主管单位:中华人民共和国农业农村部
主办单位:中国农业科学院农业资源与农业区划研究所、中国植物营养与肥料学会
主编:易可可
执行主编:卢昌艾
地址:北京市中关村南大街12号 邮编:100081
国际标准刊号:ISSN 1673-6257 国内统一刊号:CN 11-5498/S
邮发代号:2-559 国外代号:BM5559
曹建鹏,曾瀚轩,卢晋晶,秦泽峰,李生平,吴会军,杨治平,张强
Abstract:
探索添加不同种类有机物料下短期内土壤活性有机碳组分和微生物特性的变化规律和差异,阐明其对土壤有机碳累积的贡献,揭示有机物料固碳的驱动因子,为农田土壤培肥和可持续发展提供科学依据。供试土壤采自山西省临汾市洪堡国家试验基地,采用室内培养方法,设置5个处理,分别为不添加物料(CK)及按等碳量(以玉米秸秆全量还田4 t·hm-2为基准)添加小麦秸秆(WS)1.6162 g、玉米秸秆(MS)1.6214 g、猪粪(PM)1.7545 g和牛粪(CM)3.1888 g。在第15、30、60、90 d取样测定土壤有机碳(SOC)含量、活性有机碳含量、微生物群落结构和土壤碳相关酶活性等指标。与CK相比,各有机物料添加均显著提高了土壤SOC和活性碳组分含量。整个培养过程中牛粪处理SOC累积量相对较高,比秸秆处理高出3.20%~6.04%。秸秆处理下累积碳矿化量较粪肥处理高出3.5倍。粪肥处理中颗粒有机碳(POC)含量整体高于秸秆处理,且牛粪处理中可溶性有机碳(DOC)含量均高出秸秆处理的1.57%~15.93%。秸秆处理中真菌磷脂脂肪酸含量、真菌与细菌磷脂脂肪酸比值(F/B)和纤维二糖水解酶(CBH)活性均显著高于粪肥处理。4种有机物料处理下SOC与易氧化碳(ROC)、DOC、微生物量碳(MBC)和POC均呈显著正相关关系,其中秸秆处理下MBC对SOC具有直接正向影响,直接影响最大,效应值为0.45;粪肥处理下ROC对SOC具有显著的正向影响,正向效应值为0.32;ROC与MBC均可通过微生物群落和碳相关酶间接影响SOC的积累。因此,可以推断通过调控MBC和ROC含量是秸秆和粪肥物料提升土壤SOC的途径之一。综上所述,等碳量投入下,短期内牛粪对土壤有机碳的提升比秸秆物料快,且活性有机碳组分ROC是粪肥驱动SOC积累的关键活性组分,MBC是秸秆驱动SOC积累的关键因子之一。
赵文静,刘美英,武燕,王燕红,刘尚华,白慧敏,白云龙
Abstract:
在内蒙古荒漠建设光伏电站利用光能资源同时也能创造经济价值,但光伏电站建设后对土壤肥力的影响尚不明确。以干旱区光伏电站为研究对象,设置人工种植的樟子松、黄芪和苜蓿3种植被恢复模式,以电站建设后自然生长的天然植被恢复模式为对照处理,基于光伏板间植被生长区采集土样,研究土壤团聚体组成、土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量及其化学计量特征对多年植被恢复的响应效果,为干旱区光伏电站提升土壤肥力和制定有效的植被恢复措施提供数据支撑。研究结果显示,不同植被恢复模式团聚体主要以0.053~0.25 mm粒径比例最大,>2 mm团聚体比例次之,电站土壤还处于微团聚体向大团聚体转变的过程;<0.053 mm团聚体中SOC、TN、TP含量最高,与天然植被相比,种植黄芪、苜蓿可以使土壤团聚体SOC、TN、TP含量得到提升;不同恢复模式土壤团聚体的SOC、TN和TP含量均表现为0~20 cm土层大于20~40 cm土层。苜蓿样地>2 mm大团聚体的碳氮比为12.48,达到我国平均水平(10~12),种植苜蓿在有机质积累方面表现出更优越的条件,对土壤有机碳的恢复具有促进作用。种植黄芪提升了土壤大团聚体中磷的有效性,恢复效果更好。研究区氮磷比较低,整体氮水平较低,氮是光伏电站土壤的主要肥力限制因子。
