• 2021年第53卷第1期文章目次
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    • >专论与综述
    • 守护耕地土壤健康支撑农业高质量发展

      2021, 53(1):1-4. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.001

      摘要 (1089) HTML (806) PDF 381.32 K (1661) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文回顾了土壤健康概念的演进过程,结合我国国情农情,分析了耕地土壤健康管护的重要性。从保障粮食安全、打赢净土保卫战和加强土壤健康监测等3个方面,总结了我国目前已开展的相关工作及成效;并从强化科研创新、完善体制机制、深化人才培养、发挥学会作用等4个方面,阐述了进一步加强耕地土壤健康管护的科研方向与工作重点。

    • >研究报告
    • 健康与罹患青枯病的番茄土壤细菌群落特征比较

      2021, 53(1):5-12. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.002

      摘要 (645) HTML (733) PDF 727.32 K (1309) 评论 (0) 收藏

      摘要:应用实时荧光定量PCR及MiSeq高通量测序技术,全面地研究了连作番茄田块中健康与感染青枯病植株周围土体及根际土壤细菌群落结构和组成。结果表明:健康番茄土体土壤的pH及全碳含量显著高于感病番茄土体土壤;土体及根际土壤的细菌群落结构和组成明显不同于感病番茄土体及根际土壤细菌群落。与感病番茄根际相比,健康番茄根际细菌的数量显著升高而青枯菌数量显著降低;细菌群落的Shannon多样性指数显著增高;拟杆菌门及其所含的噬几丁质菌属、金杆菌属、动杆菌属、黄杆菌属及Taibaiella的相对丰度显著增高而变形菌门及其所含的青枯菌属的相对丰度显著降低。综上,抑制土传青枯病发生的番茄根际土壤细菌群落特征明显,其生物量及多样性高,土著有益菌群数量多而病原菌数量少,为番茄土传青枯病的生物防控提供了指导方向与理论依据。

    • 亚硝化球菌属(Nitrososphaera)可能是酸性土壤硝化作用的重要驱动者

      2021, 53(1):13-20. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.003

      摘要 (796) HTML (1654) PDF 532.49 K (1430) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择初始pH相近的两个酸性土壤(JX-3和JX-7)样品进行培养试验,探讨了氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)和氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)在酸性土壤硝化过程中所发挥的作用。结果显示,经过50 d的培养,JX-7样品硝化速率显著高于JX-3,且明显降低土壤pH。培养后,两个土壤样品AOB丰度均增加,但样品间没有显著差异;JX-7土壤AOA丰度显著增加,而JX-3无显著变化。两个土壤样品AOA群落组成本身存在分异,但对于同一样品培养前后均无显著分异;AOB群落组成在两土壤间没有分异,但培养前后分别有分异。培养后,JX-7样品中AOA优势属Nitrososphaera和某些未知微生物的个别OTUs绝对丰度显著增加,而两样品AOB中Nitrosospira属的一些OTUs的绝对丰度均显著增加。因此,所研究的酸性土壤样品中AOA是硝化作用的主要贡献者,而且AOA主要通过提高Nitrososphaera属中个别OTUs的丰度,而不是整个群落来调控硝化作用。

    • 利用gs1.1gs1.2突变体研究外源蔗糖对高铵胁迫拟南芥碳氮代谢的影响

      2021, 53(1):21-29. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.004

      摘要 (454) HTML (598) PDF 1.64 M (1000) 评论 (0) 收藏

      摘要:以拟南芥野生型Col-0、谷氨酰胺合成酶敲除突变体gs1.1gs1.2为实验材料,采取土培试验,比较正常培养液(4 mmol/L NH4+)培养(CK)、正常培养液(4 mmol/L NH4+)下外源添加5%蔗糖(T1)、高NH4+胁迫(20 mmol/L)(T2)以及高NH4+胁迫(20 mmol/L)下外源添加5%蔗糖(T3)对拟南芥各株系各生理指标的影响;通过测定地上部分的鲜重、叶绿素、游离NH4+、可溶性糖、可溶性蛋白、谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)、矿质元素含量等指标,研究外源蔗糖对NH4+胁迫拟南芥碳氮代谢的影响。结果表明,高NH4+胁迫下,拟南芥生长受到严重的抑制,鲜重、GS、GDH酶活性降低,游离NH4+含量、叶绿素含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量增加,植株的N、P、K、Ca的含量增加,Mg、Fe的含量减少,其中gs1.1gs1.2在高NH4+处理下受到的抑制比Col-0更为显著。外源添加5%蔗糖显著缓解了高NH4+毒害,提高了可溶性糖和可溶性蛋白含量,提高了GS和GDH的活性,降低了叶绿素和游离NH4+的含量,提高了植株体内的N、P、K、Ca,Mg的含量,降低了植株Fe的含量,其中,外源蔗糖对gs1.1gs1.2高NH4+毒害的缓解更为显著。

    • 设施菜地利用强度对土壤磷形态分布及其有效性的影响——以江苏省水耕人为土和潮湿雏形土为例

      2021, 53(1):30-36. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.005

      摘要 (589) HTML (584) PDF 511.27 K (1394) 评论 (0) 收藏

      摘要:以江苏省水耕人为土和潮湿雏形土两种土壤类型为对象,研究了设施菜地利用强度对土壤磷形态分布及其有效性的影响。结果表明:随利用强度增加,两种土壤类型的各磷形态含量均有所增加,以水溶态磷和铝结合态磷(Al-P)增加最为显著(P<0.05)。而水耕人为土闭蓄态磷(O-P)占总磷百分比和潮湿雏形土残渣态磷占总磷百分比随利用强度增加则表现出显著降低的趋势(P<0.05)。回归分析结果表明,水耕人为土有效磷主要来自于铁结合态磷(Fe-P)和Al-P;潮湿雏形土有效磷主要来自于水溶态磷和钙结合态磷(Ca-P),且以前者更为重要。另外,设施蔬菜生产增加了土壤磷淋失的风险,尤其是潮湿雏形土。水-旱轮作并结合减少施肥量可能是降低设施土壤磷淋失风险的一个有效措施。

