Shrimp and fish pond soils: processes and management

The pond bottom soil and the accumulated sediments are integral parts of ponds. Concentrations of nutrients, organic matter and microorganism density in the pond bottom are several orders of magnitude greater than in the water. The accumulation of organic sediments may limit pond intensification. The intensive organic matter degradation at the pond bottom and high sediment oxygen demand exceeds the oxygen renewal rate. This leads to the development of anoxic conditions in the sediments and at the sediment–water interface. A series of anaerobic processes, affected by the redox potential of the system, are taking place. A large number of potentially toxic materials are generated. Among those are organic acids, reduced organic sulfur compounds, reduced manganese and sulfides.

Shrimp, as animals that normally live on or near the bottom, are exposed to conditions on the pond bottom. Exposure to toxic materials endanger the well being of the cultured shrimp. Reduced feeding, slower growth, mortality and possibly higher sensitivity to disease are reported.

The rational use of aerators to minimize the area of sludge accumulation, construction of ponds to trap sludge, stirring sediments, chemical poising of the redox system and environmentally accepted treatment and reuse of drained sediments are means to control the conditions at the pond bottom.     

4种微生物菌剂对多年连作甜瓜土壤真菌群落的影响

为了探究微生物菌剂对土壤真菌群落及成员的影响,利用4种微生物菌剂(A.谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂,B.启高系列生物菌剂,C.施特葆系列菌剂,D.新型菌剂NBmelon)对土壤进行处理,样品经DNA抽提、PCR扩增和真菌ITS测序,进行分析制图.结果显示,处理B和A的Shannon指数、Simpson指数高于CK,处理D、...     

绿洲灌区垄作沟灌啤酒大麦的产量及节水效应研究

为了提高绿洲灌区的水资源利用效率,研究了啤酒大麦垄作沟灌栽培的产量效应及节水效果。结果表明,垄作栽培方式有较好的增产、节水、增温效应,与平作栽培相比,4、5月份5cm土层的温度分别提高1.27℃和1.39℃,垄作沟灌栽培啤酒大麦田间长势优于平作栽培,对土壤水分的消耗相对增大,水分对产量的贡献率提高,增产节水效果显著。在相同的灌溉定额下,垄作沟灌较平作栽培啤酒大麦千粒重增加2.10～5.37g,穗粒数增加0.7～7.2粒,产量增加480.5～1 983.6kg.hm-2,增幅6.86%～55.05%,水分利用效率提高5.18%～35.40%,节水1 500m3.hm-2,节水增产效果显著。     

黑土区长期施肥对大豆光合产物分配的影响

在东北黑土区中心-中同科学院海伦实验站进行盆栽试验,研究不同施肥处理对大豆光合产物分配的影响.设5个肥料处理,分别为无肥(CK)、氮磷(NP)、氮钾(NK),氮磷钾(NPK)和化肥有机肥配施(NPK+OM),同时进行相应肥料的无作物处理.结果发现:光合产物的分配趋势表现出分配到地上部的比例逐渐增加,由35%增加到66%,同时地下部所占有的比例相应减少,南65%降低到34%.其中分配到根中的光合产物有4%～20%通过根系呼吸而消耗.碳同化产物的分配受施肥的影响(P＜0.05).随着大厦的生长,土壤呼吸速率逐渐增加,在培养后的第77天,CK、NP、NK、NPK和NPKOM处理土壤呼吸速率达到最大值,分别为113、164、143、222、274 mg C·cm-2·h-1,然后逐渐降低,到生育末期达到最小值.不同施肥处理土壤呼吸速率存在差异,大小顺序为NPK+OM＞NPK＞NP＞NK＞CK,在整个生长季的变化范围分别为29～302,25～238,25～185,24～160 and 20～129 mg C·m-2·h-1.     

