矮化中间砧苹果施氮位置对细根分布、氮素吸收和产量品质的影响

为明确矮化中间砧苹果树合理的施肥位置,减少氮肥的浪费。试验于2018年和2019年,以‘烟富3’苹果/SH6/八棱海棠为试材,借助¹⁵N同位素示踪技术,研究了萌芽前在树冠投影范围距树干由近及远的3个水平距离——内环、中环和外环施氮对新梢旺长期细根和土壤¹⁵N分布、树体¹⁵N吸收以及果实产量和品质的影响。结果表明:各处理的苹果细根(直径≤2 mm)根长密度均在水平方向和垂直方向呈衰减规律,主要分布在距离树干水平方向0～100 cm、垂直方向0～40 cm土层范围;与不施肥(对照)相比,施氮增加了细根根长密度,以施氮区内细根根长密度增加最为显著;从垂直方向0～20 cm土层施氮区细根根长密度增加量来看,内环施氮处理增幅最大,为对照的1.33倍～1.36倍,其次是中环施氮处理。各处理土壤¹⁵N含量峰值在水平方向均出现在施氮区域,在垂直方向均出现在0～20 cm土层。不同处理间树体细根根长密度与土壤¹⁵N分布空间吻合度(RLD-¹⁵N)差异显著,内环施氮处理显著高...     

马铃薯块茎淀粉组分高效检测体系的建立及应用

马铃薯块茎淀粉组分(直链/支链淀粉比AM/AP)影响淀粉特性以及决定其在食品和其他工业上的应用。AM/AP的测定对其合理利用以及选育特异淀粉组分的专用品种等具有重要意义。采用96孔板双波长法对马铃薯不同AM/AP比率标准样品进行测试,发现当测试样品AM/AP比率超过制作标准曲线的AM/AP比率(33.3%)时,测试结果明显高估直链淀粉含量。基于96孔板的碘染分析,建立了马铃薯AM/AP比率和最大吸收峰下波长的标准曲线:y=601.88x^0.0215,R²=0.9999。该方法进一步提高了测试准确度和应用范围。利用该方法测试了198个马铃薯品种(系)以及高直链淀粉组分的转基因块茎,明确了收集的马铃薯品种(系)的直链淀粉组成范围为17.4%～33.3%。新建立的马铃薯淀粉组分测试方法为高效准确筛选遗传育种材料以及改良淀粉组分株系提供了方便。     

根际生命共同体：协调资源、环境和粮食安全的学术思路与交叉创新

植物营养学研究近年来在植物养分高效分子机理、植物-微生物互作、根际互作与微生态调控、农田养分管理等研究领域取得了一系列原创性进展。然而,当前如何协调粮食安全、资源高效和环境可持续性仍面临巨大挑战。针对这一重大问题,本文提出"根际生命共同体(Rhizobiont)"学术思路,围绕"根际互作与养分高效"这一重大科学命题,构建"植物-根系-根际-菌丝际-土体及其微生物"根际生命共同体理论体系,突破植物-微生物、微生物-微生物关键界面互作机制,阐明根际生命共同体结构、功能及其在养分活化、吸收与利用中的作用机制,建立共同体多界面互作增效的生物学调控新途径,开辟植物-土壤-微生物交叉创新领域,根际生命共同体理论创新有助于破解粮食安全、资源高效、环境保护多目标协同的难题,支撑我国农业绿色发展。文章指出了根际生命共同体与养分高效研究的重点方向与内容,尤其是深入揭示和调控植物第二基因组——微生物组的作用正成为农业科学的研究前沿。     