    • 水稻钾素营养的基因型特征及分子机制初探

      2021, 53(1):37-46. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.006

      摘要 (468) HTML (930) PDF 802.37 K (1106) 评论 (0) 收藏

      摘要:理解水稻(Oryza sativa)的钾素营养特征是提高水稻的钾素利用效率及其生产效应的重要环节。本文针对土壤钾素供应的时空非均匀性,采用水培和分根模拟试验,研究了日本晴(NB)、武育粳18(WYJ18)、南光(NG)及桂单4号(GD4)4个水稻基因型品种的钾素营养特征。结果表明:低钾(0.1 mmol/L K+)或高钾(5 mmol/L K+)条件均会显著抑制水稻的生长。与高钾条件相比,NB和GD4在低钾及正常供钾(1 mmol/L K+)水平下即可保持较高的生物量,推测NB和GD4有更强的钾吸收及转运能力。分根供钾试验表明,4种基因型水稻缺钾一侧的根长和根表面积均受到诱导,而地上部生物量与全根供钾时没有明显差异,说明局部根系供钾即可满足水稻生长需求。进而以NB为材料,通过实时荧光定量PCR,发现水稻根内钾转运基因OsKAT1;1主要定位于根部,且受高钾和低钾抑制,地上部钾分配基因OsAKT2/3主要定位于地上部且受高钾诱导,根-茎钾传输系统OsSKOR基因主要定位于距根尖大于1.5 cm的成熟区,且在根部的表达丰度受低钾诱导;水稻伤流试验结果表明,低钾条件下伤流液的强度和组分与根-茎传输基因OsSKOR的表达特征有较好的吻合度,推测OsSKOR基因可能在根-茎钾转运过程中发挥重要作用。

    • 生物质炭与化肥配施对连作黄瓜产量及肥料利用率的影响

      2021, 53(1):47-54. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.007

      摘要 (585) HTML (600) PDF 517.83 K (998) 评论 (0) 收藏

      摘要:在如皋农科所进行黄瓜大棚试验,设置按常规施肥(计为100%,F)、减肥10%(F-10%)和减肥20%(F-20%)3个施肥水平,每个施肥水平下设置生物质炭添加量为0 t/hm2(CK)、5 t/hm2(C1)、10 t/hm2(C2)、20 t/hm2(C3)、30 t/hm2(C4)和40 t/hm2(C5)6个处理,以CK和CF (不施生物质炭也不施化肥)处理为对照,测定和分析黄瓜产量以及肥料利用率等相关参数。结果表明,在同一施肥水平下,与CK处理相比,添加生物质炭的处理组中黄瓜产量、肥料利用率及相关指标均达到显著增加水平(P<0.05),C5处理的黄瓜产量和氮磷钾肥料利用率均达到最大值。C5处理的黄瓜产量、氮磷钾肥料利用率在F处理水平下分别为27.60 t/hm2、23.75%、3.62%和24.85%,与CK处理相比,分别提高了59.67%、337.44%、177.94%和120.69%;在F-10%水平下分别比CK处理提高了73.88%、163.82%、234.33%和183.24%;在F-20%水平下分别比CK处理提高了82.10%、148.73%、246.46%和215.66%。在相同生物质炭添加量的处理中,化肥减施没有造成C2、C3、C4和C5处理中的黄瓜产量降低,而肥料利用率均呈上升趋势,在F-20%处理水平下达到最高,其与传统施肥相比,CK、C1、C2、C3、C4和C5的氮肥利用率分别提高了135.42%、145.96%、116.94%、70.47%、63.33%和33.86%,磷肥利用率分别提高了69.26%、57.31%、59.78%、27.90%、67.91%和110.99%,钾肥利用率分别提高了27.90%、99.55%、84.75%、62.97%、60.91%和82.94%。本试验研究表明,生物质炭与化肥配施是减缓连作障碍的有效途径。

    • 潮土中残留小麦和玉米秸秆养分含量差异及与微生物群落组成的关系

      2021, 53(1):55-63. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.008

      摘要 (621) HTML (809) PDF 1.62 M (1229) 评论 (0) 收藏

      摘要:黄淮海平原典型潮土上小麦和玉米收获后的秸秆往往直接还田,但驱动它们在不同质地潮土(砂质、壤质、黏质)中分解的微生物是否与残留秸秆养分含量有关尚不清楚。本研究基于尼龙网袋法,通过10个月的田间培育试验,监测秸秆分解率、残留秸秆养分含量及微生物群落组成,评估各指标在秸秆类型和土壤质地之间的差异,探究残留秸秆养分与微生物群落组成之间的关系。结果表明:小麦和玉米秸秆的分解率均随着土壤质地变黏重而增大,二者在砂质、壤质、黏质土壤中的平均分解率分别为73.66%和75.43%、74.19%和76.63%、77.68%和78.05%。小麦残留秸秆的平均氮、磷、钾含量分别比玉米残留秸秆的平均氮、磷、钾含量低12.0%、34.4%、16.7%(P<0.05),但两者的碳含量无显著差异;在不同质地潮土间,除秸秆磷含量随土壤变黏重显著增加外,其余养分含量变化不显著。基于磷脂脂肪酸(PLFA)的微生物群落组成分析表明,小麦和玉米秸秆中的细菌、真菌、放线菌含量无显著差异,但小麦秸秆中革兰氏阳性菌(G+)含量比玉米秸秆低20.26%,而革兰氏阴性菌(G-)含量比玉米秸秆高16.35%,同时,G+/G-、真菌/细菌、单不饱和脂肪酸/饱和支链脂肪酸比在两种秸秆间存在显著差异;小麦和玉米秸秆在黏质潮土中的细菌、真菌、总PLFA的平均含量分别比砂质潮土中低25.1%、30.3%、22.9%(P<0.05),而放线菌含量平均比砂质潮土高93.8%(P<0.05)。冗余分析(RDA)分析表明,小麦与玉米残留秸秆中的微生物群落组成显著不同,主要与其G+和G-不同有关,其中小麦秸秆的微生物群落组成主要与秸秆的C/N、C/P、C/K比值有关,而玉米秸秆则主要与秸秆的氮、磷、钾含量和分解率有关,说明影响小麦和玉米秸秆微生物群落组成的养分参数不同。

