兼具抗病促生活性的溶磷聚磷菌XF1的分离、鉴定与特性分析

磷矿资源日渐枯竭和土壤无效磷素的活化是资源学和肥料学急需解决的重要问题。为了活化土壤磷库资源,解决磷肥大量使用所产生的面源污染问题,采用鉴别培养基从玉米根际土壤中筛选具有防病促生活性的溶磷聚磷菌;采用正交试验,从碳源、氮源及p H 3个方面对溶磷培养条件进行优化。理化和分子鉴定结果显示,分离获得的溶磷菌为Bucillus aryabhattai,命名为XF1;正交试验优化溶磷最佳条件是葡萄糖为碳源,硫酸铵为氮源,p H 5条件下溶磷量最高,达到891.6 mg/L;菌株XF1对Ca_3(PO_4)_2、Al3(PO_4)_2、FePO_4和磷矿粉均有溶解能力;镜检证明菌株XF1内含有poly-P,聚磷率达到21.93%;菌株XF1可产铁载体,抑制人参根腐、返魂草黑斑、禾谷镰孢、串珠镰孢生长;可产吲哚乙酸(IAA),在含色氨酸的培养液中,IAA的浓度达到86.31 mg/L;包裹菌株XF1的玉米种子生长平均株高2.67 cm,平均根长6.5 cm,平均须根数13个,均高于对照。菌株XF1具有较好的溶磷聚磷能力,兼具抗病促生活性,在微生物肥料的开发方面有潜在应用价值。     

水分和氮素对玉米苗期生长、根系形态及分布的影响

【目的】 东北地区春旱频发严重影响玉米出苗与苗期生长,明确水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育的影响及其耦合效应,可为东北春玉米水、氮调控措施的优化提供依据。【方法】 2016—2017连续2年设置水分、氮素两因素盆栽试验,土壤相对含水量设4个水平,分别为重度干旱（W0,30%）、适度干旱（W1,50%）、水分适宜（W2,70%）和水分过量（W3,90%）;施氮量设3个水平,分别为不施氮（N0,0）、低氮（N1,0.12 g N·kg ^-1土）和高氮（N2,0.24 g N·kg ^-1土）。【结果】 水分、氮素均显著影响玉米苗期的植株生长、根系发育、氮素吸收与利用,且两因素对植株干重、根系形态、吸氮量和氮肥利用率交互作用显著。土壤水分亏缺或过量均抑制了植株生长、干物质累积、根系发育和氮素吸收。W0处理的负面影响最为严重,其地上部干重、根系干重和植株吸氮量与W2处理相比分别降低55.5%、60.1%和47.4%,氮肥利用率下降6.4个百分点,根长和根表面积分别减少58.2%和59.5%。施氮显著促进玉米苗期植株生长与氮素吸收,降低根冠比,且不同水分条件下氮肥效应及对根系发育的影响存在明显差异。水分适宜条件下施氮促进根系生长,显著增加根长、根表面积和根体积,植株干重和吸氮量增幅最高。干旱胁迫条件下施氮抑制了根系发育,显著降低根长和根表面积,氮肥效应偏低。水分过量条件下施氮改善根系生长,但施氮效应仍低于W2处理。各水分条件下,N1处理的根长和根表面积均高于N2处理,而体积接近或更小,说明低氮增加了细根的比例。水分、氮素不仅显著影响根系形态,也导致根系空间分布出现明显差异。干旱胁迫促进根系下扎,增加深层土壤的根长分布,W0和W1处理0—12 cm土层根长比例相比W2处理分别下降11.0和8.3个百分点,而24—36 cm土层分别提高9.5和6.9个百分点。与干旱胁迫相反,水分过量趋向于增加根系在表层土壤的聚集。施氮显著促进表层土壤的根系分布,N1和N2处理0—12 cm土层根长比例相比N0处理分别增加16.3和13.7个百分点,而24—36 cm土层分别下降11.5和12.5个百分点。所有水-氮处理中,W1N1处理根系的空间分布最为均衡。【结论】 水分、氮素对玉米苗期生长和根系发育有显著的耦合效应,适宜的水、氮措施可优化根系形态与空间分布,增加植株干重和氮素吸收利用。春玉米生产中建议降低氮肥基施用量以发挥水氮耦合效应,促进根系下扎和细根增殖,提高植株耐旱性和氮肥利用率。     

