活化铁尾砂与镁改性生物炭配施对水稻幼苗生长及盐碱土性质的影响

为探究活化的高硅型铁尾砂与镁改性生物炭配施材料对水稻幼苗生长及盐碱土壤理化性质的影响以及改善盐碱地水稻生产力的可行性,本研究应用电子扫描显微镜对生物炭材料进行形貌结构观察,应用傅里叶变换红外光谱仪对生物炭材料进行官能团表征;开展盆栽实验,探究活化铁尾砂与生物炭材料配施对水稻幼苗的形态学和生理学的影响及对盐碱土的改善效果。结果表明,相比于其他生物炭材料,活化铁尾砂-镁改性生物炭材料孔隙较大,表面更加粗糙,对于养分的吸附能力强,表面的官能团丰富。盆栽实验中活化铁尾砂-镁改性生物炭配施组中水稻幼苗株高、根长、根冠比和干质量分别较对照组提高12.61%、191.49%、42.93%和100.00%;叶片的丙二醛和活性氧含量分别降低65.76%和46.46%;过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、叶绿素和可溶性蛋白值分别升高117.35%、44.75%、55.00%和19.31%。施用活化铁尾砂-镁改性生物炭材料后,盐碱土的电导率降低,p H、总碳、总氮、土壤有效硅、总磷和总钾含量升高。研究证明活化铁尾砂-镁改性生物炭材料性能优越,并且活化铁尾砂与镁改性生物炭配施改善了盐碱土壤理化性质和养分含量,使水稻幼...     

芽孢杆菌及其胞外多糖对空心菜和茼蒿Cd吸收及土壤团聚体的影响

本研究旨在探究产胞外多糖芽孢杆菌对蔬菜镉(Cd)积累及土壤结构的影响。采用以空心菜和茼蒿为供试材料的盆栽试验,研究了功能菌株Priestia megaterium YG35和Bacillus halodurans G20降低蔬菜吸收Cd的效果和可能作用机制。结果表明,与CK相比,菌株YG35、菌株G20及其胞外多糖处理显著增加空心菜和茼蒿可食用组织干质量(37.8%～115.1%),显著降低可食用组织Cd含量(21.9%～44.2%),并使茼蒿Cd含量(0.057～0.061 mg·kg^-1)达到安全可食用标准,显著降低根际土壤有效态Cd含量(3.7%～11.7%),显著(P<0.05)增加根际土壤多糖含量(35.9%～49.5%)和蔗糖酶活性(15.3%～28.4%),促进根际土壤团聚体向大粒径转化。研究表明,YG35和G20及其胞外多糖能降低蔬菜对Cd的吸收,促进蔬菜生长,改善土壤结构,具有在Cd污染土壤上实现蔬菜安全生产的应用潜力。     

土壤微塑料影响植物生长的因素与机制研究进展

土壤中的微塑料可通过多种方式影响植物生长,并且其在植物体内积累会最终通过食物链进入人体,厘清微塑料对植物生长的影响及机制,有助于系统掌握其在土壤-植物体系中的环境行为。微塑料的赋存状态和理化特征均可影响其对植物的作用效果,本文从粒径、形状、浓度、种类、塑料添加剂和老化程度等方面,梳理了土壤微塑料影响植物生长的主要因素及作用机制,并对未来研究的重点内容提出展望,以期为进一步明晰微塑料对土壤生态系统的影响提供参考。     

不同调酸剂对种植玉米红壤微生物群落的影响

为研究红壤微生物丰度和群落组成对不同调酸剂的响应,分析影响碳/氮关键代谢过程微生物的变化,通过盆栽实验,设置不施肥（CK）、钙镁复合剂（L）、钙镁复合剂配施猪粪（ML）和钙镁复合剂配施秸秆（SL）4个处理,采用宏基因组测序技术,分析土壤细菌、真菌和古菌以及碳/氮代谢关键过程微生物。结果表明：L、ML和SL处理显著提高土壤pH值和交换性钙/镁,显著降低土壤交换性酸。调酸剂增加了细菌优势菌中的变形菌门相对丰度,降低了绿弯菌门和酸杆菌门相对丰度;降低了真菌优势菌中的毛霉菌门相对丰度;增加了古菌优势菌中的广古菌门和深古菌门的相对丰度,降低了奇古菌门的相对丰度。冗余分析结果显示,速效钾是影响土壤细菌和真菌群落结构的主要环境因子,土壤pH和有机碳是影响土壤真菌和古菌群落结构组成的关键因子。碳代谢过程的贡献度方面,变形菌门的贡献度在SL处理中最高,放线菌门和芽单胞菌门的贡献度在ML处理中最高。氮代谢过程中,各处理绿弯菌门对硝化作用的贡献率均超过80%。调酸降低了绿弯菌门和酸杆菌门在反硝化与硝酸盐异化还原过程中的贡献度,L与SL处理的变形菌门贡献度低于ML处理,而ML处理的放线菌门贡献度高于L与SL处...     