    • 固氮芽孢杆菌N3的筛选鉴定及其对二月兰的促生效果

      2021, 53(1):64-71. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.009

      摘要 (523) HTML (868) PDF 715.69 K (1042) 评论 (0) 收藏

      摘要:从山东泰安农田土壤中筛选获得1株固氮能力强的菌株N3,通过形态观察、生理生化特征以及16S rDNA基因序列分析,确定为巨大芽孢杆菌属(Bacillus megaterium),该菌株固氮酶活性达C2H4 28.33 nmol/(h·ml)。温室条件下进行二月兰盆栽试验,设置不接菌对照(CK)、接种巨大芽孢杆菌N3、接种产吲哚乙酸(IAA)菌CDL29和复合接种菌株N3+CDL29四个处理,探讨了接种不同植物促生菌对二月兰的促生效果。结果表明:接种植物促生菌均促进二月兰的生长,且单一接种固氮菌株N3的促生效果最好,其显著提高二月兰地上部氮、磷和地下部氮、钾的含量,相比对照,增幅分别为33.03%、55.56%和29.87%、51.11%,其他处理也有提高二月兰养分含量的趋势,但并不显著;单一接种菌株N3,土壤有机质、全氮和速效养分含量显著提高;接种植物促生菌均提高土壤微生物生物量碳(MBC)和氮(MBN)的含量,单一接种固氮菌株N3提升效果最佳,接种产IAA菌株CDL29和复合接种次之。此外,接种固氮菌株N3能够显著提升土壤固氮酶活性,接种菌株CDL29对土壤固氮酶活性没有显著影响。因此,单一接种固氮菌株N3在促进二月兰生长、养分含量提高及土壤理化和生物学性质改良上都具有显著的效果。

    • 有机肥施加对红壤中反硝化细菌nirK基因多样性影响

      2021, 53(1):72-79. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.010

      摘要 (752) HTML (619) PDF 718.47 K (1360) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解有机肥施用对于红壤中反硝化细菌群落结构的影响,设置了4个处理:CK (不施肥)、LM (低量有机肥)、ML (高量有机肥+石灰)和HM (高量有机肥)进行研究,并通过末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和克隆文库的DNA测序估计了nirK基因的多样性。结果表明:各处理分别挑选的288个阳性克隆子可分为78个类型,各处理nirK文库中的优势类群属于同一种类型,在CK处理中的占比为51%,在其他3个处理中的占比依次为33%、32%和27%。4个文库之间两两的相似性在37.50%~45.34%,系统进化树分析表明,51个OTUs测序结果中6个OTUs与苍白杆菌属的相似性最高,占测序总数的11.8%;其余45个OTUs属于未培养类型,占测序总数的88.2%。有机肥添加有助于提高nirK基因的多样性,并且出现了红壤原始环境中未出现的反硝化细菌类型。

    • 镁肥与添加剂施用后土壤镁迁移与淋洗特征研究

      2021, 53(1):80-87. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.011

      摘要 (467) HTML (693) PDF 664.04 K (1111) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过室内土柱试验,模拟了镁肥及不同用量添加剂包括生物质炭、有机肥、石灰施用土壤后镁素的有效性及迁移淋溶特征。结果表明:施用添加剂后均不同程度提高施肥土层(0~15 cm)土壤pH。施用镁肥、生物质炭、50%需求量石灰与3.3、6.6 g/kg有机肥后,施肥土层交换性镁含量显著增高,而10 g/kg有机肥与100%、200%需求量石灰施用则降低施肥土层交换性镁含量;各处理土壤表层交换性镁含量范围为14.61~126.03 mg/kg。施用有机肥与石灰后,镁的迁移能力增强,未施用肥料添加剂土层(15~50 cm)土壤交换性镁含量占土柱总量的64%~86%,而对照处理仅为62%。施入生物质炭后,镁淋失量最高,且与施用量呈正比;施用石灰则降低土壤镁淋失,与对照处理相比,最高可降低7.95%;施用有机肥镁淋失率最高为46.58%,固定率最低为49%;施用生物质炭后镁释放量最高为507.4 mg,与添加量呈正比,而石灰、有机肥处理镁释放量为101~156 mg。综合分析,施用生物质炭后,镁释放量与土壤有效镁含量最高;施用石灰后,镁淋失量最少,淋失率最低。

