不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响

贵州是我国第二大烤烟种植省份,为获得更高的经济效益,烟区常采用连作的种植模式。本研究采取大田试验,通过设置4个处理:烤烟连作(T)、白菜-烤烟轮作(C-T)、豌豆-烤烟轮作(P-T)、绿肥-烤烟轮作(GM-T),分析不同烤烟种植模式对贵州土壤养分、酶活性及细菌群落结构的影响。结果表明,烤烟轮作使土壤有机质(SOM)、阳离子交换量(CEC)、全氮(TN)、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和微生物量磷(MBP)分别提高了0.77%~12.44%、10.78%~38.51%、11.76%~17.65%、10.65%~20.67%、36.58%~160.36%和14.66%~36.21%;土壤中铵态氮(AN)、硝态氮(NN)、有效磷(AP)和速效钾(AK)含量分别降低了1.01%~71.67%、19.29%~24.32%、23.09%~52.21%和6.18%~10.09%。与T处理相比,烤烟轮作提高了土壤脲酶和蔗糖酶活性,提升幅度为12.38%~42.96%和4.00%~22.67%,以GM-T处理效果最佳。同时,烤烟轮作提高了细菌OTU数量,并改变了细菌群落的相对丰度,但未对细菌群落组成产生影响。此外,轮作还增加了土壤中有益细菌类群数量,尤其是杆菌类细菌。冗余分析(RDA)结果显示,MBP是驱动群落变异的主要因子,且与黄杆菌属和褚氏杆菌属呈正相关关系。综上所述,通过烤烟轮作可以均衡土壤养分、改善土壤微环境,以GM-T处理效果最佳。本研究结果可为贵州省烤烟的种植提供理论参考,为解决烤烟连作问题提供技术支撑。     

竹炭基生物炭对茶叶品质和土壤微生物群落结构的影响

为探讨竹炭对茶叶品质、土壤微生物群落结构及土壤酶的影响,本研究以多年种植的茶园土为对象,茶叶为供试作物,设置5个处理:不施肥对照处理(CK₁);有机肥7 500 kg·hm^-2对照处理(CK₂);有机肥7 500 kg·hm^-2+竹炭1 125 kg·hm^-2处理(T₁);有机肥7 500 kg·hm^-2+竹炭2 250 kg·hm^-2处理(T₂);有机肥7 500 kg·hm^-2+竹炭3 375 kg·hm^-2处理(T₃),探究茶园多年种植条件下土壤微生物和胞外酶对施入竹炭的响应机制。结果表明,竹炭的施入对土壤微生物总生物量(T)、细菌生物量(B)、真菌生物量(F)、茶叶产量(Y)、Mg含量、过氧化氢酶(PER)活性、酸性磷酸酶(ACP) 活性、β-葡萄糖苷酶(BG)活性和蔗糖酶(SU)活性具有促进作用,各处理表现为T₂>T₁>T₃> CK₂>CK₁;对放线菌生物量(A)、真菌/细菌(F/B)比值、百芽重(BW)、发芽密度(BD)、水浸出物(WE)、咖啡碱(Caf)、茶多酚(Po)、氨基酸(Am)、儿茶素(Cat)和Vc含量也具有促进作用,各处理表现为T₂>T₃>T₁>CK₂>CK₁。竹炭施入通过改变F/B比值和酚氨比,从而改善了病土食物网结构、土壤生态系统食物网营养结构以及茶叶的品质。在外界种植环境相同的条件下,随着竹炭添加量的增加,T、B、F、A、F/B、BG活性、PER活性、ACP活性、SU活性呈现先增加后减少的趋势,酚氨比、G^-/G⁺呈现下降趋势,压力指数先减少而后升高。竹炭添加量为2 250 kg·hm^-2(T₂)时更为有效。本研究结果可为深入解析茶叶品质、茶园土壤质量演变特征与保护提供科学依据。     