增减施有机肥对红壤性水稻土团聚体稳定性及胶结物的影响

利用具有35a的长期定位试验,在保证原定位试验继续正常开展的前提下,将原化肥处理改施有机肥,原有机肥处理改施化肥或增施有机肥,分析增减施有机肥后耕层土壤团聚体稳定性总有机碳(TOC)及其组分和铁铝氧化物的变化与作用关系,探究胶结物对红壤性水稻土团聚体稳定性变化的影响。结果表明:化肥(CF)及常量有机肥(NOM)处理增施有机肥后,团聚体平均重量直径(MWD)变化不明显,易氧化有机碳(EOC)分别升高87.44%和20.53%;高量有机肥(HOM)及NOM处理减施有机肥后,MWD分别显著降低8.39%和6.80%,高改化(H-C)处理的TOC、轻组有机碳(LFOC)及粗颗粒态有机碳(cPOC)含量显著降低,而常改化(N-C)处理的TOC及其组分变化不明显。无论增施还是减施有机肥,铁铝氧化物含量的变化规律不明显。相关及结构方程模型分析表明,大于0.25mm团聚体含量是影响团聚体稳定性的唯一直接影响因素;影响MWD及大于0.25mm团聚体含量的效应系数由大到小依次为:易氧化有机碳、轻组有机碳、游离氧化铁、络合态铁。因此,大于0.25mm大团聚体在红壤性水稻土的团聚体稳定性中发挥主导作用,有机碳...     

番茄/茄子嫁接对其根际土壤生物学性状及细菌群落结构的影响

以茄子作为砧木,番茄为接穗进行嫁接,并以番茄自根植株和茄子自根植株作为对照,基于传统及现代高通量测序技术分析根际土壤的生物学性状及细菌群落结构特征,旨在揭示嫁接植株抗性增强的机制。结果表明:番茄/茄子嫁接植株根际土壤中可培养细菌、放线菌数量,微生物生物量、酶活性和细菌丰富度、多样性指数均显著高于茄子和番茄自根植株;另一方面,norank_cAcidobacteria、硝化螺菌属(Nitrospira)、芽孢杆菌属(Bacillus)、norank_fGemmatimonadaceae、norank_oGaiellales、norank_fXanthobacteraceae、norank_oSC-I-84、norank_fAnaerolineaceae、norank_fNitrosomonadace...     

覆土细菌群落在双孢菇栽培过程中的动态变化

微生物尤其是细菌,是双孢菇Agaricus bisporus栽培覆土的重要组成部分,对双孢菇菌丝体和子实体的生长发育有深远影响。利用16S rDNA测序技术,快速、准确检测不同生长阶段的双孢菇覆土中细菌生态群落动态变化,探究其中变化规律。在所有阶段覆土样品中,变形菌门Proteobacteria占据绝对主导地位,占菌群组成的38.67%～47.93%;其次是拟杆菌门Bacteroidetes,占总丰度的18.13%～37.80%。主要细菌组成较为稳定,有金黄杆菌属Chryseobacterium、鞘氨醇单胞菌属Sphingomonas、黄杆菌属Flavobacterium、丛毛单胞菌属Comamonas、节杆菌属Arthrobacter等。总丰度占比最高的金黄杆菌属Chryseobacterium,在0 d覆土中丰度较低,覆土4 d时其丰度显著上升,8 d后呈下降趋势,并在培养结束前保持稳定。整个过程中,细菌属丰度变化分为3个阶段：0 d、4～17 d和17 d以后,4～17 d的苯基杆菌属Phenylobacterium丰度较高,而0 d 的unclassified_Rhizobiales丰度较高。所有细菌属中,苯基杆菌属Phenylobacterium对土壤微生物菌群关联影响最大。     

气化渣复配调理剂对风沙土土壤性质及高羊茅生长的影响

使用高羊茅作为指示作物,采用田间小区及随机区组的试验方法,研究施用不同含量的气化渣复配土壤调理剂ET1（1 000 kg/667 m²）、ET2（2 000 kg/667 m²）、ET3（ 4 000 kg/667 m²）、ET4（8 000 kg/667 m²）对风沙土土壤性质的影响。结果表明：（1）施用气化渣复配土壤调理剂可有效改良风沙土的物理性状。与CK相比,土壤含水量平均增幅18.12%;土壤容重平均降幅3.23%;地温平均增幅2.68%;（2）施用气化渣复配土壤调理剂可有效改良风沙土的化学性状。（3）施用气化渣复配土壤调理剂可有效改良高羊茅的农艺性状。土壤地温的增加可以使作物安全越冬、提高种子存活率。因此,气化渣复配土壤调理剂能有效改善风沙土土壤的理化性状,显著改善高羊茅的农艺性状,并且使用8 000 kg/667 m²的气化渣复配土壤调理剂为最佳选择。     