磷肥与有机肥配施对土壤-花生系统磷素及花生产量的影响

为探求适合河南省花生产区磷与有机肥合理的配施比例,采用田间试验研究不同磷用量（45、90和135 kg/hm2）与有机肥用量（0.75、1.50和2.25 t/hm2）配施对花生产量及磷素吸收、土壤Hedley各磷素形态含量与分配及磷酸酶活性的影响。结果表明,相同磷用量下,与2.25 t/hm2有机肥用量相比,0.75和1.50 t/hm2有机肥用量下,花生产量显著提高8.2%~11.8%,地上部干物质重显著降低17.1%~64.3%;相同有机肥用量下,增施磷肥显著增加花生地上部生物量,但对产量无显著影响。花生不同部位磷含量对磷与有机肥配施的响应表现为,中高量有机肥和磷肥处理分别显著高于低量有机肥和磷肥处理,而中量和高量有机肥、磷肥处理间差异因植株部位不同而异。土壤不同磷组分对磷与有机肥的响应存在差异,其中活性磷组分（H2O-P和NaHCO3-Pi）和中等稳定性磷组分（NaOH-Pi和NaOH-Po）含量随磷肥与有机肥用量增加而增加,土壤稳定性磷组分（HCl-P和Residual-P）随磷肥与有机肥用量变化差异不显著。有机肥和磷肥对土壤磷酸酶的影响不同,增加有机肥能显著提高土壤磷酸酶活性,但增施磷肥抑制土壤磷酸酶活性。综合而言,磷肥与有机肥合理配施能显著提高花生产量、花生各部位磷素含量、土壤活性磷含量及土壤磷酸酶活性,过量施用有机肥和磷肥均可造成花生营养生长过旺,产量下降,还不利于提高花生体内磷含量。本试验条件下在施用45 kg/hm2磷肥基础上配施0.75~1.5 t/hm2的有机饼肥有利于改善土壤-花生系统磷素营养,促进花生产量提高,可在豫南砂姜黑土花生种植区示范应用。     

小麦-玉米轮作体系中土壤细菌菌群结构及多样性分析

合理的轮作可以改善土壤微生物群落结构,提高土壤肥力,减少病虫害的发生。为了探讨小麦和玉米轮作对土壤细菌的影响,采用传统PCR克隆文库构建、克隆测序并结合EzBioCloud细菌分类鉴定,对河南小麦-玉米轮作体系下农田土壤细菌的菌群结构变化及多样性特征进行了分析。结果表明,变形菌门（33.73%）和拟杆菌门（31.50%）细菌是小麦-玉米轮作体系土壤中最主要的优势菌群,其次为酸杆菌门、芽单胞菌门、放线菌门和疣微菌门等。在小麦和玉米生长期内细菌的丰度和多样性明显高于二者的间隔期;玉米生长期间细菌菌群丰度和物种多样性更高。不同的微生物群落在土壤中担负不同的生态功能。     

不同因素影响下层状土壤水分入渗特征及水力学参数估计

层状土壤是自然界常见的土体结构,其水分运移规律不同于均质土;大气降水、灌溉水等水分的入渗是土壤水文过程的一个重要环节,同时它也与地下水补给、污染物运移等过程紧密相关。土壤初始含水量、土体构型及供水强度等因素均会影响水分的入渗过程。为探究积水深度、土体构型、初始含水量三种因素对层状土壤水分运移的影响,通过室内积水入渗试验对湿润锋、累积入渗量、土壤剖面压力水头进行观测,并利用Hydrus-1D模型反演水力参数并对相应条件下的水分运移规律进行模拟和分析。结果表明,层状土壤中湿润锋随时间的推进方式由非线性过渡至线性,入渗率逐渐减小。三种因素作用下,层状土壤水分运移特征有明显差异:积水深度、土壤初始含水量增加时,湿润锋运移速率和入渗率均增大,且各观测点压力水头升高加快,土壤不饱和程度降低;上砂壤下粉砂壤构型较上粉砂壤下砂壤构型而言,整体湿润锋推进速率和入渗率较大,出流快,且入渗后期界面处的压力水头高于其他观测点。且结果表明,反演的水力学参数较拟合实测的参数更适用于层状土壤入渗的模拟和预测。该研究旨在揭示和掌握层状土壤水分运移规律和影响因素的作用机制,并进一步为农田灌溉措施的合理制定提供科学依据。     