土壤调理剂对生姜硒镉积累和品质安全的影响

为明确土壤调理剂对重金属污染土壤上生姜的营养品质和安全性的影响及作用机制,采用生姜土壤盆栽试验,比较研究了3种土壤调理剂（硅酸钾、麦饭石、贝壳粉）对土壤硒镉有效性以及生姜硒镉积累、生长发育和营养品质的影响。试验结果表明：3种土壤调理剂均能显著提高生姜硒含量,同时显著降低镉含量。与对照（不添加土壤调理剂）相比,施用0.2%硅酸钾调理剂效果最佳,分别使生姜地上部位和姜块硒含量提高了165.01%和111.36%,镉含量降低了71.96%和65.15%;另外,施用3种土壤调理剂可显著提高姜块产量、品质及养分吸收。与对照相比,产量提高了23.93%~67.67%,可溶性糖、可溶性蛋白和姜黄素含量分别提高了2.34%~6.00%、154.72%~602.83%和11.05%~33.43%,氮、磷、钾养分含量分别提高了10.28%~14.42%、24.62%~34.87%、28.81%~29.01%;施用3种土壤调理剂还可提高姜块过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性,降低丙二醛（MDA）含量;与对照相比,3种土壤调理剂增加土壤pH 0.35~0.53个单位,土壤有效态镉含量降低了16.92%~22.76%,有效态硒含量增加了3.60%~10.99%。研究表明,施用土壤调理剂能够降低土壤有效态镉含量、活化土壤有效态硒,从而降低生姜镉含量并提高硒含量和姜块营养品质,可实现镉污染土壤安全利用,保障生姜优质安全生产。     

不同轮作模式对稻田土壤肥力和微生物群落结构的影响

为了探索不同水稻轮作模式对稻田土壤微生物群落结构的影响,以及与土壤养分供给的关系,本研究采用高通量测序技术对3种不同轮作模式下（水稻-小麦轮作、水稻-紫云英轮作、水稻-休耕）土壤细菌和真菌的群落结构变化进行分析,并进一步探讨了微生物群落结构与土壤养分含量之间的相互关系。结果表明：水稻-紫云英轮作模式能够明显改善稻田土壤的综合肥力,紫云英连续翻压还田后显著提高了土壤中总氮（TN）和有效氮（AN）的含量。土壤微生物群落结构方面,不同种植模式对细菌群落结构的影响大于真菌。水稻-紫云英轮作模式中优势菌群如酸杆菌门（Acidobacteriota）和子囊菌门（Ascomycota）等的富集有助于促进土壤生态系统的养分循环与生态健康。不同种植模式条件下土壤养分的变化如TN、AN、总钾（TK）及速效钾（AK）等可能是导致土壤细菌和真菌群落结构发生变化的主要驱动因素。稻田土壤中细菌群落结构对于土壤养分变化的敏感性要高于真菌。综合来看,水稻-紫云英轮作模式是更加适合水稻生态可持续栽培的种植模式,能够明显改善稻田土壤的综合肥力和土壤微生态环境。     

水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置设计与试验

为解决南方水稻工厂化田间育秧水肥药人工管理作业中存在的灌溉均匀性差、化肥和农药浪费以及劳动强度大等问题,该研究设计了一种水稻田间育秧水肥药变量喷灌装置,阐述了水肥药变量喷灌装置总体结构和工作原理,进行了关键部件设计与试验;以可编程逻辑控制器（programmable logic controller,PLC）为控制核心,构建了注肥量在线调控及整机变量喷灌控制系统。采用Box-Behnken试验设计方法,对装置喷灌均匀性与主要影响因素进行试验研究,应用单目标优化方法对喷灌关键参数进行优化,并通过验证试验,得到最优参数组合为：干管入口水压0.20 MPa、球阀开度90°、喷头喷角80°,此时装置的喷灌均匀性为92.69%;构建了氯化钾肥液质量浓度与电导率（electrical conductance,EC）值的线性模型,开展了装置变量灌溉施肥性能试验,3种喷灌等级下各作业区的肥液EC值分别为1.65、1.66和1.68 mS/cm,平均喷灌强度分别为900.85、1092.04和1263.67 mm/h,施肥均匀系数分别为85.21%、87.86%和91.62%。采用水肥药变量喷灌装置开展水稻育秧田间管理试验,华航51常规稻和广8优165杂交稻的秧苗长势均匀度均高于95%,成毯性良好,各项素质指标满足机插作业要求。所设计的水肥药变量喷灌装置能够满足水稻田间育秧水肥药变量喷灌作业要求,对提高水稻工厂化田间育秧机械化水平、保证秧苗质量具有实际应用价值。     