    • 黄河流域主要梨园土壤养分丰缺状况分析

      2021, 53(1):88-96. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.012

      摘要 (443) HTML (0) PDF 1.03 M (752) 评论 (0) 收藏

      摘要:梨园土壤理化性状是梨树科学施肥、合理养分管理及土壤改良的基础。在国家梨产业技术体系黄河流域5个综合试验站224个主产区梨园采集树冠滴水线下0~20 cm 土样用于土壤理化性状的分析。结果表明:除泰安试验站外其他梨园土壤pH均在6.62~7.82之间;90%以上的梨园土壤有机质含量低于20 g/kg,其中24%的梨园土壤有机质含量低于10 g/kg,属于缺乏状态;几乎全部梨园土壤碱解氮含量都低于100 mg/kg;土壤速效磷和速效钾含量较丰富,均有富集现象,其中速效磷和速效钾含量分别高于40mg/kg和200mg/kg的梨园中以杨凌试验站最高,分别为87%和94%;土壤交换性钙、镁含量均较高,平均值分别达3073mg/kg和220mg/kg。土壤微量元素含量中,75%的梨园土壤有效铁含量低于10mg/kg,50%左右的土壤有效锰含量低于10mg/kg,约30%的土壤有效铜和有效锌含量低于1mg/kg,缺乏或较低的比例均较高。除太谷、郑州和泰安试验站部分土壤有效硼含量较低外,近60%的梨园有效硼含量处于适宜和丰富范围。针对上述养分含量特征,结合树体养分含量,提出黄河流域梨园养分管理建议。

    • 冰糖橙果园土壤养分与果实品质关系的多元分析及优化方案

      2021, 53(1):97-104. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.013

      摘要 (473) HTML (685) PDF 586.31 K (975) 评论 (0) 收藏

      摘要:对湖南省74个冰糖橙果园土壤矿质养分和果实品质含量进行测定分析,运用R和LINGO软件多元统计分析筛选了影响果实品质因子的主要土壤养分因子,探明了果实品质最佳时的土壤养分优化方案。研究结果表明,调查果园中超过86.20%的样点果园土壤pH处于酸性至强酸性环境,65.52%的果园土壤缺钙,75.86%的果园缺镁,82.76%的果园缺硼。冰糖橙果实品质是多个土壤养分因子综合作用的结果,偏最小二乘回归分析表明对冰糖橙单果质量影响较大的因子为土壤碱解氮、交换性钙;果形指数主要受土壤有效磷、有效铜、有效锌和pH影响;可溶性固形物含量主要受有机质、有效铜、有效锌和pH影响;可滴定酸含量主要受土壤速效钾、有效硼和pH的影响;Vc含量主要受土壤有机质、有效磷、速效钾、交换性镁和pH的影响。线性规划求解出pH为5.50~6.50、有机质含量大于39.68 g/kg、碱解氮为169.17~170.41 mg/kg、有效磷34.50 mg/kg、速效钾158.95~160.88 mg/kg、交换性钙1 954.69 mg/kg、交换性镁123.81 mg/kg、有效铁468.31 mg/kg、有效锰96.09 mg/kg、有效铜1.73 mg/kg、有效锌10.93 mg/kg、有效硼0.33~0.85 mg/kg时,冰糖橙果实品质最佳。调节土壤酸碱度,增施有机肥,及时补充钙、镁和硼肥是今后果实品质管理的关键。

    • 长期定位施肥对两种小麦耕作系统土壤肥力的影响

      2021, 53(1):105-111. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.014

      摘要 (494) HTML (550) PDF 444.65 K (1036) 评论 (0) 收藏

      摘要:为寻求既能提高土壤肥力又能改善土壤环境的科学施肥模式,本研究以黄土高原长武30 a长期小麦连作和小麦-豌豆两个轮作系统为研究对象,以长期肥料定位试验(包括氮磷+有机肥配施NPM、氮磷配施NP、单施磷肥P、单施氮肥N、单施有机肥M和CK)土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾、全磷和全钾为基础数据,应用土壤的综合肥力指标值(integrated fertility index,IFI)对长期定位施肥的土壤肥力进行定量综合评价。结果表明:①小麦-豌豆轮作系统在不同施肥处理下土壤养分含量普遍高于小麦连作系统,且在两种耕作系统下施用氮磷+有机肥各养分含量增幅明显。②各处理间土壤综合肥力指数表现为:小麦-豌豆轮作+NPM>小麦连作+NPM>小麦-豌豆轮作+NP、小麦连作+NP>小麦-豌豆轮作+P、小麦连作+P>小麦连作+M>小麦-豌豆轮作+不施肥>小麦连作+不施肥。③小麦连作系统有机质,全磷、全氮和速效磷与土壤综合肥力指数IFI之间呈显著相关关系,碱解氮和速效钾与IFI不相关;在小麦-豌豆轮作系统中,碱解氮与全磷对IFI呈显著正相关关系。综上,综合肥力指数能较好地反映土壤肥力状况,长期施用氮磷+有机肥相较单施氮磷肥、有机肥的土壤综合肥力要高,小麦-豌豆轮作系统土壤综合肥力优于小麦轮作系统,且不同耕作系统对土壤养分和土壤肥力的关系有一定的影响。

