盐性。     

连续秸秆还田替代钾肥对作物产量及土壤钾素平衡的影响

为了探索油菜-水稻轮作体系中连续秸秆还田替代钾肥效果,试验研究了连续秸秆还田配施钾肥对油菜-水稻轮作体系中油菜和水稻产量、地上部钾素累积量、钾肥利用率、土壤钾素含量的影响,探讨了秸秆还田可替代化学钾肥的用量。结果表明:1)油菜季秸秆还田可以替代1/3～2/3的化学钾肥而油菜不减产,水稻季随着试验年限的增加,秸秆还田能够替代化学钾肥的量呈减少趋势。轮作周期上,秸秆还田可以替代1/3的化学钾肥而油菜和水稻的总产量不减少。2)与单施钾肥(NPK)处理相比,油菜季,秸秆替代钾肥(NP+1/3K+S、NP+2/3K+S)处理均显著提高了钾肥吸收利用率和偏生产力;水稻季,NP+2/3K+S处理显著提高了钾肥吸收利用率和偏生产力,同时NP+1/3K+S处理也显著提高了钾肥偏生产力。3)在3个轮作周期中,不施钾肥(NP)、单施钾肥(NPK)始终处于亏缺状态,而秸秆替代钾肥处理(NP+S、NP+1/3K+S、NP+2/3K+S)的土壤钾素虽然在第1个轮作周期时均处于亏缺状态,但随着秸秆还田年限增加,亏缺量逐渐减少,至第3个轮作周期时,土壤钾素均处于盈余状态。4)秸秆还田配施钾肥均不同程度增加了耕层土壤速效钾含量,减缓了耕层土壤缓效钾含量的下降。上述结果表明:油菜-水稻轮作区秸秆还田减施钾肥有利于弥补土壤钾素亏缺,对维持土壤钾素平衡有重要意义。     

棉纤维生物炭对稻田土壤及水稻Cd含量的影响

为生物炭应用于农田Cd污染的控制及治理提供相关科学依据,研究通过根箱试验,研究棉纤维生物炭对水稻根际和非根际土壤可交换态和不可交换态Cd含量及水稻植株中Cd分配的影响。研究表明:随着棉纤维生物炭的施用量增加,根际和非根际土壤可交换态Cd含量都呈下降趋势,同时不可交换态Cd含量都呈上升趋势。随着棉纤维生物炭的施用量增加,非根际土壤pH值呈逐渐上升趋势。非根际土壤pH值与可交换态Cd含量之间存在显著负相关关系,与不可交换态Cd含量之间存在显著正相关关系。可见,施用棉纤维生物炭可在一定程度上提高非根际土壤pH值,进一步降低了非根际土壤可交换态Cd含量;而根际土壤可交换态Cd含量的下降,主要受棉纤维生物炭的理化性质影响,受土壤pH值影响不大。随着棉纤维生物炭的施用量的增加,水稻各部位Cd含量及累积量都呈现下降趋势,其中籽粒Cd含量的下降幅度最大,为36.57%,根的Cd含量的下降幅度最小,为12.56%。由于茎鞘的生物量和Cd含量都较大,茎鞘中Cd累积量最高,平均为25.44μg plant^-1,是籽粒的2.85倍。因此,在进行农田土壤Cd修复的同时,除了要关注农产品Cd污染,还要考虑如何妥善处理大量的富集Cd的农业废弃物,避免产生二次污染风险。     

