Acacia cyanophylla for forage and fuelwood in North Africa

Forage and wood yield of Acacia cyanophylla, also known as Acacia saligna, was studied in a 300–400 mm precipitation zone in Tunisia. Yields were measured during and after drought. This short (2–8 m) evergreen leguminous tree is used as a forage drought reserve in frost free regions where mean annual precipitation exceeds 250 mm. The standing crop of leafy forage builds up year after year for at least four years or until the tree is cut. It rapidly regrows after cutting from coppice shoots. The leaves provide high protein forage for sheep and goats during the long dry summer season typical of the Mediterranean climate as well as emergency forage during drought. The tree is used to stabilize moving sand dunes, and as a windbreak to protect cropland. It also provides fuelwood and increasaes soil nitrogen by fixation. The need for supplemental irrigation during establishment is a major constraint. Research in the 350 mm precipitation zone of Tunisia found 3.2 year old trees to yield over 1400 kg of forage standing crop per hectare after a severe drought. Trees harvested at 2.5 years of age in May, during the worst drought in over 30 years, yielded a standing forage crop of 724 kg per hectare. Forage regrowth 8 months after cutting and 4 months after rains returned was 700 kg/ha. The forage standing crop for trees harvested only once during the 3.2 year period was double the amount of forage regrowth from trees harvested the previous year, but mean annual forage yield similar. This demonstrates that it is possible for forage to be conserved as a living forage reserve for later use during drought. Total wood yield was only 1621 kg/ha for trees cut twice compared to 3683 kg/ha for trees cut only once. Annual cutting will substantially reduce the amount of forage available during drought and reduce the production of fuelwood. It may also reduce the vigor, productivity and life of the tree. Acacia cyanophylla alley cropped on cereal farmland can protect the soil from erosion, protect the associated crop from wind damage, fix nitrogen, provide fuelwood and provide a reserve of high quality forage for use during drought. This work was supported by the Government of Tunisia and the U.S.A.I.D. Tunisia Range Development and Management Project (664-0312.8).     

Construction of a novel densitometer that utilizes a near-infrared laser system with Douglas fir (Pseudotsuga menziesii)

Abstract

A novel densitometer consisting of a continuous wave near-infrared (NIR) laser source and an avalanche photodiode module as the detector has been designed, which can rapidly and non-destructively measure the density of wood. The wood density of a small area (3.14 mm²) at the radial-transverse face was continuously estimated using the intensity of the transmitted light with the aid of the modified Lambert-Beer law. By conducting a validity evaluation with statistical coefficients, it was shown that the constructed system could obtain the sharp density profile compatible with X-ray densitometer [Root mean squared error of calibration (RMSEC) = 0.045 g cm^?3, Root mean squared error of validation (RMSEV) = 0.046 g cm^?3). It was concluded that the constructed NIR device has high performance from the viewpoint of operability, measuring time and safety.     

麦/玉两熟区农作模式分析及轮耕模式探讨

从20世纪90年代初期起,以少/免耕为主体的耕作模式在麦/玉两熟区得到大面积推广应用。经过近15年的耕作栽培,少/免耕充分显示了它省时省工、高效环保的作用,但是与此同时一系列弊端也日益显露。对宁晋县百户农民耕作意愿调查的结果显示,在长期少/免耕后小麦产量和经济效益有所下降,而应在免耕3～5年以后对土壤进行深耕翻。对比麦/玉种植模式与马铃薯/棉花套作的经济效益,以轮作实现轮耕是麦/玉两熟区耕作模式发展方向。     

不同有机碳水平下塿土磷的有效性及无机磷形态转化

【目的】在土壤Olsen-P和全磷含量基本接近但土壤有机碳水平呈梯度的陕西省关中平原塿土上,研究有机碳对土壤各形态无机磷有效性及其形态转化的影响,为合理培肥土壤,有效利用土壤累积态磷提供理论依据。【方法】采集并选取了陕西省关中平原小麦-玉米种植体系下塿土Olsen-P含量相近（平均含量范围17.41—18.72 mg·kg^-1）,不同有机碳水平（有机碳平均含量分别为6.38、8.34、10.17、11.95、13.64和15.74 g·kg^-1）的土壤样品,采用蒋柏藩-顾益初改进的Chang和Jackson的石灰性土壤无机磷分级方法分别对土壤中各磷组分（二钙磷（Ca₂-P）、八钙磷（Ca₈-P）、铝结合态磷（Al-P）、铁结合态磷（Fe-P）、闭蓄态磷（O-P）和十钙磷（Ca₁₀-P））含量进行测定。【结果】在陕西关中平原小麦-玉米种植区塿土中,有机碳对土壤各形态磷素水平及形态转化起重要作用。随着有机碳含量的增加,土壤中Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P、缓效磷库（Ca₈-P、Al-P和Fe-P）和难利用磷库（O-P和Ca₁₀-P）含量均显著增加（P≤0.05）,Ca₁₀-P相对稳定。有机碳含量与土壤活性磷库（Ca₂-P）、缓效磷库（主要为Al-P）的相对含量（占无机磷总量的比例）呈极显著正相关关系,与难利用磷库（主要是Ca₁₀-P）呈极显著负相关关系。土壤Olsen-P含量与难利用磷库含量呈显著正相关关系。【结论】在Olsen-P相近,全磷也基本相似的条件下,土壤有机碳促进了土壤中难溶态磷酸盐向缓效态磷库和活性态磷库的转化,提高了有效磷源占无机磷总量的比例,从而提高了土壤磷素有效性。研究结果表明可通过合理的措施培肥土壤,从而有效地促进土壤累积态磷的活化利用。     