    • 盐分胁迫下控释尿素配施腐植酸对棉花幼苗生长和抗氧化系统的影响

      2021, 53(1):112-117. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.015

      摘要 (573) HTML (647) PDF 486.14 K (1308) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究盐分胁迫下,控释尿素配施腐植酸对棉花幼苗生长特性和植株体内抗氧化系统的影响,以滨海盐化潮土(全盐含量4.5 g/kg)为供试土壤,设置普通尿素、控释尿素、普通尿素+腐植酸、控释尿素+腐植酸4个施肥处理,以不施氮肥处理为对照进行棉花盆栽试验,测定棉花植株生物产量、叶片叶绿素含量、叶片及根系抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性和过氧化物质(MDA、SO2·-)含量。结果表明:盐分胁迫下,控释尿素+腐植酸配施处理有利于促进棉花幼苗期生物量的累积,较其他处理地上部鲜、干物质量分别提高13.46%~69.46%和12.64%~82.23%,差异显著(P<0.05);控释尿素+腐植酸配施处理植株叶片叶绿素a含量提高11.84%,显著高于控释尿素处理;较普通尿素和控释尿素处理,其配施腐植酸的处理棉花叶片和根系SOD活性提高了3.41%~42.84%,POD活性提高了4.376%~37.87%,CAT活性提高了5.53%~64.61%,其中控释尿素+腐植酸配施处理的SOD、POD以及CAT活性显著高于未施用腐植酸处理。可见,盐分胁迫下,控释尿素与腐植酸配施提高棉花的抗盐能力,其主要通过提高棉花叶片叶绿素含量及叶片和根系的抗氧化酶活性,来提高植株对盐分的耐受能力。

    • 测土配方施肥对菊花苗期生长发育、土壤性质及养分吸收的影响

      2021, 53(1):118-124. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.016

      摘要 (572) HTML (534) PDF 505.91 K (1090) 评论 (0) 收藏

      摘要:在测土配方施肥条件下研究切花菊苗期养分吸收转运规律,为切花菊‘南农黄蜂窝’提供苗期的最佳施肥方案。氮、磷、钾设置3个因素,氮为0、30、60、90 kg/hm2;磷为0、24、48、72 kg/hm2;钾为0、36、72、108 kg/hm2;按照“3414”方案,设计14个处理,测定不同施肥处理下切花菊生长指标、土壤理化性质、切花菊氮磷钾养分含量。结果显示:氮磷钾肥的施入能显著改善切花菊的农艺性状包括株高、茎粗、地下部鲜干重、茎鲜干重、叶鲜干重,其中,N2P2K1处理(氮、磷、钾分别为60、48、36 kg/hm2)长势最佳,在45 d时,其株高、茎粗、地下部鲜重、茎鲜重、叶鲜重、地下部干重、茎干重、叶干重分别为对照的1.30倍、1.09倍、2.20倍、1.90倍、1.88倍、1.87倍、1.47倍、1.80倍;不同施肥处理对土壤的理化性质影响显著,其中施肥处理的土壤pH,表现为整体下降趋势,土壤中的速效成分包括铵态氮、有效磷、速效钾含量分别与氮、磷、钾肥施入量呈显著正相关关系,N2P2K1处理土壤中的速效成分包括铵态氮、有效磷、速效钾含量分别是对照的1.15倍、1.40倍、1.06倍;氮磷钾肥的施入影响植株养分含量,施肥处理比对照处理的植株全氮、全磷、全钾含量均显著增加,N2P2K1处理植株全氮、全磷、全钾含量为25.13、4.50、55.54 g/kg,分别是对照的1.37倍、1.12倍、1.26倍。综合考虑测土情况及切花菊苗期各项生长指标,推荐切花菊‘南农黄蜂窝’苗期的施肥方案为氮(N)60 kg/hm2、磷(P2O5)48 kg/hm2、磷(K2O)36 kg/hm2

    • 冻融对老龄苹果园土壤微生物数量及酶活性的影响

      2021, 53(1):125-132. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.017

      摘要 (382) HTML (0) PDF 566.53 K (943) 评论 (0) 收藏

      摘要:以山东蒙阴、莱州和栖霞三地老龄苹果园土壤为材料,探讨冻融对老龄苹果园土壤微生物数量和酶活性的影响,为生产上缓解连作障碍的措施提供理论依据。对三地老龄苹果园进行清理后,在原树穴行位置挖两条深沟,并将0~30cm的土与30~60cm的土分开摊放在沟两侧,在冬前和春季采集土样,并测定其理化性状、土壤微生物数量、土壤酶活性和土壤阳离子交换量。结果显示,三地0~30cm土层各物理性状均显著高于30~60cm土层,其中速效钾含量差异最显著;冻融处理后,三地上下层土壤细菌、真菌和放线菌数量均显著性降低,且上层土壤降低最显著,其中蒙阴苹果园上层土壤细菌、真菌和放线菌分别降低了40.6%、43.6%和55.7%,冻融处理显著提高了三地上下层土壤细菌/真菌比值;使用实时荧光定量技术对土壤中的尖孢镰孢菌基因拷贝数进行检测,发现冻融后三地上下层土壤中尖孢镰孢菌的基因拷贝数量大幅下降;三地上下层土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均有所降低,且表现出显著性差异;三地上下层土壤阳离子交换量变化趋势不同,其中蒙阴苹果园上层土壤阳离子交换量降低了41.7%,下层土壤阳离子交换量提高了19.2%,栖霞则相反。综上,三地老龄苹果园土壤经过冻融处理后,显著降低了上下层土壤微生物数量,显著提高了上下层土壤细菌/真菌比值,优化了土壤微生物群落结构,这些结果有利于缓解苹果连作障碍。

