耕作方式对土壤团聚体微生物及有机碳矿化的影响研究进展及展望

农业碳排放约占全球年均总排放量的25%,为实现中国2060年碳中和的目标,农业对CO₂的吸收与排放需达到自然平衡。土壤有机碳(SOC)矿化是具有碳降解功能的微生物分解SOC为作物生长提供养分,向外界释放CO₂等温室气体的生物化学过程。农田SOC矿化与作物养分供给、CO₂形成和排放紧密相关,但SOC矿化受多种因素影响。土壤耕作是驱动农田土壤碳固定的关键因素,耕作方式对SOC的影响是农业生态系统碳循环研究的重要内容。土壤不同粒径团聚体被视为微生物碳矿化产生CO₂的生化反应器,SOC的矿化分解离不开其对微生物以及对应酶的利用。可见,耕作方式通过直接作用改变土壤团聚体结构,进而改变土壤中的微生物类群,最终对SOC矿化产生影响。就此归纳总结了关于耕作方式、土壤团聚体及关联土壤微生物对农田SOC矿化的影响,以期从改良土壤团聚体结构入手,减少农田SOC矿化,为中国实现“双碳”(碳达峰、碳中和)目标提供理论支撑。     

有机-无机肥耦合增碳控盐模式对中轻度盐碱地的改良效应

本着“增碳控盐”的理念,从施肥模式入手,在山东省无棣中轻度盐碱地上开展基于缓控释肥、有机-无机复混肥和生物有机肥或腐植酸增效肥等组成的不同肥料类型耦合,并结合施用脱硫石膏和苜蓿还田进行土壤改良,研究各处理下土壤养分离子及盐分离子在0～40 cm土层的运移特征及苜蓿的生物学效应,探索中轻度盐碱地最佳“增碳控盐”改良模式。结果表明:与常规化肥处理相比,各“增碳控盐”组合处理均可改善0～20 cm土层盐碱土速效氮磷钾的肥力状况,提高苜蓿产量,增幅达8. 62%～71. 99%。NO3-、NH4+、K+在0～40 cm土层均存在一定程度的淋失,添加外源碳质有一定缓解效果但未能逆转淋失的趋势。生物有机肥和腐植酸增效肥可显著降低0～20 cm土层Cl-、Na+浓度,有效阻滞深层盐分的上行运移累积,降低土壤盐碱度。两年的田间试验表明,“增碳控盐”配合Ca SO4与苜蓿还田可显著改善盐碱土根层的速效养分,实现保肥固肥和降盐控盐的目的,后茬小麦-玉米的增产幅度达5%～30%。     

苹果连作障碍土壤微生物的研究进展

从土壤微生物的角度,概述了苹果连作障碍发生时病原菌对再植树体的影响,并结合当前化学/生物熏蒸、拮抗微生物施用、施肥措施调整、有机改良剂添加、抗重茬砧木选择、种植制度建立等手段,概述了上述措施在缓解连作障碍过程中影响和调控土壤微生物群落结构的研究进展,对未来苹果连作障碍机理的研究及防控技术的发展方向提出了展望。     

葡萄生产化肥控失增效研究进展

葡萄水果产业近年来发展迅速,合理的施肥和科学的管理对葡萄的生产和质量至关重要。化肥控失可减少N、P等元素的流失,提高化肥利用率。本文对葡萄的营养特点、施肥期、施肥中存在的问题及化肥控失技术进行了系统的综述,以期为葡萄生产上化肥的合理施用提供参考。     

几种硝化抑制剂和包硫尿素(SCU)对土壤N素形态和小麦产量的影响

采用土壤盆栽法,研究了双氰胺(DCD)、硫脲(THU)和硫脲甲醛树脂(TFR)以及包硫尿素(SCU)对土壤氮素形态和小麦产量的影响。试验共设不施氮(CK)、单施尿素、包硫尿素(SCU)、以及尿素分别与DCD、THA、TUF的3个浓度梯度(分别按尿素用量的0.5%、1%、2%)配合施用共12个处理。结果表明:随添加浓度的增加,硝化抑制作用逐渐增强,高剂量硝化抑制剂显著降低土壤NO-3-N含量,在2%添加浓度下,DCD、THU、TFR的土壤NO-3-N浓度分别比单施尿素降低29%、22%和14%,对土壤表观硝化率的抑制强度也是2%DCD2%THU2%TFR;SCU处理与2%DCD作用强度接近,且在施用早期就体现抑制效果,并在追肥后第74 d土壤表观硝化率显著低于使用硝化抑制剂的处理(P0.05);硝化抑制剂和SCU都可以使土壤NH+4-N含量稳定在较高的水平,抑制剂用量越多,土壤NH+4-N含量越高;与单施尿素相比,尿素+DCD模式,均可提高小麦产量,且在0.5%、1%、2%添加浓度,都达到显著水平(P0.05);THU在1.0%和2.0%添加浓度,小麦产量显著高于单施尿素,但增产效果次于DCD。总体上,包硫尿素(SCU)比硝化抑制剂在控释氮素方面效果更持久,而3种硝化抑制剂中,在控制土壤NH+4-N转化、土壤硝化抑制方面,DCD和THU优于TFR;作为外源添加物的抑制剂长期应用可能对土壤环境造成潜在的危害,不同硝化抑制在土壤中的形态归趋和长期作用还有待进一步研究。     