滴灌施肥对红地球葡萄产量、品质及土体氮磷钾分布的影响

【目的】研究滴灌施肥对‘红地球’葡萄产量、品质与土体氮磷钾分布的影响,为科学合理制定河北省葡萄水肥管理策略提供理论及技术依据。【方法】以河北省怀来县15年生‘红地球’葡萄为试材,设置5个不同水肥投入水平,分别为传统灌溉施肥 (CK)、传统施肥 + 滴灌 (FCK + D)、滴灌施肥Ⅰ (F1 + D)、滴灌施肥Ⅱ (F2 + D)、滴灌施肥Ⅲ (F3 + D)。滴灌用水量为传统灌溉用水量的55%,CK与FCK + D施肥总量相同 (N、P₂O₅、K₂O总施入量分别为2708.7、2615.45、1315.2 kg/hm2),与CK相比,F1 + D总N、P₂O₅、K₂O施入量分别降低了68.32%、87.61%、40.47%;F2 + D较F1 + D减少17.31%的磷和12.54%钾肥量,F3 + D又降低了18.53%的氮肥量。对葡萄的产量与品质和氮、磷、钾等养分在0—100 cm土体中的分布进行了分析,并计算了养分利用效率及成本收益。【结果】2012年和2013年CK处理葡萄产量分别为24115 kg/hm2和23020 kg/hm2,F1 + D处理显著高于CK,分别为28830、27272 kg/hm2,平均提高了19.0%,而F2 + D、F3 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。品质方面,F3 + D的千粒重显著高于CK,在2012与2013年分别为11.39、11.47 kg,平均提高了7.2%,而F1 + D、F2 + D和FCK + D与CK处理间差异不显著。2012年和2013年CK处理果实Vc含量分别为14.36、14.42 mg/100 g,F1 + D、F2 + D和F3 + D显著高于CK,分别平均提高了16.7%、15.2%和15.6%。在土体养分分布方面,土体中上层 (0—60 cm) 滴灌施肥处理养分含量与传统水肥处理不存在显著差异,但60—100 cm土层中,F1 + D的硝态氮、速效磷含量最低,分别为21.37、28.56 mg/kg,F1 + D、F2 + D和F3 + D的速效钾含量分别为126.11、117.75、139.00 mg/kg,均显著低于CK,但三者间无显著差异。滴灌施肥各处理的灌溉水利用效率和肥料偏生产力最高可比CK高出209.1%和266.3%;F1 + D、F2 + D、F3 + D在水肥投入及用工成本上较传统管理分别平均节省了17857.5、18547.5、17752.5元/hm2,实现了增产增效。【结论】葡萄生产中采用滴灌施肥技术,并根据葡萄生育期养分需求 (前期补充氮磷,膨大期后适当增施钾肥),能够显著提高葡萄产量,改善果实品质,降低养分淋失,增加农民经济收益。综合比较,以不降低氮磷钾施肥量、以滴灌施肥代替土施的F1 + D在产量、品质及节本增效等方面综合表现最优,氮、磷向60 cm以下的土层淋洗量也大大减少,比CK增收47145～51024元/hm2。     

生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究

【目的】 以秸秆为原料生产生物炭可用于改良土壤和提高养分利用率,其与秸秆直接还田以及传统的制作堆肥后还田相比是否具有优势需要用试验来验证,本研究可为生物炭的高效利用提供理论依据。 【方法】 以传统猪厩肥和秸秆直接还田为对照,连续进行了8年的花生田间微区 (2 m2) 试验。在氮磷钾总投入量相等的条件下,共设4个处理,分别为秸秆还田 (CS)、猪厩肥 (PMC)、生物炭 (BIO) 和基于生物炭的炭基花生专用肥 (BF),每个处理重复3次,随机区组排列。试验于2016年在花生苗期、开花下针期、结荚期和饱果成熟期进行采样,测定植株茎叶、根和荚果的干物质和氮磷钾养分积累量,并计算对应的分配情况,探讨其对花生产量的影响。 【结果】 生物炭处理的花生产量显著高于其它处理,达到7231.7 kg/hm2;生物炭复合肥和猪厩肥处理则相对较低,分别是生物炭处理的82.4%和83.8%,秸秆处理产量最低,为5623.9 kg/hm2。猪厩肥处理的出仁率显著高于其它处理。生育前期各处理的干物质和养分主要在茎叶中积累,从结荚期开始逐渐向荚果中转移。与对照处理相比,复合肥处理的干物质和氮磷钾养分整株积累量在各时期均较高,尤其在结荚期以前保持了良好的荚果干物质和养分分配系数;生物炭处理则至饱果成熟期时呈现出明显优势,干物质积累量达到6295.0 kg/hm2,分别高出专用肥、秸秆和猪厩肥处理43.1%、36.1%和50.8%,茎叶分配比例高达34.5%,氮、磷、钾积累量持续增长至236.4 kg/hm2、 21.7 kg/hm2、77.8 kg/hm2,显著高于其它处理,但此时期荚果的氮、钾分配系数仅有0.83和0.52,低于对照处理(CS、PMC处理) 0.02～0.03和0.15～0.21。 【结论】 在氮磷钾养分投入量相等、不考虑有机碳投入量的前提下,施用生物炭、炭基复合肥和猪厩肥效果均显著好于秸秆直接还田;生物炭可显著提高花生整株的干物质量和氮磷钾积累量,特别是提高生育后期的干物质和养分分配量,促进产量的提高,对花生高产增效有良好的促进作用;炭基复合肥在花生进入结荚期后,对花生干物质及养分积累分配的促进作用减弱,效果与施用猪厩肥相当。因此,在本试验条件下,生物炭直接施用具有维持其养分长期稳定释放,提高花生产量和肥料养分利用率的作用。