不同氮素添加对不同土地利用方式黑土氮素转化特征的影响

以吉林省典型黑土区的玉米、果树、森林、水稻和菜地土壤为研究对象,采用室内培养法研究氮素在不同土地利用方式黑土中的形态转化特征。结果表明:施加氮肥使不同土地利用方式黑土的铵态氮和硝态氮含量均有不同程度的提高,其中铵态氮含量差异不显著,硝态氮含量差异显著。对于施加尿素的处理而言,S2(129.82 mg/kg)和C2(138.01 mg/kg)硝态氮含量显著高于G2(111.89 mg/kg)和D2(105.35 mg/kg),且Y2(126.92 mg/kg)显著高于D2。对于施加磷酸二铵的处理而言,各土壤硝态氮含量由大到小的顺序为C3(160.23 mg/kg)>Y3(150.00 mg/kg)>S3(140.12 mg/kg)>G3(133.45 mg/kg)>D3(126.70 mg/kg),且C3和Y3显著高于G3和D3。土壤净矿化速率和净硝化速率分别与土壤C/N,土壤微生物量碳、土壤微生物量氮呈显著负相关。整个培养期间,Y、G、C和D土壤平均NMR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S土壤平均NMR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。Y、G和D土壤平均NR由大到小的顺序均为处理2>处理3>CK处理,S和C土壤平均NR由大到小的顺序为处理3>处理2>CK处理。土壤理化性质对黑土氮素转化特征有重要影响。     

硫酸铝和有机物料对盐碱土有机碳组成及复合体的影响

通过进行实验室室内培养试验,以盐碱土为研究对象,添加不同梯度有机物料(10,20,30,40,50,60 t/hm²)和同一硫酸铝添加量(0.2 t/hm²),研究硫酸铝和有机物料对盐碱土有机碳组成及复合体的影响。结果表明：施用硫酸铝和有机物料能够显著提高有机碳含量及活性有机碳含量。在施用硫酸铝且有机物料施用量为30 t/hm²时,微生物碳增长趋势开始减缓,土壤微生物商值到达峰值,Kos值与其他处理相比最低;硫酸铝和有机物料的施用可以促进土壤中粒级由小向大聚集,同时使各粒级复合体内有机碳含量增加,在有机物料施用量为30 t/hm²时,可以明显看出土壤结构变化。即在施用硫酸铝且有机物料施用量为30 t/hm²时,既能够有效提高盐碱土土壤肥力,又能改善土壤结构,能够经济合理地改良培肥盐碱地。     

吉林省典型黑土物理性状变化特性研究

利用区域调查采样方法,对吉林省梨树、德惠和榆树黑土样品进行物理指标分析,并与休闲黑土和第二次全国土壤普查的部分结果进行比较,探讨吉林省典型黑土物理性状的变化特征。结果表明,调查范围内表层黑土从北到南,砂粒、粉(砂)粒含量逐渐增加,黏粒含量却呈降低趋势;土壤容重也逐渐降低;但是土壤硬度和三相比没有明显的地域变化趋势。与公主岭休闲黑土相比,三地区耕层土壤硬度均略有增加;固相和气相比例增加,液相减少。与第二次全国土壤普查相比,土壤存在向粗粒化演变的趋势;并且土壤容重有所下降,这可能与自普查以来人们逐渐重视有机肥投入,加大秸秆还田比例,降低田间操作次数等因素有关。     

吉林省复混肥料“产—销—用”现状调研与产业发展建议

采用抽样调查方法,2021—2022年对吉林省复混肥企业、不同地区的乡/镇肥料经销商和玉米种植户开展问卷调查,分别收到有效问卷20、85和255份,分析了“产—销—用”环节的产品类型、养分含量及群体特征,为区域化肥产业发展、农田减肥增效提供参考。结果表明,40年来吉林省农业生产中复混肥投入量持续增加,目前肥料复合化率达70%,远超全国平均水平。总体上,吉林省复混肥企业的复合肥、掺混肥产品占比平均分别为46.1%和53.9%,具有缓/控释功能产品占比平均为51.6%。不同规模企业的产品类型差异明显,大中型企业以复合肥为主(占比分别为75.4%和58.9%),小型企业以掺混肥为主(占比85.5%),大、中、小型企业生产缓/控释肥的平均比例分别为21.7%、50.6%和74.8%。乡/镇肥料经销商销售的复混肥品牌大多在3～4个(占比55%),吉林省内肥料企业产品平均占比46.7%。复合肥、掺混肥平均销售比例分别为47.9%和52.1%,缓/控释肥平均销售比例为37.4%。玉米种植户采用一次性施肥方式的平均比例达76%,复合肥、掺混肥平均施用比例分别为43.6%和56.4%,缓/控释肥平均施用比例为42.7%。相比西部地区,中东部地区掺混肥、缓/控释肥的销售与使用比例明显更高。总养分含量45%～50%、含氮量≥25%的复混肥是吉林省生产、销售及施用的主要产品,小型企业的高氮肥产品占比更高,中东部地区总养分含量≥50%、含氮量≥25%的肥料售用比例也明显高于西部地区。肥料经销商和玉米种植户年龄主体分别为40～50和50～60岁,受教育程度分别以高中和初中学历为主,部分有较高学历的中青年经销商(38.8%)和农户(19.6%)认为控释肥材料可能存在环境污染风险。不同地区农户选购肥料首要的考虑因素均为肥料价格(占比24.9%),而后为肥料效果、肥料品牌和经销商宣传等。可见,目前掺混肥及高浓度、高含氮量肥料成为吉林省复混肥“产—销—用”主流产品,缓/控释产品比例大幅增加,建议未来从肥料立法、产品创新、优化营销和强化服务等方面进一步推进肥料行业转型、促进农业绿色发展。     

