不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

实验方法应用于土壤重金属污染研究的文献分析

借助CNKI平台获得基础研究数据,就实验方法应用于土壤重金属污染研究的文献进行相关分析。结果表明：该领域近年来文献数量总体呈增加趋势,大多数成果以博硕士学位论文的形式体现,独立完成的文献集中分布于博硕士学位论文,研究机构中华东和华中地区高校应用程度普遍,共有26个一级行政区划对实验方法有不同程度的应用,现阶段共有7种普遍采用的实验方法。     

转mapk双链RNA干扰表达载体黄瓜对根际土壤细菌多样性的影响

随着RNA干扰技术的发展,通过植物表达病原物特异的dsRNA来防治植物病害的转基因作物越来越多.转根结线虫mapk双链RNA表达载体的黄瓜能够通过RNA干扰作用沉默线虫的mapk基因,对根结线虫具有良好的防治效果.为了评价该转基因黄瓜的安全性,明确mapk双链RNA干扰表达载体转基因黄瓜植株对根际土壤细菌多样性的影响,采用16S rRNA基因克隆文库方法对非转基因黄瓜和转基因黄瓜土壤细菌群落多样性进行分析.结果表明,非转基因黄瓜土壤细菌文库包含124个OTU(可操作分类单元),转基因黄瓜土壤细菌文库包含122个OTU.2个文库共同拥有的OTU为115个.2个文库都包含1 3个类群细菌,Acidobacteria、Actinobacteria、Armatimonadetes、Bacteroidetes、candidate division BRC1、Chloroflexi、Firmicutes、Gemmatimonadetes、Nitrospira、Planctomycetes、Proteobacteria、Verrucomicrobia、unclassified_Bacteria. 其中 Proteobacteria、Bacteroidetes 、Chloroflexi和Acidobacteria是优势菌群.其他细菌类群数量相对较少.在纲分类水平上,两个文库包含的细菌类群一致,且各类群细菌比例差异不大.在Acidobacteria门中,Acidobacteria_Gp6为优势菌群.在Bacteroidetes门中,Sphingobacteria纲细菌数量最多.在Chloroflexi门中,unclassified Chloroflexi细菌最多.在Proteobacteria门中,其中Betaproteobacteria纲的细菌数量最多.从多样性指数角度分析,两种土壤细菌群落的Shannon、Simpson和Chao值差异不大.总体来看,两种土壤细菌类群差异不显著,转基因黄瓜未对根际土壤细菌群落产生明显影响.     

哈茨木霉菌对水稻幼苗根际土壤微生物和酶活性的影响

采用钵盘育苗试验,研究了哈茨木霉菌在调节水稻苗床土壤微生物群落及土壤酶活性中的作用。研究结果表明：哈茨木霉菌能有效调节水稻幼苗根际土壤微生物群落组成;哈茨木霉菌对细菌、真菌和放线菌数量的影响程度明显不同,播种28天后,哈茨木霉菌接种处理的水稻幼苗根际土壤细菌和放线菌数量较对照分别增加50.70%和48.56%,而真菌数量较对照减少16.15%,并且哈茨木霉菌数量较刚播种时增加了138.46%;哈茨木霉菌也能显著提高土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶的活性,分别较对照提高8.55%、18.31%和49.61%。研究表明,哈茨木霉菌具有改善土壤微生态环境的作用。     