    • 不同茬口和施氮水平对南瓜根际细菌碳分解潜力的影响

      2021, 53(1):133-139. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.018

      摘要 (528) HTML (514) PDF 963.37 K (1007) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探明根际细菌群落多样性及有机碳分解功能基因对耕作措施的响应特征,以收获小麦和西瓜后种植的南瓜根际土壤为研究对象,以两种施氮水平(纯氮施入量分别为1.0、2.0 g/kg)为处理,结合高通量测序和PICRUSt功能预测解析不同茬口和施氮水平下南瓜根际细菌群落结构和参与有机碳分解代谢细菌的关键功能基因丰度的差异。结果表明:各处理南瓜根际土壤细菌Shannon多样性指数和细菌群落结构无差异;所有处理中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、蓝藻细菌门相对丰度之和达到90%。冗余分析发现,小麦茬土壤中硝态氮的含量、西瓜茬土壤中铵态氮和硝态氮的含量对南瓜根际细菌群落结构的作用高于其他理化指标。高氮水平下,与西瓜茬相比,小麦茬南瓜根际土壤变形菌门的相对丰度降低,但拟杆菌门和放线菌门的相对丰度升高(P<0.05)。无论施氮水平高低,与西瓜茬相比,小麦茬南瓜根际土壤分解半纤维素和淀粉类物质诸如α-淀粉酶和β-半乳糖苷酶等产酶基因丰度提高。因此,施氮水平并未影响不同茬口土壤南瓜根际土壤微环境和细菌种群结构和多样性的稳定性;但高氮处理下,茬口类型影响参与有机碳分解的关键细菌门类相对丰度。与西瓜茬土壤相比,小麦茬土壤可能更能促进南瓜根际土壤有机碳的分解。

    • 长期施肥对红壤性水稻土颗粒有机质和矿物结合态有机质含量与化学组成的影响

      2021, 53(1):140-147. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.019

      摘要 (526) HTML (1163) PDF 651.26 K (1425) 评论 (0) 收藏

      摘要:以江西红壤地区双季稻田肥料定位试验为依托,研究了不施肥(CK)、单施化肥(NPK)及3种不同比例有机无机肥配施(LM、MM、HM)对红壤性水稻土全土、颗粒有机质(POM)和矿物结合态有机质(MinOM)组分碳、氮含量及其化学结构的影响。结果表明:施肥处理全土、POM和MinOM组分中有机碳、全氮含量均显著高于CK处理(P<0.05);与CK处理相比,施肥提高了POM组分质量分布,其中中、高量有机肥配施(MM、HM)分别显著提高POM组分质量分数15.7%和25.1%;施肥处理POM有机碳对土壤有机碳贡献率显著增加13.4%~42.6%;施肥处理未显著影响全土和MinOM组分碳氮比,但显著降低了POM组分碳氮比,降低量为16.8%~25.0%。与NPK处理相比,有机无机配施处理显著提高POM-C/MinOM-C值27.7%~70.2%,提高了土壤有机质活性。红外光谱分析显示,施肥处理较CK处理分别提高全土烷基碳和芳香碳相对含量5.4%~33.2%和0~12.2%;而施肥处理提高了POM烷基碳含量并降低了其芳香碳含量,但几乎不影响POM羧基碳含量,其中MM、HM处理POM烷基碳含量分别较CK处理显著提高12.4%和40.6%;除NPK处理降低了MinOM烷基碳含量外,施肥均提高了MinOM烷基碳和羧基碳含量并降低了其芳香碳含量,其中NPK处理较CK处理显著提高MinOM羧基碳含量70.8%。研究结果说明施肥能提高供试土壤全土及各土壤组分有机碳、全氮含量,与单施化肥相比,有机无机配施更有利于提高土壤POM数量及其结构活性,改善稻田土壤质量。

    • 连作年限对植烟根际土壤化感物质积累的影响——以湖北黄棕壤烟田为例

      2021, 53(1):148-153. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.020

      摘要 (464) HTML (594) PDF 480.53 K (1190) 评论 (0) 收藏

      摘要:为明确烤烟不同连作年限对土壤化感物质积累的影响,以湖北典型的植烟黄棕壤为例,采用甲醇提取-乙酸乙酯3次萃取-GC-MS检测方法,分析其根际土壤中化感物质的组成和含量。结果共检测出化感物质5类13种,其中邻苯二甲酸、对羟基苯甲醛和邻苯二甲酸二异辛酯等在以往植烟土壤研究中未见报道;化感物质含量随连作年限的延长呈增加趋势,与种植1a相比,烤烟连作10a后,邻苯二甲酸,苯甲酸,对苯二甲酸,邻苯二甲酸二异丁酯,邻、对二叔丁基苯酚含量和3-甲氧基-4-羟基苯甲醛的含量均增加10倍以上,从而可能降低烟叶产质量。

    • 孔隙结构对水稻土温室气体排放的影响

      2021, 53(1):154-160. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.021

      摘要 (491) HTML (543) PDF 995.21 K (1147) 评论 (0) 收藏

      摘要:土壤结构影响水分和气体的运动和土壤生物活动,进而影响稻田温室气体排放。为探明土壤结构对水稻生长过程中温室气体排放的影响,选取江苏宜兴的湖白土和江西进贤的红壤性水稻土进行盆栽试验。设置不搅动(NP)、搅动(PD)和搅动后掰土回填(RP)3个处理。应用X射线CT成像技术分析不同处理土壤孔隙结构,通过静态箱法测定水稻生长过程中的温室气体排放。结果显示,PD处理降低了土壤大孔隙度和孔隙连通性,而NP及RP处理的大孔隙较多且连通度高。湖白土PD处理的CH4排放量分别是NP处理的2.5倍和RP处理的14.6倍,相关分析表明湖白土CH4的排放与大孔隙度呈显著负相关,表明大孔隙度升高会降低CH4排放。红壤性水稻土NP处理的CH4排放最高,可能是由于NP处理≤ 30 μm的孔隙度最低,促进了CH4的排放;PD处理提高了N2O排放,相关分析表明N2O排放总量和直径30~1 000 μm孔隙呈显著负相关。两种土壤RP处理全球增温潜势(GWP)强度以及CH4总排放量均显著低于NP和PD处理。研究结果表明土壤孔隙结构的改变影响稻田温室气体的排放,通过改变耕作方式调节土壤结构可能是稻田CH4和N2O减排的途径之一。