杨昌富,张璐,覃双结,陈波浪,文石林,蔡泽江
Abstract:
研究秸秆还田下红壤酸化特征及主要影响因子,为红壤酸化防治提供理论依据。基于红壤旱地长期定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)处理,分析了土壤pH、交换性酸、交换性盐基离子、有机碳组分的变化及相互关系。与CK相比,NPKS和NPK处理土壤pH分别显著降低0.83和1.01,与NPK处理相比,NPKS处理显著提高0.18。与CK相比,NPKS和NPK处理土壤交换性酸含量分别显著增加
秦宇坤,陈俊英,张丽娟,聂樟清
Abstract:
为了准确评价不同施氮措施下棉田土壤质量特征,探究施氮对土壤质量与棉花产量的影响,以江西省赣北连作棉田为研究对象,于2021—2023年设置不施氮处理(CK)、常规施氮处理(CF)、减氮处理(M1)、减氮并配施有机肥处理(M2),测定施氮处理的16项土壤物理、化学、生物学指标,利用主成分分析法构建土壤最小数据集,评价土壤质量状况并进行效果验证,选取土壤质量、棉花产量及产量稳定性协同提升的施氮措施。结果表明,棉田土壤质量评价最小数据集由土壤容重、全磷、硝态氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量与碳氮比7个指标构成,评价指标简化率为56.25%。基于最小数据集计算的土壤质量指数与全数据集土壤质量指数呈显著正相关(R2=0.8418,P<0.05),CF、M1、M2处理基于最小数据集的土壤质量指数分别为0.57、0.39、0.64。同为减施氮肥20%条件下,配施10%总氮量有机肥可通过提高单株铃数、单铃重与衣分的方式显著提高籽棉产量,在保持相同产量可持续性水平上显著提升棉花产量稳定性。综上所述,最小数据集可用于不同施氮措施下土壤质量的评价,在简化56.25%总指标基础上达到良好的评价效果;减少20%当地常规施氮量、配施10%总氮量有机肥在保持土壤质量水平基础上有效提升棉花产量与产量稳定性,可作为长江流域赣北棉区最佳施氮措施。
刘淑蕾,刘弟,杨秀华,窦敏,年夫照,李军营,邓小鹏,刘雅婷
Abstract:
为了探明油菜与烤烟根际相互作用机制及对土壤平衡的影响,设置盆栽试验使烤烟与油菜营养生长期根际充分互作,通过16S rDNA高通量测序和液相色谱-质谱联用仪(LC-MS/MS)检测等技术,分析种植油菜后作物根际土壤养分、酶活性、微生物多样性及差异代谢物的变化,及其联合作用对土壤中氮、磷、钾养分利用的调节,阐明油菜种植对土壤养分平衡的响应机制。结果表明,与烤烟单作相比,种植油菜后增加了植烟土壤有机质、碱解氮、有效磷含量,显著提高了土壤脲酶活性;提高了烤烟根际土壤青霉属、镰刀菌属真菌相对丰度,显著降低了腐质霉属真菌丰度;降低了烤烟根际土壤伯克霍尔德菌属以及油菜根际土壤鞘氨醇单胞菌属、芽单胞菌属和伯克霍尔德菌属等细菌相对丰度。此外,种植油菜还降低了土壤差异代谢物含量,烤烟根际土壤主要富集在丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、ABC转运体、半乳糖代谢通路,油菜根际土壤主要富集在硫代葡萄糖苷生物合成、ABC转运体、半乳糖代谢通路。综上,种植油菜通过调节土壤中微生物群落结构、功能和代谢产物丰度和功能,进而提高土壤氮、磷、钾养分的可利用性,通过改变种植模式为植烟土壤的改良提供一定的理论依据。
张天赐,白玲利,马怡斐,游雪芸,黄丽玲,张江周
Abstract:
长期过量施肥造成了稻田土壤酸化,而改良酸化土壤对提升水稻产量和促进土壤健康具有重要意义。试验设置农户常规施肥(FFP)、优化施肥(OPT)和优化施肥+牡蛎壳粉+秸秆还田(SHM)3个施肥处理,分析不同施肥处理对土壤理化性质、细菌群落结构以及水稻产量的影响。结果表明,与FFP处理相比,OPT和SHM处理均显著提升土壤pH值和养分含量,降低了交换性酸和铝含量。在土壤细菌群落方面,SHM处理显著提高了土壤细菌多样性,改变了群落结构组成。与FFP和OPT处理相比,SHM处理显著提高了变形菌门(Proteobacteria)、脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、厚壁菌门(Firmicutes)和螺旋体菌门(Spirochaetota)的相对丰度,而酸杆菌门(Acidobacteriota)放线菌门(Actinobacteriota)和泉古菌门(Crenarchaeota)的相对丰度则呈下降趋势。在属水平上,SHM处理显著提高了MND1、GOUTA6、厌氧菌属(Anaeromyxobacter)、螺旋体菌属(Spirochaeta)和硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,而Candidatus_Nitrosotalea、节杆菌属(Arthrobacter)、Candidatus_Solibacter、苔藓杆菌属(Bryobacter)、酸杆菌属(Acidibacter)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、HSB_OF53-F07和JG30a_KF_32的相对丰度则显著下降。冗余分析表明,pH值、交换性钙、交换性酸、速效钾、有机质是影响细菌群落组成的主要环境因子。在水稻产量方面,OPT和SHM 处理的水稻产量均显著高于FFP,分别提升了2.95%和10.23%。相关性分析表明,水稻产量与土壤pH值、土壤养分、细菌多样性指数均呈显著正相关,与土壤交换性酸、铝呈显著负相关。通过偏最小二乘路径模型(PLS-PM)进一步分析发现,土壤pH值、有机质、交换性酸是影响水稻产量及构成因素的主要因子。综上,优化施肥+牡蛎壳粉+秸秆还田处理可有效改良土壤理化性质,优化微生物群落结构,提高水稻产量,是一种有效的降酸培肥管理策略。
贾楠,马达灵,高聚林,于晓芳,胡树平
Abstract:
旨在探讨内蒙古自治区土默川平原灌区无膜浅埋滴灌条件下不同氮肥管理策略对玉米干物质积累及氮肥利用率的影响,以期为氮肥精准施用提供依据。以玉米品种S1602为供试材料,采用裂区设计,以施氮量为主区,设置0(N0)、240 kg/hm2(N240)、300 kg/hm2(N300)、360 kg/hm2(N360)4个水平,以施肥次数为副区,设全生育期3次施肥(T3)、5次施肥(T5)和7次施肥(T7),通过调查产量、干物质和氮素积累与转运,研究不同氮肥运筹对玉米干物质积累动态、氮素吸收利用的影响。结果表明,分次施氮显著促进花后氮素向籽粒的转运,优化氮肥利用效率,但当施氮量超过300 kg/hm2后,产量和氮肥利用效率趋于稳定甚至下降。与N240-T7和 N300-T3相比,N300-T7干物质量分别增加了9.76%和5.21%,干物质快速积累持续时间分别延后了3和2 d,干物质最大积累量分别提高了9.32%和12.58%;籽粒氮素积累量分别增加了6.50%和10.52%。N300-T7玉米产量较N240-T7和N300-T3分别增加了4.59%和6.26%;氮肥利用率较N240-T7、N300-T3和N300-T5分别增加了5.33%、30.19%和12.95%。合理的施氮量和施氮次数可显著提高玉米的干物质积累和转运,提高氮肥利用率而不降低产量。在土默川平原灌区无膜浅埋滴灌下玉米全生育期施氮量为300 kg/hm2,施氮次数为7次,对提高玉米产量和氮肥利用效率效果最佳。
张鹏,钟刘泉显,毋翔,马昕伶,陈惠哲,张玉屏,王亚梁,向镜,唐梅,王志刚,徐逸文,朱德峰,张义凯
Abstract:
水稻机插秧技术是提高水稻生产效率和稳定增产的关键手段,施肥管理对秧苗的生长和成苗率至关重要。探讨了不同类型氮肥在水稻机插育秧过程中对出苗率、秧苗素质、根系发育及根际土壤养分含量的影响。以杂交水稻甬优1540和华浙优210为材料,选用不同类型的氮肥,按照常规育秧方式设置不同氮用量(250~750 mg/kg)开展水稻育秧试验。结果表明,秧盘营养土施用硫酸铵时,纯氮用量250~500 mg/kg对水稻种子出苗率没有影响,显著提高水稻秧苗综合素质,增加秧苗根系盘结力;秧盘营养土施用尿素时,水稻种子的出苗和根系生长被显著抑制,出苗率和根系盘结力分别平均降低了9.7%和27.0%。与硫酸铵处理相比,尿素处理显著增加根际土壤中酰胺态氮的积累,对种子萌发和早期根系生长产生了毒害效应。水稻育秧土施用铵态氮肥(硫酸铵)较酰胺态氮(尿素)更有利于种子的出苗、秧苗素质和根系盘结力的提高,且纯氮适宜用量在250~500 mg/kg,可为水稻育秧施肥管理提供技术支撑与有效指导。
赵先龙,柴帅,张欢,李天鹏,毛伟,杨洪建,赵海涛,居静
Abstract:
为探究有机肥等氮替代化肥对补充耕地有机碳库及其组分和水稻产量的影响,通过4年(2019—2022年)田间定位试验,设置5个处理:不施氮(N)肥(DM0)、化肥单施(100%化肥N,DM1)、40%鸡粪肥N+60%化肥N(DM2)、40%蚯蚓粪肥N+60%化肥N(DM3)、40%菜籽饼肥N+60%化肥N(DM4)。结果表明:(1)有机肥等氮替代较DM1处理提高水稻平均产量5.05%~9.83%;其中,DM3和DM4处理的增产效果显著优于DM2处理,增幅达4.03%~4.54%;(2)有机肥等氮替代改善土壤理化性质,降低土壤容重0.05~0.18 g/cm3,提升pH值0.22~0.33,提升土壤有机碳(SOC,6.92%~24.62%)、全氮(TN,10.00%~32.22%)、碱解氮(AN,15.78%~22.49%)、有效磷(AP,7.45%~13.72%)、速效钾(AK,8.92%~25.14%)含量;(3)土壤碳库组分中,显著积累可溶性有机碳(DOC,13.07%~31.26%)、易氧化有机碳(ROC,47.68%~71.68%)、颗粒有机碳(POC,57.89%~133.33%)及微生物量碳(MBC,7.96%~131.76%)含量。腐殖质组分胡敏酸(HA,11.59%~18.75%)、胡敏素(HUM,13.13%~20.37%)含量及总量(HDM,18.03%~24.75%)同步增加。随机森林模型分析表明,SOC(贡献率7.77%)、TN(7.65%)、DOC(6.81%)、POC(5.12%)、AN(5.00%)、AP(4.50%)、ROC(4.23%)、AK(4.16%)是产量提升的关键驱动因子。综上所述,40%有机氮替代通过优化土壤理化性质并扩增活性碳库,提高了水稻产量,其中蚯蚓粪与菜籽饼的综合改良效果更优,为补充耕地地力与农业碳中和提供了科学依据。
古静娴,黄洋洋,滑小赞,冯悦晨,王森,刘永岗,韩彦龙,赵瑞芬
Abstract:
研究不同氮源及其配施对小麦秸秆腐解和养分释放的影响,为提高小麦秸秆养分利用提供理论依据。采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,以小麦秸秆为研究对象,设置12个处理:不施氮肥、单施尿素、单施硝酸钾、单施氯化铵、单施牛粪、单施羊粪、尿素配施牛粪、尿素配施羊粪、硝酸钾配施牛粪、硝酸钾配施羊粪、氯化铵配施牛粪、氯化铵配施羊粪。结果表明,各处理的小麦秸秆腐解和碳、钾释放均符合前期快、后期慢的特点;在整个培养过程中,随着培养时间的延长,各处理的小麦秸秆腐解率逐渐增加,尿素、牛粪、尿素配施羊粪、硝酸钾配施牛粪、氯化铵配施牛粪均能促进小麦秸秆的降解;尿素配施羊粪处理对小麦秸秆的腐解效果最好。