鄂东地区稻田二熟制模式的生产力、温光资源利用和氮磷养分平衡比较

为了优化鄂东地区稻田耕作制度,挖掘作物周年生产潜力,提高作物生产效益和资源利用效率,通过连续4 a的定位试验,比较了油菜-玉米 （oilseed rape-maize,O-M）、油菜-水稻 （oilseed rape-rice,O-R）、油菜-节水抗旱稻 （oilseed rape-water-saving and drought-resistant rice,O-WDR）、小麦-玉米 （wheat-maize,W-M）、小麦-水稻 （wheat-rice,W-R）、冬闲-双季稻 （fallow- double season rice,F-DR）6种二熟制种植模式的周年生产力、生产效益、温光资源和氮磷利用以及土壤氮磷含量变化的差异。结果显示：周年经济产量以W-R模式最高,其次为O-R模式,而平均周年生产效益以O-R模式最高;氮利用率以O-R和W-R模式在鄂最高,磷利用率以O-R模式最高,温光资源利用效率则以F-DR模式最高。经过4轮复种后,O-R模式在鄂东地区具较高的丰产性和稳产性及良好的生产效益,并有利于维持农田土壤肥力和降低氮流失风险,具有替代传统双季稻模式的应用前景。     

连作对云南典型烟区植烟土壤细菌群落多样性的影响

为阐明连作对植烟土壤细菌群落的影响,采用MiSeq高通量测序技术对云南省曲靖市、红河州、文山州3个典型烟区连作0、2、4、8年及以上的烟田土壤细菌进行16S rDNA V3～V4区域测序,并结合土壤化学指标分析连作对烟田土壤细菌群落结构的影响.结果 表明:随连作年限的延长,土壤特有细菌数、细菌群落丰度和多样性在曲靖烟区整体呈递增趋势,红河烟区呈递减趋势,文山烟区特有细菌数呈先下降后上升趋势,细菌群落丰度及多样性则呈递增趋势.在门水平上,3个生态产区连作土壤所获得的有效序列涵盖了94.32％～99.31％的细菌类群,放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Protecobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)是主要的优势类群(相对丰度>4.0％),随连作年限的延长,不同生态区优势菌门相对丰度和多样性存在时间和空间异质性.连作植烟土壤pH值、速效钾、有机质、有效磷含量与细菌群落分布显著相关.研究表明,随着连作年限的延长,土壤细菌群落发生不同程度的结构性变化,在连作烟田土壤改良时加强土壤pH值和有效磷含量调控是关键.研究结果为云南典型烟区通过构建差异化的土壤微生物区系和理化环境以消减连作障碍提供了理论依据.     

连作、轮作对谷子根际细菌群落结构的影响

为探明谷子连作与轮作对土壤细菌群落组成的影响,利用高通量测序技术,结合土壤理化性质及酶活性,比较分析了撂荒地、玉米-谷子轮作、谷子连作2、3 a和5 a土壤细菌群落组成多样性。结果表明：谷子连作与轮作土壤均为碱性,pH为8.26~8.49,碱解氮、有机质、脲酶活性表现为轮作地最高,连作2 a开始降低,连作3 a达最低值,连作5 a又开始回升,速效钾、多酚氧化酶、过氧化氢酶以及蔗糖酶活性均是连作土壤高于轮作土壤。谷子连作与轮作土壤细菌在门水平上群落组成比较固定,但不同物种的丰度差异较大;菌群分析发现放线菌门、变形菌门以及酸杆菌门是谷子根际土壤优势菌群;菌群相对丰度在轮作土壤中高于连作土壤的有：变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、厚壁菌门以及硝化螺旋菌门,低于连作土壤的有己科河菌门和绿弯菌门;Alpha多样性分析显示各组间菌群差异不显著,Beta多样性分析则显示连作、玉米-谷子轮作地和撂荒地土壤菌群分布差异较大;冗余分析（RDA）表明鞘氨醇单胞菌与pH、有效磷、碱解氮和有机质呈正相关,类诺卡氏菌与pH、有效磷、碱解氮、有机质、脲酶和过氧化氢酶呈正相关,轮作、连作、撂荒地组间根际土壤优势菌存在差异,LEfSe分析确定了谷子根际土壤特定标志物,其中轮作地的优势菌群为鞘氨醇单胞菌和类诺卡氏菌,3 a连作地的优势菌群为土壤红杆菌。综上所述,谷子连作土壤与轮作土壤相比,细菌的ASVs丰度减少,细菌群落分布差异较大;随着谷子连作年限增加,土壤养分呈先下降后上升趋势。     