改良剂与沼液配施对中度苏打盐碱土的改良效果研究

为了探究改良剂与沼液配施的合理方案,实现盐碱地改良,针对吉林省大安市盐碱地,通过大田试验,研究沼液与改良剂配施对苏打盐碱土的改良效果。试验结果表明,改良剂与沼液配施均能够有效提高土壤有机质、有效磷、速效钾、碱解氮的含量,增大总孔隙度,增加了土壤团聚体的数量,改善了土壤团聚体稳定性,水稻产量显著提升,并有效降低土壤pH值、土壤容重、碱化度、水溶性盐含量。综合分析,脱硫石膏与沼液配施对苏打盐碱土改良效果最好,对比未施用沼液的处理,有机质含量提升100%,有效磷含量提升34%,速效钾含量提升59%,碱解氮含量提升104%,总孔隙度提升14%,土壤团聚体数量显著增加,土壤团聚体稳定性得到明显改善,增产率为76.77%,土壤p H值降低12%,土壤容重降低9.9%,碱化度降低11%,水溶性盐含量降低48%。     

基于植被指数的藏北牧区土壤湿度反演

土壤湿度的遥感动态监测在农牧业生产中具有重要意义。近年来,多种基于遥感指数的土壤湿度监测方法被提出并得到广泛关注,但当前对不同深度土壤湿度的反演及植被指数反映土壤湿度滞后性的研究较少。该文针对遥感指数反演土壤湿度的精度问题,对MODIS(moderate resolutionimaging spectroradiometer)的2种植被指数产品归一化差异植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)和增强型植被指数(enhanced vegetation index,EVI)与土壤湿度实测值进行相关分析,并利用在其中一个样点得到相关系数最高的回归模型对距离较远的其它点进行土壤湿度值估算,最后用土壤湿度实测值对模型的精度进行验证。结果表明,2种植被指数均与土壤湿度值呈现出较强的相关性,且利用植被指数估算土壤湿度的延迟天数为5~10 d。在相同气候模式、土壤类型和植被类型的条件下,高程为影响回归模型精度的主要因素。该研究可为牧区多层深度土壤湿度反演方法的选择和监测提供参考依据。     

容重、含水量和播期对苗期玉米根际土壤酶活性及微生物量碳和氮的影响

通过盆栽试验方法,研究不同容重、含水量及分期播种对玉米苗期根际土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)和微生物量碳、氮的变化规律。结果表明:容重、含水量、分期播种及三者交互对玉米苗期根际土壤微生物酶活性及微生物量碳、氮含量作用显著。晚播、高含水量能显著提高玉米苗期根际土壤酶活性、微生物量碳和氮含量。对于根际土壤微生物活性,最适容重为1.3 g/cm~3,最佳处理为B_(1.3)M_(70)T_2。     

秸秆还田方式与施氮量对秸秆腐解及玉米氮素利用的影响

为探究高效秸秆还田方式与施氮量结合模式,明确黑土区玉米秸秆腐解和氮素释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量和氮素利用效率的影响,以玉米秸秆为研究对象,在吉林省四平市设置连续两年(2021和2022年)的田间定位试验,采用尼龙网袋法探究覆盖(Straw mulch,SM)和翻压(Straw bury,SB)2 种秸秆还田方式和不施氮肥(N0)、180 kg/hm²(N1)、270 kg/hm²(N2)3个施氮水平的组合下,秸秆腐解率和氮素释放率。结果表明:秸秆还田方式和施氮量显著影响秸秆腐解特征,其中SB处理的秸秆两年累积腐解率平均为83.0%,显著高于SM处理的65.3%;与N0处理相比,施氮处理(N1和N2)秸秆腐解率提高9.8%。SB处理秸秆氮素两年累积释放率为62.5%,显著高于SM处理的46.0%,秸秆氮释放量分别为51和38 kg/hm²;施氮促进秸秆氮素释放,提高秸秆氮素释放率的比例为12.5%;秸秆还田方式与施氮量显著影响玉米产量和植株氮素吸收,且具有交互效应,其中SBN2处理的玉米产量和植株氮素吸收量均为最高,分别为11 017.0和184.9 kg/hm²。统计显示,SB处理中施氮量、秸秆氮素释放量、穗粒数与玉米产量和吸氮量间均具有明显的正相关关系。因此,在翻压还田和高施氮量组合时,可以促进秸秆腐解和玉米氮素利用。