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。     

基于电磁感应仪数据的南疆棉田土壤电导率反演模型研究

土壤盐渍化是南疆棉田优质高产的主要障碍因素,定额灌溉可有效改良土壤盐渍化,EM38-MK2可快速、动态获取土壤盐渍化数据,适时监测土壤盐渍化,为棉田定额灌溉提供数字依据。针对电磁感应仪(EM38-MK2)的发射圈和接收圈设计了不同采样方案,在同一条田内采集了6个不同时期的土壤表观电导率数据及相应的剖面土样,分析了不同土壤采集方案及土壤含水量对表观电导率模型精度的影响,对比了以单一时期数据建模的局部模型和6个时期整体数据建模的全局模型的反演精度。结果表明,由单点采集电磁感应仪发射线圈位置土样所构建的模型精度更高,稳定性更好,能有效减少由采样带来的误差。当土壤含水量低于10%时,表观电导率与实测电导率之间的相关性较低,决定系数为0.58,反演模型只具备粗略估计实测电导率的能力;当土壤含水量高于10%时,表观电导率与实测电导率具有很好的相关性,决定系数达到0.80以上,反演模型具有较好的预测能力。EMH+EMV多测定模式下表观电导率与实测电导率之间的模型精度高于EMH或EMV单一测定模式,确立EC_(h0.375)+(EC_(h0.75)+EC_(v0.75))/2+EC_(v1.5)为建模因子,有效提高了反演模型的精度。不同深度土层的局部模型反演精度均高于全局模型精度,局部模型的RPD均大于2.0,具有较好的预测能力。     

养分管理对安溪茶园土壤肥力及茶叶品质的影响

安溪是铁观音的主产区,茶园养分管理滞后已成为该地区茶叶生产的瓶颈,本研究旨在为该地区茶园的养分管理提供科学依据。试验于2015年在安溪县采集了50个茶园的茶青与土壤样品,测定了土壤5项主要肥力指标和茶青中9种主要次生代谢物含量;并根据茶农氮肥用量调研数据,初步将茶园养分管理划分为:少量、中量和过度型等三种方式。限制性主坐标轴分析发现,此分类方式可解释34.4%(P0.001)茶园土壤肥力参数的总体差异,说明此分类方式能反映出不同茶园养分管理的总体水平;并且,养分管理对表层土壤有效磷的影响最为显著。进一步分析表明,养分管理对茶青综合品质的影响可解释品质总差异的7.48%(P0.001);大部分茶青次生代谢物在中量型管理下含量最高。说明养分管理影响安溪茶园土壤的肥力状况,施肥量过高或过低均不利于高品质茶叶的生产,该地区的建议施氮量约为200～400 kg·hm~(–2)·a~(–1)。     

包膜含缩节胺氯化钾对棉花产量及土壤钾素的影响

棉花是具无限生长特性的喜钾作物,为解决其生育期内多次追施钾肥和叶面喷施缩节胺的用工问题,实现轻简化种植目标,研究包膜含缩节胺氯化钾对棉花产量、经济效益和土壤钾素变化特征的影响。试验设5个处理,分别为一次基施180 kg?hm-2包膜含缩节胺氯化钾（CRKMC）、减少30%钾素用量（126 kg?hm-2）的包膜含缩节胺氯化钾（70%CRKMC）、基施180 kg·hm^-2普通包膜氯化钾（CRK）、分次施用180 kg?hm-2普通氯化钾（KCl）和对照（CK,不施钾肥）,后三个处理叶面喷施三次缩节胺。结果表明：等量施钾条件下,CRKMC和CRK较KCl籽棉产量分别增加8.81%和9.36%,经济效益分别增加15.53%和12.86%,70%CRKMC较KCl增产6.53%,增加净收入13.64%。CRKMC抑制棉花盛花期前的株高,提高后期株高、茎粗和叶绿素含量,使生物量较KCl增加18.56%~24.98%,提高钾素吸收量,表观利用率增加25.06~38.83个百分点。CRKMC中的钾素和缩节胺在土壤中呈“先慢后快而后趋于平缓”的规律,释放高峰出现在盛花期至始絮期,显著提高蕾期以后土壤中的速效钾含量。因此,土壤基施包膜含缩节胺氯化钾,可合理协调棉花生长势指标,满足钾素吸收需求,减少30%用量仍有较高的经济效益和钾素利用率,实现了缩节胺和钾素在同一时空条件下的一体化调控,有助于棉花减肥、高产和轻简化种植。