    • 长期不同轮作模式对黄壤团聚体组成及有机碳的影响

      2021, 53(1):161-167. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.022

      摘要 (597) HTML (2139) PDF 505.69 K (1251) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托23年的黄壤长期定位田间试验,对比研究玉米单作(MM)、小麦||绿肥-玉米轮作(WMR)和油菜-玉米轮作(RMR)对土壤团聚体组成及有机碳的影响。结果表明:各处理机械稳定性团聚体和水稳性团聚体均以大团聚体(>0.25 mm的团聚体)为优势团聚体,占比高达93.04%和74.59%以上;WMR和RMR处理较MM处理显著提高了5~2 mm和2~1 mm机械稳定性团聚体含量及>5 mm和5~2 mm水稳性团聚体含量;WMR处理的水稳性团聚体MWD (平均重量直径)较MM处理显著增加了50%;WMR、RMR处理的PAD (团聚体破坏率)和ELT (土壤团聚体不稳定团粒指数)较MM处理分别显著降低了31.32%、25.97%和35.90%、30.65%;不同粒级水稳性团聚体中均以WMR处理的有机碳含量最高,>5、1~0.5、0.5~0.25 mm粒级团聚体的有机碳含量比MM处理著增加了17.60%、34.41%、45.67%;土壤团聚体有机碳主要集中在>0.25 mm的大团聚体中,而在微团聚体中含量较少,轮作主要提高了>5 mm水稳性团聚体中有机碳的贡献率,WMR、RMR处理较MM处理分别提高了23.18和9.16个百分点。小麦||绿肥-玉米轮作能有效改善土壤团聚体组成,提高团聚体稳定性和有机碳含量,可作为贵州黄壤旱地较佳的轮作模式。

    • 黑土、潮土和红壤可溶性有机质的光谱特征及结构差异

      2021, 53(1):168-172. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.023

      摘要 (757) HTML (3410) PDF 451.10 K (1343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究不同类型土壤可溶性有机质(DOM)含量和结构的差异性,选取黑土、潮土和红壤3种土壤的表层土壤(0~20 cm)为研究对象,提取其中的DOM,应用紫外-可见光谱、荧光光谱等技术,分析土壤中DOM的数量和光谱特征。结果显示:3种不同类型土壤中可溶性有机碳(DOC)含量及其与土壤有机碳(SOC)的比值(SOC/DOC)大小为:红壤>黑土>潮土(P<0.05);A254值大小为黑土>潮土>红壤,但SUVA254值大小为:潮土>黑土>红壤(P<0.05),表明潮土DOM的芳香化程度最高,但芳香性结构物质含量低于黑土DOM,红壤DOM的芳香性结构物质含量和芳香性构化程度均低于黑土和潮土DOM;荧光发射光谱腐殖化指数(HIXem)和荧光效率(Feff)值大小为:红壤>黑土>潮土(P<0.05),说明红壤DOM的腐殖化程度和π电子共轭基团含量比潮土和黑土DOM高;荧光指数(FI)大小为:红壤>潮土>黑土(P<0.05),表明红壤DOM比潮土和黑土DOM含有更多的微生物源组分;荧光同步光谱显示,黑土和潮土DOM以类蛋白质基团为主,红壤DOM以木质素类基团为主;在土壤有机质含量、黏粒含量和黏土矿物种类不同的情况下,土壤对DOM的吸附能力不同,使土壤DOM的提取比例也存在显著差异。

    • 黄土高原藓结皮覆盖土壤的穿透阻力特征及其影响因素

      2021, 53(1):173-182. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.024

      摘要 (501) HTML (842) PDF 931.70 K (1092) 评论 (0) 收藏

      摘要:生物结皮的发育显著地影响并改变了表层土壤的理化性状,从而影响土壤穿透阻力。为探明生物结皮层对土壤穿透阻力的影响,针对黄土高原风沙土和黄绵土两种典型土壤,利用高精度土壤贯入仪测定并比较了不同含水量下藓结皮土壤和无结皮土壤的穿透阻力差异,定量分析了藓结皮层对土壤穿透阻力的影响及其与土壤性质(含水量、容重和有机质含量以及颗粒组成)的关系。结果表明:风沙土和黄绵土藓结皮层最大穿透阻力的变化范围为0.38~3.74 MPa和0.43~8.01 MPa,分别为同等深度下无结皮土壤的2.14倍~9.45倍(P=0.001)和1.38倍~6.27倍(P=0.051)。藓结皮对风沙土穿透阻力的影响深度为表层2~12 mm (P=0.028),而对黄绵土的影响深度为3~24 mm (随含水量变异较大)。同时,与无结皮土壤的穿透阻力随深度增加而线性增加的趋势不同,藓结皮土壤的穿透阻力随深度增加在结皮层呈先增后减的趋势,在结皮下层呈线性增加的趋势。此外,藓结皮土壤的横向穿透阻力和纵向穿透阻力差异显著(P ≤ 0.03),但在无结皮土壤上差异不显著(P ≥ 0.052)。藓结皮土壤的穿透阻力与含水量呈显著的幂函数关系(P<0.001),与容重、有机质含量以及砂粒含量呈线性关系,这些因素均为藓结皮改变表层土壤穿透阻力的重要途径。