生物炭对盐碱条件下海滨锦葵根系与土壤特性的影响

为探索生物炭对盐碱条件下植物根系与土壤特性的影响,以海滨锦葵为材料,在盐碱土壤中添加不同含量的生物炭,测定植株根系活力、根系生长、土壤pH值、土壤电导率、土壤容重、土壤孔隙度等指标。结果显示:在盐碱胁迫下,添加生物炭提高了海滨锦葵根系活力,中高浓度生物炭明显促进植株根系生长,土壤pH值与电导率均降低,土壤容重呈上升趋势,而土壤孔隙度呈现下降趋势。经比较,5.0%和7.5%生物炭对盐碱条件下海滨锦葵根系发育与土壤特性的调控效果相对较好。     

毛竹入侵对落叶阔叶林土壤理化性质和胞外酶活性的影响

【目的】研究毛竹（Phyllostachys edulis）入侵亚热带北缘落叶阔叶林对土壤理化性质和土壤胞外酶活性的影响,为探究毛竹入侵条件下森林生态系统养分循环过程与固碳潜力及森林的毛竹入侵治理提供科学依据。【方法】在毛竹入侵样带上,选择落叶阔叶林（麻栎林Quercus acutissima）、竹阔混交林（混交林）和毛竹林3种林分为研究对象,采集其林下地表0~10 cm土壤,进行土壤理化性质和土壤酶活性的测定,包括土壤pH、含水率和有机碳、全氮、NH⁺₄-N、NO^-₃-N、全磷、有效磷含量,以及β-葡糖苷酶（BG）、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）、亮氨酸氨基肽酶（LAP）、酸性磷酸酶（AcP）、酚氧化物酶（POX）、过氧化物酶（PER）活性和酶计量(V_C/N、V_N/P、V_C/P),比较不同林分的土壤指标。【结果】①随着毛竹入侵,毛竹林土壤pH值和含水率显著增大,且与混交林、麻栎林差异显著（P<0.05）;其土壤有机碳、NO^-₃-N和全氮含量显著下降（P<0.05）,NH⁺₄-N、有效磷和全磷含量与混交林、麻栎林差异不显著。②土壤碳、氮和磷循环相关的水解酶（BG、NAG+LAP、AcP）活性均随毛竹入侵呈下降趋势,氧化酶（POX、PER）活性变化趋势与之相反;酶计量分析表明,毛竹林土壤的V_N/P显著低于混交林和麻栎林（P＜0.05）,而V_C/N、V_C/P在不同林分间差异不显著。③酶活性的矢量分析表明,毛竹林土壤微生物的磷限制程度高于混交林和麻栎林。④土壤水解酶活性与土壤有机碳、NO^-₃-N、全氮、有效磷含量或pH有显著相关关系,氧化酶活性与土壤性质相关性总体不显著。【结论】毛竹林取代落叶阔叶林（麻栎林）后,土壤有机碳和养分含量及相关水解酶活性降低,不利于原有落叶阔叶林土壤碳库与养分库的保存。     

外源硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量研究

【目的】利用两种外源硅肥材料开展试验,研究外源硅对土壤重金属Cd有效性以及稻谷Cd含量的影响。【方法】以硅胶（分子式mSiO2.nH2O,含量98%以上）、液体硅肥（SiO2浓度≥23%）作为外源硅肥材料,通过在重金属镉Cd超标稻田土壤施用硅胶,在水稻分蘖期、孕穗期喷施液体硅肥,研究硅钝化稻田土壤重金属Cd有效性及降低稻谷Cd含量。【结果】施用硅胶达到100kg/667m2对降低土壤有效Cd含量有极显著效果,表明稻田施用硅胶可以钝化土壤重金属Cd有效性;施用硅胶达到100kg/667m2对降低稻谷Cd含量有显著效果,施用硅胶再配合喷施液体硅肥时,对降低稻谷Cd含量有极显著效果;施用硅胶、液体硅肥对提高稻谷产量有显著作用。【结论】基施硅胶配合喷施液体硅肥,对钝化土壤重金属Cd有效性,降低稻谷Cd含量,提高稻谷产量具有显著效果。