离子界面行为在土壤有机无机复合体形成中的作用

土壤有机物质与土壤矿物质表面之间的相互作用普遍存在,有关土壤有机无机复合体形成理论的研究倍受关注,土壤有机质与矿物质结合的紧密程度直接关系到土壤碳库的稳定性,在环境科学与农业资源利用领域有重要意义。但关于土壤有机无机复合体形成机制还不完善,土壤宏观、介观及微观各尺度间的作用机制未能衔接。本文综述了土壤有机无机复合胶体的形成(形成学说、作用机制与影响因子)及此过程中离子的界面行为;系统地梳理了离子在土壤有机无机复合体形成中的作用机制;回顾了土壤有机无机组分相互作用的研究方法;最后强调了离子特异性效应在土壤有机无机复合体形成中的作用,特别是化合价相同的不同离子对土壤系统的性质与过程具有不同的影响。即离子电子层数和外层电子排布的微小差异在土壤表面附近的强电场中被放大,通过极化作用提高离子的有效电荷,增强离子所受的库仑作用力。离子的有效电荷数可以定量表征该土壤胶体复合过程中界面上离子作用的强弱程度。结论不断完善土壤有机无机复合体形成理论,为土壤培肥和污染土壤修复提供理论依据,对促进土壤有机无机复合体环境化学和微粒污染物迁移动力学的研究具有重要的科学意义与实践意义。     

多粘类芽孢杆菌脂肽类抗生素合成与分泌机制研究进展

多粘类芽孢杆菌(Paenibacillus polymyxa)是一种常见的植物根际促生细菌,对植物具有直接或间接生防作用,已在控制农业病害、促进作物生长等方面广泛应用。其可抑制植物病原菌,主要通过产生多粘菌素、杀镰刀菌素等脂肽类抗生素发挥作用。关于多粘类芽孢杆菌的脂肽类抗生素合成和分泌等促生相关分子机制的研究具有重要理论和应用价值。本研究综述了多粘类芽孢杆菌的分子遗传操作体系,多粘菌素和杀镰刀菌素合成基因簇的鉴定、表达调控基因的分析和分泌机制,并从脂肽类抗生素合成和分泌机制角度展望其今后的研究趋势。     

外源NO缓解花生盐胁迫的效果及机理

为研究外源一氧化氮(NO)对盐胁迫下花生幼苗生长的影响,以‘山花11号’为供试材料,采用液体培养试验,测定外源NO供体硝普钠(SNP)250 μmol/L对正常生长(0 mmol/L NaCl,CK)和盐胁迫(100 mmol/L NaCl,T1和150 mmol/L NaCl,T2)处理的花生幼苗生长及生理指标。结果表明,正常生长条件下添加SNP,花生内源NO浓度升高对幼苗生长产生轻微毒害作用;盐胁迫下添加SNP能有效增强花生幼苗耐盐性,且外源NO对花生幼苗盐胁迫的缓解作用受外界盐浓度影响,花生遭受较高盐浓度胁迫时NO缓解膜脂过氧化损伤的效率更高,耐盐性更强;在本试验的浓度范围内,外源NO对150 mmol/L NaCl胁迫下的花生幼苗缓解效应更优。与T2处理相比,T5处理下的花生,叶片和根系的内源NO含量分别增加41.83%和35.45%。NO能显著提高花生体内抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,叶片的SOD活性、POD活性、CAT活性和APX活性分别提升9.84%、64.82%、91.84%和26.09%,游离脯氨酸含量提升60.73%;降低体内丙二醛(MDA)和活性氧(ROS)的含量,使叶片电解质外渗率降低17.61%,有效减轻膜脂过氧化损伤;增加花生幼苗株高、鲜重、干重及叶绿素总含量,提高根系活力,有效缓解盐胁迫对花生幼苗生长的抑制作用。因此,正常条件下添加SNP不利于花生生长;但盐胁迫下添加SNP能显著提高花生苗期耐盐性,且外源NO缓解较高浓度盐胁迫对花生生长影响的效果更优。