解冻方式对羊肉品质及微观结构的影响

为探究不同解冻方式对羊肉理化品质和微观结构的影响,本研究将冻结的羊半膜肌及背最长肌分别采用室温空气解冻、静水解冻、冷藏解冻、超声波解冻及微波解冻5种方式进行解冻,通过测定相关品质指标,分析各解冻方式对肌肉品质的影响。结果表明,冷藏解冻后羊半膜肌及背最长肌的解冻损失(1.08%、3.10%)、蒸煮损失(21.18%、21.97%)、高铁肌红蛋白含量(36.1%、43.6%)及挥发性盐基氮值(7.02、7.45 mg·100g^-1)均显著低于其他解冻方式(P<0.05),微观结构破坏程度较小;超声波解冻、微波解冻后半膜肌与背最长肌的解冻损失(3.34%、7.01%及7.63%、9.59%)、蒸煮损失(25.54%、26.17%及26.45%、28.46%)高于其他解冻方式(P<0.05);室温空气解冻、静水解冻后两种肌肉的挥发性盐基氮(27.5、21.4及21、23.51 mg·100g^-1)、菌落总数[3.52、3.89及3.46、3.9 lg(CFU·mL^-1)]显著高于其他解冻方式(P<0.05);微波解冻后肌肉纤维发生严重卷曲和断裂。综上,冷藏解冻的羊肉品质较好,这为实际生产中冻结羊肉的解冻方式选择提供了理论依据。     

生物质炭对连作参地土壤肥力及微生物特性的影响

为分析生物质炭用于老参地土壤修复的可行性,本研究采用Biolog、高通量测序等技术研究了3种生物质炭对连作参地人参品质、土壤肥力、微生物群落结构与功能多样性变化的影响。结果显示,增施不同生物质炭均有助于两年生重茬人参生物量及总皂苷含量的积累。结合生物质炭对土壤性质的影响研究结果发现,不同生物质炭对土壤有效磷、有机碳含量具有稳定的提升效果,增幅分别为47.04%~237.73%、8.09%~38.71%。增施生物质炭促进了土壤微生物的代谢活性,增加了土壤对聚合物类、酚酸类、氨基酸类、羧酸类碳源的利用效率,其中以酚酸类物质为底物的功能微生物种群数量显著增加。高通量测序结果显示,老参地土壤细菌物种数、丰度与多样性均呈下降趋势,细菌优势门类减少,单个门类优势度上升。生物质炭处理下土壤中细菌丰度与多样性增加,调控了变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、芽单胞菌门的优势度,使其数量变化趋势趋向于新林土。上述分析表明,重茬人参生物量和品质的提高与生物质炭提升土壤中人参生长的关键肥力指标,促进微生物代谢,调控细菌群落结构变化趋势有关。综上,生物质炭对老参地土壤表现出良好的修复、改良作用,适量增施生物质炭有利于老参地土壤质量的调节与恢复。     

不同品质冰糖橙果园土壤化学性质与微生物群落差异分析

为分析土壤化学性质和微生物群落对冰糖橙(Citrus sinensis)果实品质的影响,本研究在土壤类型、海拔、农事管理和树龄(10 年以上)均相同的情况下,分析了高品质(H)和普通品质(N)橙子树根围土壤化学性质差异,以及土壤细菌和真菌群落多样性和结构组成差异,并探讨了土壤化学性质和微生物群落结构组成与橙子品质的关系。结果表明,H组橙子树根围土壤中全钾含量显著高于N组土壤,有效锰含量显著低于N组土壤;此外,H组0~20 cm土层土壤有机质、交换性钙、交换性镁的含量和20~30 cm土层全氮和全磷含量显著高于N组相应土层土壤。高通量测序分析发现,两组土壤中细菌和真菌群落多样性和结构并无显著差异,但部分细菌和真菌类群的相对丰度发生了变化:绿弯菌门(Chloroflexi)、蓝细菌门(Cyanobacteria)和纤线杆菌科(Ktedonobacteraceae)等细菌类群与丛赤壳科(Nectriaceae)、枝孢菌科(Cladosporiaceae)和葡萄穗霉科(Stachybotryaceae)等真菌类群在H组土壤中显著富集。通过PLS-PM对比分析土壤化学性质、微量元素和微生物群落对橙子品质的影响,发现土壤真菌和细菌群落对橙子品质影响较小;土壤化学性质(主要是全钾、全氮和有机质含量)和土壤微量元素(主要是交换性镁含量)对橙子品质具有较大的影响,土壤化学性质整体上表现为正效应,土壤微量元素整体上表现为负效应。本研究结果可为橙园土壤的合理施肥提供科学依据。     

