不同种类填闲作物阻控设施菜地氮磷淋溶效果及机制研究

设施菜地揭棚休闲期种植填闲作物是阻控淋溶发生的重要措施,在降雨频繁地区氮磷阻控效率高的填闲作物尚不明确。以休闲为对照,种植5种填闲作物：高粱（Sorghum bicolor L.）、玉米（Zea mays L.）、黑麦草（Lolium perenne L.）、马齿苋（Portulaca oleracea L.）和羽衣甘蓝（Brassica oleracea var. acephala DC.）,研究了不同种类填闲作物对设施菜地氮磷淋溶、土壤速效氮、土壤微生物的影响。结果表明：与休闲处理相比,种植填闲作物高粱、玉米、黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝分别显著减少了12.6、16.6、27.4、28.9和26.8 kg?hm-2的氮淋溶,显著减少了0.10、0.05、0.04、0.04和0.13 kg?hm-2的磷淋溶。氮淋溶阻控率由高到低依次为马齿苋、黑麦草、羽衣甘蓝、玉米、高粱,磷淋溶阻控率由高到低则依次为羽衣甘蓝、高粱、玉米、马齿苋、黑麦草。5种填闲作物中黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝的氮阻控率分别达到52.3%、55.1%和51.2%,较高粱和玉米氮阻控率平均提高了近一倍。这是因为黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝在休闲前期（21 d）就有一定的覆盖度,与休闲相比分别减少了23.5%、17.1%和26.7%的淋溶水量,而高粱和玉米前期覆盖度差,在前期降水多后期降水少的情况下其淋溶水量与休闲无显著差异;种植黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝耕层土壤（0~20 cm）中硝态氮的含量为40.1~52.8 mg?kg-1,而种植高粱和玉米土壤硝态氮的含量为67.8~72.7 mg?kg-1;此外,与高粱和玉米相比,马齿苋和羽衣甘蓝还显著提高了耕层土壤nirS型反硝化细菌和根际土壤中nosZ型反硝化细菌的丰度,可能增强了土壤的反硝化过程。综上,黑麦草、马齿苋和羽衣甘蓝作为降雨频繁地区的夏季填闲作物可显著减少氮磷淋溶,其中羽衣甘蓝对氮磷综合阻控的效果最佳。     

不同调控措施对轻中度盐碱土壤的改良增产效应

针对黄淮海平原轻中度盐碱障碍土壤,通过连续3a的定位田间试验,进行了不同调控措施对盐碱障碍土壤的改良增产效应试验研究。研究结果表明,在小麦-玉米轮作制度下,秸秆覆盖、土壤结构调理剂、秸秆覆盖结合土壤结构调理剂等调控措施均能够有效降低耕层土壤盐分,增加作物产量和提高经济效益,其中秸秆覆盖结合土壤结构调理剂的增产效应最为显著,秸秆覆盖的增产效应次之。秸秆覆盖和秸秆覆盖结合土壤结构调理剂都能够显著增加耕层土壤有机质含量,较当地常规管理分别提高8.33%和9.27%。秸秆覆盖促进了土壤养分的积累,尤其是土壤全氮,碱解氮和速效钾含量显著增加。综合考虑土壤脱盐、作物增产、调控经济效益和土壤养分变化等复合效应,秸秆覆盖结合土壤结构调理剂为黄淮海平原轻中度盐碱障碍土壤的较佳调控措施,秸秆覆盖为次优措施。     

利用农田表层(0～20cm)有机碳估算1m土体有机碳的可靠性

<正>土壤有机碳(SOC)是近年来全球变化研究的热点之一,表层(0~20cm)和1m土体的SOC是评估农田SOC的两个重要指标[1]。很多研究利用第二次土壤普查资料来估算农田SOC[2-6],一些研究已表明近20年来我国耕作土壤,尤其是表层(一般为0~20cm)的SOC基本呈增加的趋势[5-8],这与秸秆还田、有机肥与化肥合理施用以及少(免)耕技术推广有关[9-10]。但由于农田SOC,至少是表层SOC,是     