秸秆类型对强还原土壤细菌群落及多样性的影响

为对比不同类型秸秆对强还原处理土壤（RSD）理化指标和微生物变化特征的影响,本研究设置了晾干的玉米秸秆（CS）,晾干的芒草秸秆（MS）,晾干的玉米和芒草秸秆混合（CMD）,新鲜的玉米和芒草秸秆混合（CMW）4个处理,并以化学熏蒸和仅淹水处理作为对照,以评估不同强还原物料处理土壤培养过程中理化性质和细菌群落的动态变化。结果表明：在培养期间不同RSD处理增加了土壤有机质和活性有机碳含量,土壤pH呈先升高后降低的趋势,且土壤硝态氮的累积降幅达到83%~98%。与单一秸秆相比,混合晾干秸秆RSD处理显著提高了细菌群落多样性,其中Shannon指数的增幅为49%,而混合新鲜秸秆处理对细菌群落多样性的影响呈先升高后降低的变化趋势。在培养期间,变形菌门（Proteobacteria）是总细菌群落的优势菌门,其相对丰度在CMW组先降低后升高,而在CMD组降低了51%。在细菌属水平上,CMD组伯克氏菌目中未分类的属（UC-Burkholderiales）、丛毛单胞菌科中未分类的属（UC-Comamonadaceae）、厌氧黏细菌属（Anaeromyxobacter）和假单胞菌属（Pseudobacteroides）相对丰度于培养结束时期显著高于其他处理。Mantel检验表明具有特征性的细菌类群（如Anaeromyxobacter和Pseudobacteroides）与土壤pH、有效磷含量呈正相关,且Anaeromyxobacter与硝态氮含量呈显著正相关关系。研究表明,不同强还原物料组成及晾干程度均对土培过程中细菌群落组成及其多样性产生显著影响。     

连作对马铃薯酚酸类自毒物质及根际真菌群落的影响

为研究连作对马铃薯根际土壤中酚酸类自毒物质及真菌群落的影响,通过收集不同连作季(1季、3季、5季)马铃薯根际土壤,利用高效液相色谱法测定酚酸类物质及Illumina高通量测序技术测定真菌ITS序列,结果表明:(1)连作土壤中检测出丁香酸、香豆酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸,连作增强后,pH不断下降,对羟基苯甲酸、阿魏酸含量不断增加,丁香酸、香豆酸在连作3季后含量最高。(2)连作3季及5季根际土壤中真菌多样性及丰度均显著高于连作1季,子囊菌门为连作土壤的优势菌门;节丛孢属为连作3季的优势菌属,盘菌属为连作5季的优势菌种;对连作土壤进行主成分分析,连作1季与连作3季真菌群落及数量相似,与连作5季差异较大。(3)自毒物质与根际真菌群落存在相关性,丁香酸与琏格霉属,香草酸与盘菌属丰度达极显著正相关;阿魏酸与盘菌属丰度间为显著负相关。因此,连作后根际土壤中自毒物质不断积累,真菌群落结构发生改变,琏格孢霉、镰刀菌等有害真菌富集。     

药用植物连作障碍研究进展

中医是我国特有的传统文化和产业,优质中药材是关系国计民生的战略性资源.近年来随着国内外对中药材需求的日益增长,人工栽培药用植物的种类和面积大幅增加,由于耕地有限、种植条件及道地性等因素的限制,在药用植物集约化种植过程中,普遍存在严重的连作障碍问题,在以块根类入药的药用植物上表现尤为严重.目前连作障碍已经成为制约中药材产量和品质的关键因素,严重阻碍中药材规范化种植和产业化发展.从药用植物连作障碍危害、形成机理以及调控措施的最新研究进展进行总结,指出连作障碍问题主要是植物-土壤-微生物三者共同作用的结果,分析了当前药用植物连作障碍形成的3个主要原因,包括土壤养分亏缺和失衡、化感自毒作用以及根际微生态破坏导致土传病害加重.提出了连作障碍的调控措施,包括优良品系选育、土壤灭菌、建立合理的耕种制度、施用微生物菌肥,并对未来研究的方向和重点进行了探讨,以期为克服药用植物连作障碍的栽培管理提供科学参考.