臭椿树干液流和直径微变化对土壤水分的响应

[目的] 研究不同水分条件下〔土壤体积含水量分别为10%～15%(W₁),15%～20%(W₂),20%～25%(W₃),25%～30%(W₄)4种水分处理〕臭椿的树干液流和树干径向变化特征及其与气象因子的关系,为深入了解臭椿水分利用策略和科学制定臭椿水分管理措施提供科学依据。[方法] 采用热扩散式探针法(TDP)对臭椿树干液流进行连续观测,使用树干径向变化记录仪持续监测臭椿树干直径变化,并同步监测相关环境因子的变化。[结果] 在W₃和W₄土壤水分处理下,臭椿液流量基本相同,且树干直径的增长量和变化幅度也相近;在W₁—W₃范围内,臭椿液流量随土壤含水量的增加而增大,但夜间液流占日总液流量的比例随土壤含水量的增加而减小,分别为：W₁(12.3%)>W₂(11.9%)>W₃(6.0%)。日尺度下臭椿树干直径的变化幅度随着土壤含水量的增加而减少,但生长量随之增加;随着土壤含水量的不断增加,白天树干液流与气象因子的相关性呈增大趋势,夜间呈降低趋势;树干液流和树干直径的变化都滞后于太阳辐射,提前于饱和水气压差,且二者与饱和水汽压差之间的时滞均随土壤含水量的增加而减小,但二者与太阳辐射之间的时滞受土壤含水量变化的影响很小。日尺度下臭椿树干液流与树干直径的变化呈反向变化规律,且液流的变化总是提前于树干直径的变化。随着土壤含水量的增加,时滞缩短。[结论] 臭椿树干液流与树干直径变化对土壤水分变化的响应存在紧密联系。在W₃水平,土壤含水量达到了臭椿可以充分利用的阈值,因此W₃土壤水分处理为臭椿最适宜的灌溉标准。     

南方丘陵区油茶气孔导度模型修正

为探求南方丘陵地区油茶叶片气孔导度最优响应模型,该研究于2020年和2021年对油茶叶片的气孔导度、净光合速率、CO2浓度等参数进行观测,运用9种不同组合的Jarvis模型以及2种不同CO2浓度（叶片CO2浓度和胞间CO2浓度）计算的Ball-Woodrow-Berry（BWB）模型和Ball-Berry-Leuning（BBL）模型对油茶叶片气孔导度进行模拟,并引入油茶叶片叶气温差、气孔内外CO2浓度差对Jarvis模型和BBL模型进行修正和比较。结果表明：去除土壤水分函数提高了Jarvis模型的模拟效果,说明在南方丘陵区利用Jarvis模型时可以忽略土壤水分这一因子的影响。Jarvis-8模型以及用叶片CO2浓度计算出的BWB和BBL模型对油茶气孔导度模拟效果较好。在三种经典模型中,BBL模型的相关系数最大（R2=0.76）,绝对值平均误差最小（0.015）,说明其对油茶气孔导度模拟的效果较好。在引入两种参数后,叶气温差对Jarvis-8模型和BBL模型的模拟效果有所提高,但不显著;气孔内外CO2浓度差对Jarvis-8模型无明显改变,但显著提高了BBL模型的精度,引入气孔内外CO2浓度差后的BBL-C模型相关系数从BBL模型的0.76提高到了0.95,模型斜率非常接近于1（1.004）,模拟结果贴近于实测的气孔导度值,很好地模拟了2020年（R2=0.92）和2021年（R2=0.95）油茶生长关键期的叶片气孔导度值以及不同场景下的油茶气孔导度日变化值。因此推荐引入气孔内外CO2浓度差的 BBL模型作为南方丘陵区油茶叶片气孔导度响应模型。研究结果可为南方丘陵区油茶气孔导度模型选取提供参考依据。     