亚热带不同林分土壤表层有机碳组成及其稳定性

在浙江临安玲珑山选取了常绿阔叶林、马尾松林、板栗林和雷竹林4种林分,采用传统的化学方法与固态13C核磁共振(NMR)技术研究其土壤有机碳在不同粒径土壤颗粒中的分布规律和结构特征,探讨林分类别和管理措施对土壤有机碳含量及其结构的影响,为亚热带地区森林固碳和土壤碳库管理提供科学依据.结果显示:(1)土壤表层(0-20 cm)有机碳含量按以下次序递减:雷竹林＞常绿阔叶林＞马尾松林＞板栗林,且板栗林以粉黏粒结合态碳为主,其他林分土壤则以粗砂结合态碳为主;(2)13C NMR结果表明,阔叶林和马尾松林土壤有机碳中烷基碳所占比例最大,而雷竹林和板栗林则是烷氧碳比例最大,表明人工经营措施改变了土壤有机碳的成分组成;(3)随着土壤颗粒变细,有机碳中烷基碳比例增加,烷氧碳比例减少,A/O-A值和疏水碳/亲水碳值逐渐增大,表明颗粒越细,其结合的有机碳结构稳定性越高.     

Soil bacterial characteristics between surface and subsurface soils along a precipitation gradient in the Alxa Desert,China

Bacteria in desert soil have unique phylogeny and important ecological functions, and theirresponses to changes in precipitation need further attention. However, relevant studies have mainlyfocused on the surface soil, and studies on the responses of bacteria at different soil depths to variationsin precipitation are rare. Thus, we used 16S rDNA high-throughput sequencing to investigate the changesin soil bacterial distribution along a mean annual precipitation gradient (50–150 mm) in the Alxa Desert,China, and compared the variation characteristics in the surface soil layer (0–10 cm) and subsurface soillayer (10–20 cm). Results showed that soil bacterial communities significantly changed along theprecipitation gradient in both soil layers. However, the subsurface soil layer could support bacterialcommunities with higher diversity and closer internal relationships but more internal competition than thesurface soil layer. Additionally, compared with the surface soil layer, variations in diversity andco-occurrence patterns in the subsurface soil layer were more in line with the changes in the mean annualprecipitation, while bacterial community structure was less variable in the subsurface soil layer. Comparedwith the mean annual precipitation, soil moisture had little influence on the structure and diversity of soilbacterial community but had a high correlation with intercommunity connectivity. Therefore, soilmoisture might play a complex role in mediating environmental conditions and soil bacterial communitycharacteristics. Due to the different responses of surface and subsurface soil bacteria to the changes inprecipitation, it is necessary to distinguish different soil layers when predicting the trends in desert soilbacterial conditions associated with precipitation, and prediction of subsurface soil bacteria may be moreaccurate.     

基于FEM-SPH耦合的卷辊式耕层残膜回收部件结构优化与试验

针对棉田耕作层内残膜力学性能差及膜土分离困难,残膜拾净率低和回收的残膜含土量高等问题,该研究对卷辊式残膜回收部件进行优化。在分析起膜捡膜工作过程和建立卷辊弹齿与膜土团聚体之间动力学关系的基础上,采用有限元法(finite element method,FEM)和光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合算法,建立卷辊弹齿-膜土团聚体接触计算模型,探究卷辊弹齿与膜土团聚体之间相互作用机理,分析卷辊弹齿接触膜土团聚体后残膜受力程度和土壤扰动程度的变化规律。以卷辊回转半径、弹齿直径、弹齿顶端折弯角为试验因素,以残膜平均峰值应力及土壤最大应变为指标开展仿真试验,分析各因素对指标的影响规律并对卷辊弹齿结构参数进行优化,获得卷辊弹齿最优结构参数为：卷辊回转半径100 mm、弹齿直径5 mm、弹齿顶端折弯角42°,此时残膜平均峰值应力为0.1201 MPa,土壤最大应变为3.7584。为了验证优化后卷辊弹齿的捡拾作业性能,以拾净率和含土率为试验指标进行田间试验,结果表明：机具拾净率为80.34%,含土率为37.13%,与初代研制的样机相比拾净率提升了8.74个百分点,含土率下降了12.18个百分点,机具作业性能明显提升且试验指标达到设计要求。本文建立的有限元模型可为残膜回收机关键部件的结构优化提供参考。     