麦秸秆和沼液配施对水稻苗期生长和土壤微生物的调控

研究了等量氮素肥料处理下小麦秸秆全量还田结合化肥(S-CF)、小麦秸秆全量还田结合沼液(S-BS)和全量化肥(CF)处理对水稻幼苗生长、氮磷积累及土壤微生物群落的影响。结果表明,不同施肥处理的水稻幼苗生长明显被促进,其中CF处理的促进效果最好,其次是S-BS处理。S-BS处理的水稻叶片可溶性糖含量明显高于其他施肥处理,其叶片含氮量也明显高于CF处理。CF处理的土壤细菌总量明显高于S-BS处理,而S-BS处理的土壤细菌总量均显著高于对照(CK,不施肥)和S-CF处理;其中CF处理变形菌门细菌相对丰度显著高于其他处理。而CK和S-CF处理的真菌总量明显高于S-BS和CF处理,S-BS处理的真菌总量最低,其中,CK土壤优势真菌子囊菌门、担子菌门的相对丰度显著高于其他处理,S-CF处理土壤的壶菌门真菌相对丰度也显著高于其他处理。S-CF和S-BS处理的细菌Chao1丰富度指数和香农(Shannon)多样性指数要明显高于CF处理和CK,而S-CF处理的土壤真菌的Chao1指数和香农指数要明显高于CK,CF处理的土壤真菌Chao1指数和香农指数最低。秸秆、沼液短期替代化肥的处理下水稻植株生长低于全化肥处理的,但秸秆、沼液、化肥结合施用对水稻幼苗的促生作用依然很明显,尤其是秸秆还田结合沼液灌溉的全量替代化肥处理。全量替代化肥处理下,即秸秆和沼液处理的土壤质量和细菌丰富度及多样性即使在短期施用条件下也被明显促进。     

基于环境变量的中国土壤有机碳空间分布特征

研究中国土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布特征对SOC储量估算以及农业生产管理具有重要意义。以全国第二次土壤普查2473个土壤典型剖面的表层(A层)SOC含量为研究对象,探寻地形、气候和植被等环境因素对SOC空间异质性分布的影响;以普通克里格法为对照,利用地理加权回归、地理加权回归克里格、多元线性回归和回归克里格模型建立SOC空间预测模型;并分别绘制了中国SOC的空间分布预测图。结果表明:(1)SOC含量与年均降水量、年均温、归一化植被指数、高程以及地形粗糙指数呈极显著相关关系;(2)平均绝对估计误差、均方根误差、平均相对误差和皮尔逊相关系数等模型验证指标表明地理加权回归的预测精度优于其他模型,可以更好地绘制SOC在大尺度上的空间分布特征;(3)较高SOC含量主要分布在研究区东北部、西南部以及东南部,而西北部SOC含量普遍偏低。本文以期从大尺度上探讨土壤属性与环境变量之间的相关关系,为全国土壤属性的空间制图提供一定的解决方案和思路。     

AM真菌对桑树根围土壤团聚体的影响机制

为揭示丛枝菌根 (Arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对植桑土壤的影响及机制,采用盆栽试验研究接种摩西管柄囊霉 (Funneliformis mosseae,Fm)和根内根生囊霉 (Rhizophagus intraradices,Ri)对土壤有机碳(Soil organic carbon, SOC)、球囊霉素相关土壤蛋白 (Glomalin related soil protein, GRSP)及团聚体组成与稳定性的影响。结果表明：⑴ 接种Ri显著增加土壤大团聚体百分比,并提高平均质量直径 (Mean weight diameter, MWD)和几何平均直径 (Geometric mean diameter, GMD)、显著降低团聚体破坏率 (Percentage of aggregate destruction, PAD)。⑵ 接种Fm和Ri均显著增加微团聚体SOC含量,接种Fm显著降低大团聚体总GRSP含量,而接种Ri却显著增加大团聚体和微团聚体总GRSP含量及易提取GRSP含量。⑶ 接种AM真菌对整体SOC的效应为负,土壤总GRSP对SOC占比在25.5%~76.5%之间,土壤易提取GRSP对SOC占比在4.87%~5.93%之间,且Ri的接种效应高于Fm。⑷ 总GRSP、易提取GRSP和SOC对团聚体组成表现均为正向显著影响,其中易提取GRSP是主要驱动因子,而总GRSP是土壤团聚体稳定性的主要影响因子。综上,AM真菌作用下桑树根围土壤团聚体得以改善并趋于稳定,Ri的接种效应明显大于Fm;土壤团聚体的形成主要依赖易提取GRSP,而其稳定性主要受总GRSP影响。