添加秸秆对水稻产量和土壤碳氮及微生物群落的影响

为探究添加秸秆对黄筋泥田水稻产量和土壤碳、氮含量和微生物学特性的影响,设计了5个处理,即不添加秸秆和生物炭（CK）、添加秸秆（ST）、添加秸秆和腐熟剂1号（SB1）、添加秸秆和腐熟剂2号（SB2）和添加秸秆生物炭（SC）的水稻盆栽试验,分析水稻产量和土壤全碳、全氮、腐殖质含量和磷脂脂肪酸含量。结果表明：与CK相比,ST、SB1、SB2和SC均能提高水稻产量（P<0.05）,其中SB2增产55.73%;ST、SB1、SB2和SC也提高土壤全碳、全氮、腐殖质含量、细菌磷脂脂肪酸含量、真菌磷脂脂肪酸含量和总磷脂脂肪酸含量（P<0.05）,其中SC土壤全碳提高31.36%,SB2土壤全氮提高40%,SB1腐殖质含量增加50.01%,而SB1和SB2的细菌磷脂脂肪酸含量、真菌磷脂脂肪酸含量和总磷脂脂肪酸含量增加86.49%～401.59%。因此,添加秸秆可以增加水稻产量,提高土壤全碳、全氮和腐殖质的含量,改善土壤微生物群落结构。     

三种影响条件下黄河源区高寒草地土壤物理及力学性质

为探讨放牧和鼠害对黄河源区高寒退化草地土壤物理力学性质的影响,该研究选取位于黄河源区青海河南县高寒草地作为研究区,分别设置禁鼠、禁牧和自然3种影响条件,并将草地依次划分为未退化、轻度退化、中度退化、重度退化4种退化类型。通过测定3种影响条件下4种退化类型草地的土壤含水率、密度、含根量、黏聚力和内摩擦角,分析3种影响条件对不同退化类型草地土壤物理力学性质的影响;采用灰色关联分析法探讨不同退化类型草地土壤含水率、密度、含根量对土壤黏聚力的影响程度。结果表明：随着草地退化程度加剧,土壤含水率、含根量及黏聚力均呈逐渐降低的变化趋势,而土壤密度则呈逐渐增大的变化趋势。进一步研究表明,同一退化类型草地,土壤黏聚力由大至小依次为禁鼠、禁牧和自然条件,且禁鼠条件土壤黏聚力显著大于自然条件（P<0.05）;未退化和轻度退化草地,土壤黏聚力与含根量间的关联度相对较高,关联度为0.706～0.778,而中度退化和重度退化草地,土壤黏聚力与密度和含水率间的关联度相对较大,关联度分别为0.586～0.785和0.622～0.779。研究结果对于科学有效防治黄河源区高寒草地退化及其所引起的水土流失、浅层滑坡等灾害现象的发生,具有实际指导意义。     

黄土丘陵区垂直陡壁表面不同类型生物土壤结皮养分与微生物养分限制特征

生物土壤结皮的发育类型对土壤养分和微生物代谢起着重要作用。为进一步明确在生物结皮发育过程中微生物的限制性养分与影响因素,研究选择黄土丘陵区垂直陡壁表面上的裸土(CK)、浅色藻结皮(LA)、深色藻结皮(DA)、藻藓混合结皮(AM)和藓结皮(M)为研究对象,分析了不同生物土壤结皮类型下碳(C)、氮(N)、磷(P)养分状况与胞外酶活性,并通过胞外酶化学计量来量化微生物的代谢限制。结果表明:LA,DA,AM和M这4种类型生物土壤结皮C,N,P养分含量和微生物生物量C,N,P均显著高于CK(p<0.05),并且SOC,TN,TP和微生物生物量C,N,P随CK,LA,DA,AM和M的顺序逐渐增大,藓结皮微生物量C,N,P分别是CK处理的18.3,27.6,14.1倍。生物土壤结皮的发育显著提高了C,N,P循环酶的活性,冗余分析结果表明土壤养分与酶活性密切相关。此外,通过酶计量的矢量模型结果来看,生物土壤结皮的发育造成微生物相对碳限制的增大与相对磷限制的减小,并受到速效养分含量的影响。偏最小二乘路径模型结果也表明生物土壤结皮的类型会间接影响微生物的代谢限制。总的来说,生物土壤结皮类型的变化会改善土壤养分状况与微生物量等性质,养分资源的供应状况会造成微生物养分代谢的变化。