    • 斥水红黏土的增湿强度特性研究

      2021, 53(1):183-189. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.025

      摘要 (388) HTML (597) PDF 2.46 M (975) 评论 (0) 收藏

      摘要:在红黏土中加入十八胺使其由亲水变为斥水,分别对亲水和斥水土进行不同容重下增湿和不增湿直剪试验,通过试验对不增湿条件下红黏土由亲水变为斥水后的抗剪强度变化规律及增湿对亲水和斥水红黏土抗剪强度的影响展开研究。试验结果表明:不增湿条件下,亲水土壤变为斥水后其强度会降低,且随着正应力的增大斥水土壤抗剪强度降低越明显;增湿对亲水土壤影响较大,而对斥水土壤的影响则较小。随着容重的增大,亲水与斥水土的抗剪强度都会增大,增湿对两类土壤的影响随着容重和正应力会发生改变,利用土壤的斥水特性来提高土壤增湿条件下的抗剪强度时,需要综合考虑土壤的容重及所处的应力状态。

    • 基于空间模拟退火算法的最优土壤采样尺度选择研究

      2021, 53(1):190-196. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.026

      摘要 (465) HTML (589) PDF 1.44 M (1037) 评论 (0) 收藏

      摘要:以研究区0.5 km×0.5 km (尺度a)网格的7 050个样点为基础,分别得到1 km×1 km网格的1 757个样点(尺度b),2 km×2 km网格的444个样点(尺度c),4 km×4 km网格的110个样点(尺度d),以土壤有机质(SOM)为目标属性,运用模拟退火算法对4种采样尺度的土壤样点进行优化选择,确定区域土壤调查的最优采样尺度。研究发现,通过模拟退火算法优化选择后,尺度a、b、c、d的最优样点数量分别为956、751、283和95个,优选的样点在空间上均匀分布。随着采样尺度的减小,采样点数量呈倍数增长,但对土壤属性的预测精度并没有相应比例的增加,且随着样点数量的增加,土壤属性预测精度的增加量逐渐减小。从样点数量与土壤属性预测精度综合来看,2 km×2 km的采样尺度是最优的土壤采样尺度。

    • 基于人工降水入渗的热带海岛表面砂土层水质变化特征

      2021, 53(1):197-208. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.027

      摘要 (490) HTML (667) PDF 1.12 M (1210) 评论 (0) 收藏

      摘要:珊瑚砂是热带海岛表层土的重要物质组成,开展大气降水入渗通过表面砂土层的水化学研究是正确认识和评估海岛地下水质的前提。本研究于2017年8月采集了我国热带海岛3种不同样地的典型表层砂土(编号D1、D2和D3),基于人工降雨模拟试验,分析了其基本理化参数变化特征。在此基础上,综合水化学相图、Visual MINTEQ水文地球化学模拟、碱基交换指数(IBE)计算和Gibbs图解等方法,揭示了渗流通过不同砂土层的水样化学变化特征及主要控制过程。结果表明:①表面砂土盐碱化程度高,入渗通过D1、D2和D3的水样pH范围分别为7.92~8.81、7.86~9.30和7.82~9.35,明显高于大气降水的均值6.0,其电导率分别从48.50、89.90、77.60 mS/cm降到了131.4、111.6、98.4 μS/cm;②入渗通过D1、D2和D3的水样中许多微量元素浓度值随降雨淋洗会逐渐减小,其中Al、As、B (D1和D2)、Cr、Fe、Pb较难溶于水,应该引起重视;③D1、D2和D3储存的水中主要离子浓度大小为:Na+>Mg2+>Ca2+>K+和Cl->SO42->HCO3->NO3->CO32->Br->F-,其水化学类型随降雨淋洗均由Cl-Na水变为HCO3-Na·Ca·Mg水;④控制通过砂土层水样水质的水化学机制包括:碳酸盐、氯化物和硫酸盐矿物的溶解和沉淀,以及降水入渗过程中Na+与K+、Ca2+与Mg2+之间的交换作用。该研究对于指导热带海岛地下水资源的合理开发与利用,保障海岛居民用水安全及生态系统维护具有重要的科学意义。

    • 长短期记忆神经网络在多时次土壤水分动态预测中的应用

      2021, 53(1):209-216. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.028

      摘要 (425) HTML (973) PDF 758.42 K (1055) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于长沙站2016-2019年10 cm深度土壤水分自动观测小时数据集,利用长短期记忆神经网络(LSTM)模型结合随机采样学习方法,开展了土壤水分多时次预测,结果表明:LSTM模型对6、12、24、48 h后的土壤体积含水量预测均方根误差(RMSE)分别为0.22%、0.28%、0.38%、0.54%,决定系数(R2)分别为0.99、0.99、0.98、0.96,除6 h预测步长外,准确率均优于自回归整合滑动平均(ARIMA)模型,且误差稳定、无异常值出现,预测准确率远优于相关研究。该结果证实了基于LSTM模型精准预测土壤水分动态的可行性,为精准灌溉和干旱预警提供了计算机技术及手段支撑,为政府及科研部门水资源管理政策的制定提供了数据支持。

    • >研究简报
    • 昆明地区碳酸盐岩发育红土载磁矿物的提取与鉴定

      2021, 53(1):217-219. DOI: 10.13758/j.cnki.tr.2021.01.029

      摘要 (433) HTML (513) PDF 1.48 M (1200) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用重液分离工艺对昆明地区磁化率最高的碳酸盐岩发育的红土进行载磁矿物的分离提取,并对提取出的样品进行X射线衍射(XRD)鉴定,结果显示碳酸盐岩发育红土的主要载磁矿物为磁赤铁矿(γ-Fe2O3)、赤铁矿(α-Fe2O3)和针铁矿(α-FeOOH),它们占总载磁矿物的半定量比例分别为30%、37%和33%,这些测定结果大体上与传统的磁学参数测定方法推测的结果吻合,但在准确鉴定、识别和半定量分析上明显优于前者。

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