土壤提取液中酰基高丝氨酸内酯的气相色谱-质谱检测方法优化

建立并优化了利用气相色谱-质谱(Gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)检测酰基高丝氨酸内酯(Acyl-homoserine lactones,AHLs)的分析方法。通过优化升温程序,采用选择离子检测(m/z 143),可同时检测7种AHLs(C4、C6、C7、C8、C10、C12和C14),检出限分别为1.50、2.00、1.50、2.00、2.00、2.50和2.50μg l-1,在2.0 mg l-1浓度范围内均呈线性关系(R20.997)。加标回收率实验表明,采用乙酸乙酯萃取,水中7种AHLs的回收率均在54%~97%之间;不同比例的土水体系中,砖红壤和黄棕壤提取液中AHLs的回收率均在56%~108%之间。不同介质中AHLs回收率与其Log P值(P:AHLs在正丁醇和水溶液中的分配比)及水溶解度对数均显著相关,表明采用乙酸乙酯萃取水和土壤提取液中的AHLs时,回收率主要与AHLs的Log P值和水溶解度有关。采用该方法对土壤提取液中AHLs进行测定发现砖红壤和黄棕壤提取液中7种AHLs的浓度分别为3.8~8.7μg l-1和4.2~9.8μg l-1。因此,不仅对于水溶液,土壤提取液等复杂介质中的AHLs也可以采用乙酸乙酯萃取后GC-MS进行分析测定。     

根区一次施氮提高水稻氮肥利用效率的效果和原理

我国水稻氮肥施用量大,农民习惯氮肥表面撒施,氮肥通过氨挥发以及径流等途径损失严重,造成经济损失和环境污染。农村劳动力缺乏,土地流转迅速,省时省力、节肥高效的施肥方式亟待探索和推广。大田条件下,在环太湖水稻高施氮区,比较常规氮肥用量下(225 kg/hm2)的农民习惯分次施用(40%︰30%︰30%分次施用)与根区一次施用(偏根系5 cm,土表下10 cm穴施)两种施肥方式对水稻产量及氮肥利用率的影响。结果表明不种植水稻的前提下,习惯施氮处理表层土壤NH_4~+-N最高,自表层向下逐渐降低,各层养分均随时间推移而下降。根区一次施氮可显著提高施肥点周围土壤中的NH_4~+-N含量及其贮存时间,施肥后30,60和90 d,根区施氮处理NH_4~+-N最高值分别达到542.6、412.1和39.8 mg/kg。且根区一次施氮处理施肥点周围土壤高NH_4~+-N含量至少可保持60 d。种植水稻后,相对习惯分次施氮而言,根区一次施氮显著提高水稻分蘖数、各器官的氮含量、氮积累量及氮肥利用效率。根区一次施氮处理水稻氮积累量高达196.7 kg/hm2,相对习惯施氮增加34.9%。氮肥表观利用率分别达到59.8%(差值法)和42.5%(15N标记法),相对习惯施肥分别增加22.6和30.6个百分点。肥料氮损失由分次施用的73.0%下降到29.7%。根区一次施氮显著增加肥料养分在土壤中的贮存时间,降低肥料养分损失的风险,提高水稻氮肥利用效率,是一种节肥高效的施肥方式,值得进一步研发施肥机械和推广应用。     

基于红外衰减全反射光谱的温室土壤盐分特征研究

与传统的露地耕作土壤不同,温室土壤在耕作过程中受较多的人为调控,但在调控的过程中产生了多种问题,如大量施肥导致的土壤盐渍化[1]。因此,研究如何表征温室土壤的离子特征并预测温室土壤的发展是当前设施农业发展所面临的重要问题。常规农化分析只从不同的角度分析温室土壤的特征,很难实现整体上的综合表征。红外光谱能够综合反应土壤的理化性质,在温室土壤研究中有具有明显的特点。常规的透射光谱在研究土壤时存在制样时间长和难以定量的缺点,而衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)则可克服这一缺点,结合化学计量学的方法,能够实现土壤的定性与定量分析[2,3]。红外光谱包含大量化学键信息,在分析时需进行合理的降维,抽取     