南方酸化红壤钾素淋溶对施石灰的响应

为探究石灰施用的长期和短期效应对酸化红壤钾素的影响,依托始于1990年的国家红壤肥力与肥料效益监测长期定位试验,选取化肥氮磷配施(NP)、氮磷钾配施(NPK)、氮磷钾配施+半量秸秆还田(NPKS)及其增加常量石灰(NPL、NPKL、NPKSL)6个处理。室内土柱淋溶试验设置0 L、0.5 L、1 L和1.5 L石灰施用量,监测田间和淋溶后0～50 cm土层速效钾和缓效钾含量、pH及淋溶液中钾离子(K⁺)含量的变化。结果表明:1)施用石灰4年后,与NPKS、NPK、NP相比,各处理均增加了相应土层的缓效钾含量;NPKSL和NPL处理分别增加了0～40 cm和0～10 cm速效钾含量,增幅分别为2.06%～36.39%和27.26%。2)石灰施用量相同,各处理土壤累积K⁺淋溶量由大到小依次为NPKS处理、NPK处理和NP处理。施用石灰减少了NPKS和NPK处理淋溶液中累积K⁺含量,降幅为18.10%～57.70%,且K⁺淋溶率也下降。3)施石灰提高了表层土壤pH;土壤中钾素盈余情况下,石灰当季施用量每增...     

开垦年限对黑土氮初级转化速率和净转化速率的影响

以东北黑土区开垦2 a和开垦30 a的典型旱作土壤为研究对象,采用15N同位素成对标记技术开展室内培养试验,利用数值计算模型(FLUAZ)计算不同开垦年限土壤的氮初级转化速率,以比较不同开垦年限黑土氮初级转化速率和净转化速率的差异,明确开垦年限对黑土氮转化过程的影响。结果表明,与开垦2a土壤相比,开垦30a土壤的有机碳和水溶性有机碳含量显著降低,导致土壤氮初级矿化速率和初级固定速率也显著降低。但开垦30a土壤的初级硝化速率、净硝化速率和净氮矿化速率却显著高于开垦2a土壤。两个开垦年限土壤的初级硝化速率分别为净硝化速率的1.15倍和1.02倍,说明土壤微生物对硝态氮的固定很少。开垦30a土壤的m/i值(氮初级矿化速率与初级固定速率之比)和n/ia值(初级硝化速率与初级铵态氮固定速率之比)均显著大于1,而开垦2 a土壤的m/i值和n/ia值均接近1。表明开垦2 a土壤的氮矿化与固定过程紧密偶联,氮素损失的风险较小,而开垦30 a土壤中氮矿化量超过了固定量,这为硝化作用的进行提供了底物,增加了硝酸盐反硝化和淋溶风险。     

基于PLSR-BP复合模型的红壤有机质含量反演研究

对红壤地区土壤有机质进行快速预测,以满足智慧农业与精准施肥的需要。以江西省奉新县北部为研究区域,采用1 km×1 km标准格网划分研究区进行采样,共得到红壤样本248个。对土壤光谱进行了包含分数阶导数在内的3种数学变换方法,将经过P=0.01显著性检验的波段用于模型的构建,选用偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络建立土壤有机质含量预测模型。结果表明:当对红壤光谱数据进行1.5阶导数变换后再使用PLSR-BP复合模型对土壤有机质含量进行预测时的结果为最优,训练集R²=0.89,RMSE=4.68g·kg^-1,验证集R²=0.87,RMSE=5.55g·kg^-1,RPD=2.75。1.5阶导数对红壤光谱数据的变换能够更好地突出与有机质相关的特征信息,有助于其含量预测。PLSR-BP复合模型预测精度优于单一模型,能够较好地预测红壤有机质含量,为精准农业快速监测红壤有机质含量提供了新的途径。