双针热脉冲测定冻土热特性的数值模拟方法

使用双针热脉冲(dual probe heat pulse, DPHP)测定冻土热特性时施加热脉冲后会导致加热探针周围的冰融化,使用目前常用的仅考虑热传导（忽略融化相变、冰水两相分界面）的解析解处理DPHP温度数据,会导致在-5 ℃至0 ℃温度范围内无法准确测量热导率 (λ) 和比热 (C_v)。为了能够准确测定冻土的 λ 和 C_v,有必要考虑DPHP加热过程中引起的冰融化的相变潜热。该研究基于COMSOL仿真软件模拟了考虑相变潜热、相变区间以及移动冰水界面的DPHP测量过程,采用随温度非线性变化的真实冻土热特性进行模拟,并与真实冻土的DPHP测量数据对比。结果表明：1）COMSOL仿真在不考虑相变条件下与无限线性热源模型结果完全吻合（R² = 0.9989）;2）当土壤初始温度低于-5 ℃时,考虑相变发生的COMSOL仿真能够准确模拟试验结果,表现出较高的相关性（R² > 0.93）,在-2 ～ 0 ℃的土壤初始温度范围内,无限线性热源模型的结果与试验测量显著偏离（R² < 0.0013）;3）在不同土壤初始温度下,相变温度为-1.5 ～ -0.5 ℃的仿真结果与试验数据具有较高的相关性（R² > 0.7）。本研究结果检验了有限元仿真用于真实冻土DPHP研究的可行性,可为准确预测冻土热特性的研究提供方法。     

长期深耕秸秆还田配施生物炭对砂姜黑土团聚体及小麦-玉米产量的影响

为探究耕作方式、秸秆还田和生物炭添加结合对土壤团聚体粒径分布、团聚体养分特征、养分库储量及小麦-玉米周年产量的影响,本研究采用3因素2水平试验设计,分别为耕作方式：常规旋耕（CT）,深翻耕作（DT）;秸秆处理：秸秆还田（S）、秸秆不还田（NS）;生物炭：生物炭添加（B）、无生物炭添加（NB）,共8个处理。结果表明：无生物炭添加时,旋耕秸秆还田显著提高了0~15 cm土层团聚体稳定性及土壤养分库储量,而深耕秸秆还田显著改善了>15~30 cm土层土壤团粒组成,提升土壤肥力,促进作物增产。相关性分析表明,砂姜黑土中作物产量的提升更依赖于深层（>15~30 cm）土壤物理结构的改善和土壤肥力的提升。配施生物炭后如DT-S-B（深耕秸秆还田配施生物炭）较CT-NS-NB（旋耕秸秆不还田无生物炭）处理尤其使>15~30 cm土层团聚体稳定性显著增强,>2 mm粒级团聚体比例、重量平均直径和几何平均直径值分别增加165.88%、62.37%和119.81%,显著提高>2 mm粒级团聚体有机碳、全氮和全磷含量,提高了>2 mm粒级团聚体有机碳和养分固持能力,降低了<2 mm粒级团聚体有机碳和养分固持能力,使>15~30 cm土层土壤有机碳库储量、全氮、全磷和全钾库储量分别显著提升37.41%、38.99%、41.26%和9.84%,促使2年作物周年产量平均增加22.96%,但在深耕秸秆还田的基础上配施生物炭在短期内增产效果不显著。综上,深耕秸秆还田配施生物炭能够显著改善黄淮海南部砂姜黑土深层土壤团聚体粒径分布和稳定性,提升了土壤肥力和作物周年产量,保障了农田高效绿色可持续生产。     

有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2a的定位培肥试验,共设置7个处理：不施肥（CK）、单施化肥（CF）、化肥配施荧光假单胞菌（CFB）、单施有机肥（M）、有机肥配施荧光假单胞菌（MB）、化肥配施有机肥（MCF）、化肥有机肥配施荧光假单胞菌（MCFB）。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明：1）在整个试验周期（2021—2022年）,与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.4倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.5倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2）与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3）结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。