基于水基反应成膜技术的聚合物包膜肥料的研制

以3种水基硅丙乳液(SD-528、SD-5281和GA-1710)为材料,利用水基反应成膜技术对这3种材料进行化学改性,制备了聚合物包膜肥料模型膜;研究了模型膜的养分扩散性能,在此基础上研制了水基聚合物包膜肥料;测定了包膜肥料养分释放曲线,并利用红外光声光谱对聚合物膜进行原位表征.结果表明,通过化学交联改性,硅丙基模型膜具有优良的成膜性和扩散性能,不同的乳液对包膜尿素的缓释效果影响显著;GA-1710和SD-528的缓释效果较好,在静态水中的释放时间可达到30 d,而SD-5281缓释性能较差,需要做进一步的化学改性;不同的乳液类型制备的包膜尿素的释放模式也不同,GA-1710累积释放曲线为"S"型,而SD-528为"L"型.因此,利用反应成膜技术,硅丙乳液在水基包膜肥料的研制中具有广阔的应用前景.     

菜园土壤不同施肥模式下小青菜生长和品质及其生态化学计量学特征

利用盆栽试验研究了不同施肥处理对小青菜生长和品质的影响,并在此基础上利用生态化学计量学方法研究了小青菜生长和品质与其生态化学计量学特征之间的相关关系。结果表明在盆栽的条件下施氮量为180kg/hm2是小青菜生长较为合适的水平,能达到节氮保产的效果。在氮水平为180kg/hm2下,有机无机肥配施模式1(含有氨基酸肥料)提高了小青菜地上部的生长、碳浓度、光合速率、可溶性总糖、蔗糖、游离氨基酸含量和根系鲜重,且这些指标与其地上部C/N(碳氮比)和C/P(碳磷比)之间存在显著正相关关系,而与施肥模式中C/N和C/P之间存在正相关趋势,但相关关系不显著。此外,有机无机肥配施模式1降低了小青菜的地上部硝酸盐含量,且该指标与其地上部和施肥模式中N/P(氮磷比)、C/N、C/P和P/K(磷钾比)之间均不存在相关关系。因此,有机无机肥配施模式1促进了小青菜地上部和根系生长,提高了光合速率,改善了小青菜地上部的品质,是一种科学的施肥措施。     

中红外光声光谱法测定土壤顶空氨气浓度

利用中红外光声光谱对土壤顶空氨气(NH3)浓度进行测定。结果表明,在动镜速率为0.16 cm/s,分辨率为4 cm–1时获得的NH3光谱噪音较少且信号强度高。利用选定的参数采集不同浓度NH3光谱,其中位于900~1 000 cm–1的特征吸收峰适于定量分析。分别选用该特征吸收的峰高、峰面积和第一主成分与NH3浓度进行回归建模,线性决定系数(R2)均达到0.9以上,表明三者都呈显著线性相关,中红外光声光谱可以用于快速测定土壤顶空中NH3浓度,这为土壤氮素循环研究提供了新手段。     

土壤–根系–微生物系统中影响氮磷利用的一些关键协同机制的研究进展

根际是养分进入作物系统的门户,也是土壤-根系-微生物相互作用的微域。根际界面过程决定了氮磷养分的供应强度和有效性,最终影响了氮磷养分的利用效率和作物生产力。近年来,国内外在揭示农田土壤-根系-微生物系统中不同界面的养分转化、吸收和运输机制方面取得了一些新进展。在不同时空尺度上分析了影响土壤氮磷转化微生物组成的影响因子;研究了丛枝菌根系统形成的信号机制及其对氮磷吸收的基因调控机制;从信号网络、根系质子分泌和根构型的角度系统揭示了作物根系应对根际环境氮磷养分供应的形态和生理响应机制。未来针对根际氮磷高效利用问题,需要深入研究土壤-根系-微生物不同界面的协同机制和调控原理,在根际微域和土壤团聚体尺度开展微生物食物网及其关键功能微生物分布格局和演替规律的研究;揭示根构型对根系–微生物协同结构和功能的影响,研究养分缺乏条件下根内质子分泌和关键转运蛋白对根系生长和养分吸收的调控机制;针对粮食作物,研究根系-微生物对话中已知信号物质(如独脚金内酯和N-酰基高丝氨酸内酯)和新的信号物质(小RNA)的网络作用机制及其对多养分协同代谢的影响;最后,针对不同气候、土壤、作物类型区,提出提高氮磷利用效率的根际生物调控途径和措施。