通过动力学方程拟合得知,牛粪处理在添加有机态氮肥中促腐效果最好,腐解速率常数达到2.43×10-2 d-1;尿素配施羊粪处理对小麦秸秆的促腐作用在配施氮肥处理中最强,腐解速率常数达到4.90×10-2 d-1。在小麦秸秆堆腐试验结束时,麦秸碳氮比(C/N)下降至33~68;尿素配施羊粪处理下麦秸C/N最低,更有利于秸秆腐解。在养分释放过程中,施用硝酸钾会减缓秸秆中的养分释放,麦秸残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的50.9%~65.6%、53.4%~91.6%、34.5%~60.2%和5.31%~8.64%,养分释放率呈钾>磷>碳>氮的规律。综上所述,在秸秆腐解方面,尿素配施羊粪处理促腐效果最好;在养分释放方面,有机无机肥配施的情况下,尿素配施粪肥会促进秸秆碳和钾的释放;硝酸钾配施粪肥处理会促进氮和磷的释放;在添加有机氮或无机氮的情况下,前者促进秸秆养分释放的效果优于后者。
张愉乐,葛环宇,李冉,付利波,万紫千,曹卫东,程永钢,陈华
Abstract:
旨在评估烤烟-绿肥轮作制度下,施用缓释氮肥、缓释钾肥对烤烟及土壤的影响,探索烤烟优质生产土壤及养分管理优化手段。设置田间小区试验,以冬闲、烤烟常规施肥为对照,以光叶紫花苕、油菜为供试绿肥,研究其种植翻压后配施减量30%的缓释氮肥和缓释钾肥下烤烟的农艺性状、产量、产值、上等烟比例及品质,分析植烟土壤理化性状及碳、氮、磷养分转化相关酶活性。研究结果表明,相比常规施肥处理,光叶紫花苕配施缓释氮肥下烤烟均价和产值分别提高7.5%和8.8%;配施缓释钾肥下的烤烟产量、上等烟比例、均价和产值分别提高6.1%、5.8%、15.1%和21.8%。油菜配施缓释氮肥下的烤烟均价和产值分别提高7.8%和6.0%;配施缓释钾肥下的烤烟产量、上等烟比例、均价和产值分别提高8.6%、6.7%、6.2%和15.2%。其中光叶紫花苕配施缓释钾肥处理产值最高,达9.55万元/hm2;烤烟的农艺性状和品质也明显改善,株高、有效叶数和最大叶宽均显著提高,光叶紫花苕和油菜配施缓释氮肥下的烟碱含量分别降低18.0%和18.2%,光叶紫花苕配施缓释氮肥下的氯离子和钾离子分别降低和提高24.0%和7.8%;光叶紫花苕和油菜配施缓释钾肥下的烟碱含量分别降低18.0%和20.4%,油菜配施缓释钾肥下的氯离子降低8.0%,光叶紫花苕配施缓释钾肥下的钾离子提高15.4%。绿肥轮作配施缓释氮、钾肥改善了土壤养分性状,提高了土壤碳、氮、磷和氧化还原水解酶活性,降低了土壤微生物代谢氮限制。种植翻压绿肥配施缓释氮、钾肥,土壤速效钾、铵态氮和硝态氮含量得到明显改善,其中光叶紫花苕配施缓释氮肥分别提高8.3%和37.3%;油菜配施缓释氮肥分别提高13.6%和40.0%,光叶紫花苕配施缓释钾肥分别提高3.9%和44.6%;油菜配施缓释钾肥分别提高7.2%和47.5%。油菜配施缓释钾肥处理下土壤微生物代谢碳限制降低5.1%、氮限制降低8.3%。因此,与冬闲、常规施肥相比,种植翻压绿肥配施缓释氮肥和钾肥能够提高烤烟产量、均价、烤烟性状和品质,同时还可提高土壤碳、氮、磷及氧化还原酶活性,降低土壤微生物代谢氮限制,且以光叶紫花苕或油菜配施缓释钾肥综合效果最佳,可在云南省烟区推广应用。
程培军,李伟观,徐敏,李亮,郝浩浩,张翔,唐培培,王迅,司贤宗,索炎炎,徐凤丹,吴俊林,陈中尚,李倩,闫萌
Abstract:
发挥磷酸二氢钾与硼、锌、钼间协作优势是烤烟高产及养分高效利用的重要措施。设置7个处理[不施叶面肥(CK),叶面施硼(B)、叶面施锌(Zn)、叶面施钼(Mo)、叶面施磷酸二氢钾+硼(KH2PO4+B)、叶面施磷酸二氢钾+锌(KH2PO4+Zn)、叶面施磷酸二氢钾+钼(KH2PO4+Mo)],探讨了硼、锌、钼单施及与磷酸二氢钾配施对烟叶养分含量、生理指标和烤后烟叶化学成分的影响。结果表明,与CK处理相比,单喷施微量元素的烟叶株高、茎围、叶面积、可溶性糖、可溶性蛋白含量、超氧化歧化酶活性、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、净光合速率分别增加了3.9%~6.7%、5.1%~11.8%、9.2%~38.2%、9.6%~16.7%、7.1%~18.2%、7.9%~18.2%、6.0%~16.3%、11.1%~17.1%、7.3%~18.0%,烤烟增产0.3%~14.6%。单喷施B、Zn和Mo对叶片氮、磷、可溶性蛋白、叶绿素含量、净光合速率、烤烟产量、产值和上等烟比例的影响显著,从B到Zn再到Mo呈逐步增加的趋势。KH2PO4结合微量元素喷施较单喷施微量元素烤烟株高、叶片数、茎围、可溶性糖、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶活性、过氧化物酶活性、丙二醛含量、净光合速率分别增加了4.5%~18.6%、4.7%~17.7%、3.7%~17.3%、7.0%~9.9%、18.3%~39.7%、15.7%~40.5%、12.7%~38.8%、3.7%~5.8%、4.8%~16.7%,烤烟增产5.8%~12.9%,优化了烤烟化学成分。KH2PO4结合Mo喷施较B和Zn分别显著提高上部叶钾含量10.4%和6.3%。综合分析,单喷Mo效果优于单喷B、Zn,KH2PO4结合Mo喷施效果优于KH2PO4结合B、Zn喷施。
李发毅,吕亮雨,蔡宗程,高佩,赵筱妍,刘艳,王玥,施建军
Abstract:
高寒地区因其低温、土壤贫瘠等条件严重限制了植物的生长发育。为探明微生物菌剂与有机肥配施对燕麦生长特性以及土壤特征的影响,设置6个施用量梯度的地衣芽孢杆菌(CK:0 kg·hm-2;DY1:3.75 kg·hm-2;DY2:7.50 kg·hm-2;DY3:11.25 kg·hm-2;DY4:15.00 kg·hm-2;DY5:18.75 kg·hm-2)与定量的有机肥(18000 kg·hm-2)联合施用处理,研究对燕麦的生长、品质、产量及燕麦田土壤特性的影响。结果显示,在DY4处理下,燕麦的生长发育显著加快,植株高度、盖度和根系鲜重分别比CK增加了36.85%、38.67%和54.32%。DY4处理的SPAD值、胞间CO2浓度、蒸腾速率及气孔导度均显著高于CK,而旗叶面积、叶片鲜质量、净光合速率在DY5处理下达到最高值。DY4处理显著提高了燕麦的鲜草和干草产量,分别较CK增加了60.11%和94.46%,且鲜干比显著降低了18.10%。在燕麦品质方面,DY4处理的粗蛋白、可溶性糖含量比CK分别显著提高了52.92%、31.58%,酸性性洗涤纤维含量较CK显著降低;DY5处理的粗脂肪和总可消化养分含量达到最大,且其饲草价值和质量均显著优于CK。土壤性质方面,DY4处理的有机碳含量达到最高,比CK增加了28.78%,pH值最低,较CK显著降低了9.50%;DY5处理下全氮含量最高,电导率最低,与DY4处理无显著差异。综上所述,地衣芽孢杆菌与有机肥的联合施用显著提升了高寒地区燕麦的生长与产量提升,并改善了土壤理化性质。其中,DY4处理效果最佳,即每公顷施用地衣芽孢杆菌15.00 kg、有机肥18000 kg的饲草生长发育最佳,饲草田土壤养分含量最高。
王奔,李江涛,鲁芳,国世阳,王思齐,杨丽红,金靖琳,刘龙,刘海霞,高伟
Abstract:
磷是植物生长发育的关键营养元素,但土壤中磷素常以植物难以吸收的形式存在。将芽孢杆菌HJB17衍生的碱性磷酸酶(PB)和生物多糖复合物(BPS)结合制备碱性磷酸酶载体复合物(P-BPS),分析其酶学性质和研究其在土壤中的活性变化。酶学性质表明,P-BPS和PB最适反应温度均为37℃,P-BPS相较于PB在高温下表现出更强的耐受性。P-BPS 55℃时活性基本不受影响,在65℃仍能保持较高活性。此外,还分析了P-BPS对4个地区土壤样品有效磷、3个地区番茄植株生长前后土壤样品有效磷和2个地区番茄植株生长指标的影响。结果表明:(1)4个地区初始有效磷不同的土样中,P-BPS都是在加入样品的0.5%时有效磷增长率最高,河南信阳、山东青岛、广西巴马、广东新会最高分别可达到40.1%、49.5%、48.6%、49.1%;(2)番茄试验田的土壤有效磷也有增长,添加量为0.5%时最高,平谷、北京林业大学校内、青岛试验田增幅分别为27.9%、28.1%、29.0%;(3)在加入有机肥0.5%时,平谷试验田番茄株高、主根长均增幅116%、56%,北京林业大学内试验田分别增幅82%、90%。综上所述,外源性添加P-BPS能够提升土壤有效磷含量,P-BPS的直接应用可以作为土壤磷肥力的可持续来源。
蔡宗程,吕亮雨,高佩,李发毅,王玥,赵筱妍,苗金花,施建军
Abstract:
旨在探讨EM微生物菌剂与牛、羊粪配施对高海拔地区燕麦产量、品质及土壤质量的影响。以‘青海甜燕麦’为材料,比较了不同剂量的EM菌剂(EM1、EM2、EM3、EM4、EM5)与牛、羊粪配施效果,并以不施肥作为对照(CK)。在生长季节(5—10月)观察了各处理对燕麦生长发育、产量、品质、土壤养分及酶活性的影响。结果表明,施用EM菌剂显著促进了燕麦生长,尤其在株高、根总长、旗叶叶面积和鲜质量上,其中EM4处理的株高最高,较CK增加20.11%。光合作用方面,增施EM菌剂提高了燕麦SPAD值、光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞内CO2浓度,其中EM3和EM4处理的净光合速率均超过13 μmol/(m2·s),较CK分别增加34.38%和33.57%。营养品质分析显示,EM3处理的粗蛋白和可溶性糖含量分别为7.13%和10.65%,较CK显著提高38.71%和32.46%,且总可消化养分含量均在60%以上,显著优于CK。在饲草产量方面,EM3处理的鲜草和干草产量最高,分别为28492.00和10928.80 kg/hm2,较CK分别增加28.57%和54.36%。土壤质量方面,施用EM菌剂后,土壤有机碳和全氮含量显著增加,EM3处理的全氮含量最高,较CK提高18.23%,同时土壤电导率和pH下降。土壤β-葡萄糖甘梅和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶活性在EM3处理达到峰值,分别较CK处理显著提高60.31%和70.68%。隶属函数综合评价分析显示,各处理对燕麦生长和土壤质量的改善效果依次为EM3>EM4>EM5>EM2>EM1>CK,表明EM3处理效果最佳。因此,在高海拔地区每公顷施用15.00 kg EM菌剂+18000 kg的牛羊粪组合效果最佳,显著促进了燕麦的生长发育,提高了其营养品质,并有效改善了土壤养分及酶活性。建议在高海拔地区推广该施肥方案,以提升燕麦的产量和土壤健康,促进高海拔地区燕麦饲草的绿色可持续生产。
王为轩,张艳梅,马行聪,邬奇峰,童晓东,章林玲,秦华
Abstract:
为了明确生物有机肥与贝壳粉土壤改良剂及其配施对设施菜地土壤质量及蔬菜品质的影响,为花椰菜品质提升提供技术支撑。通过3年田间试验,设置常规及双倍施用量生物有机肥、贝壳粉土壤改良剂及两者配施处理,利用随机森林模型探究土壤性质、微生物特性及蔬菜品质对改良剂施用的响应特征。结果表明,与常规施肥处理(CK)相比,施用双倍用量贝壳粉土壤改良剂(SP2)以及生物有机肥和贝壳粉土壤改良剂配施(OF+SP)处理土壤容重降低显著(P<0.05),双倍用量生物有机肥(OF2)显著提高了土壤碱解氮含量(P<0.05),除常规用量生物有机肥(OF)外,其他各处理均显著提升了土壤pH(P<0.05)。生物有机肥和贝壳粉土壤改良剂对土壤胞外酶活性则表现出一定程度的剂量效应。随着施用量增加,生物有机肥提升了土壤胞外酶活性,贝壳粉土壤改良剂则抑制了土壤胞外酶活性。与CK相比,OF+SP处理显著提高了土壤β-葡萄糖苷酶活性,显著降低了土壤酸性磷酸酶活性(P<0.05)。与CK相比,除SP2处理外,其他处理均显著提高土壤微生物量碳(MBC)(P<0.05)。OF2处理对提升花椰菜维生素C、可溶性糖的效果最好,较CK相比增幅分别为261.50%、70.62%;常规用量贝壳粉土壤改良剂(SP)对提高花椰菜可溶性蛋白含量效果最好,较CK增幅为134.53%。随机森林模型表明,β-葡萄糖苷酶活性、MBC、pH、土壤速效钾(AK)是影响花椰菜维生素C含量的关键因子(P<0.05);阳离子交换量、AK、土壤容重(BD)是影响花椰菜可溶性蛋白的关键因子(P<0.05);β-葡萄糖苷酶活性、pH、MBC、AK则是影响花椰菜可溶性糖的关键因子(P<0.05)。在这些参数中,β-葡萄糖苷酶活性、MBC、pH、AK的因子负荷较高,对花椰菜品质提升的贡献较大。因此,推荐施用常规用量的双倍生物有机肥并减量配施贝壳粉土壤改良剂来改善设施菜地土壤性质,提高土壤微生物生物量与土壤胞外酶活性,进而提高设施花椰菜品质。
崔恒,张久东,车宗贤,卢秉林,杨蕊菊
Abstract:
研究餐厨垃圾类发酵液不同施用年限对土壤理化性状以及玉米产量的影响,为发酵液合理施用提供科学依据。试验布置于2019年,设置空白对照,单施化肥以及施用化肥后分别施用发酵液1、2、3年,共计5个处理。结果表明,施用土壤发酵液可以显著提升土壤肥力,且连续施用效果更好。相较于未施用土壤发酵液处理,施用2年及施用3年土壤发酵液土壤有机质含量分别提高21.45%和 43.24%;土壤养分以氮、磷提升效果最佳,相较于单施化肥处理,连续施用3年发酵液土壤全氮、全磷、碱解氮、有效磷含量分别显著提高31.43%、12.5%、27.56%以及239.07%。且连续3年施用土壤发酵液对土壤全盐含量基本无影响。另外,施用餐厨垃圾类发酵液可改善土壤物理性状,降低土壤容重并提高土壤持水能力,最终提高玉米产量。相较于单施化肥处理,连续3年施用土壤发酵液玉米产量显著提高26.26%。餐厨垃圾类发酵液连续施用效果最好,停止施用后增产效应年限的增加不断降低。通径分析结果表明,土壤发酵液的施用主要通过提高土壤有效磷含量及玉米穗长最终提高玉米产量。
王宇航,刘小曼,刘千喜,谭启玲,胡承孝,孙学成,武松伟
Abstract:
为了推动沼液沼渣肥料化利用,对秸秆沼液与微量元素肥料和肥料增效剂复配并进行叶菜类(小白菜)和茄果类(辣椒)蔬菜的应用,探究秸秆沼液连续农用的效果及生态风险,为秸秆沼液的肥料化应用提供参考。结果表明:(1)秸秆沼液对蔬菜增产提质效果显著,辣椒和两季小白菜的综合评分分别提高2.28、3.51、4.53分,秸秆沼液配施微量元素是最适复配方式。(2)连续3季施用秸秆沼液显著改善蔬菜地土壤理化性状。施用秸秆沼液降低土壤容重13.30%,同时提升土壤pH 1.14,含水率、孔隙度、电导率值、有机质含量分别提升30.74%、26.65%、27.97%和20.21%。(3)小白菜对重金属的富集能力优于辣椒,3季施用秸秆沼液显著提高蔬菜和土壤重金属含量,但均未超过国家相关标准,第3季小白菜和土壤As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb含量相较于清水对照分别提高19.4%、17.53%、11.74%、8.12%、13.91%、25.86%和7.69%、9.29%、11.50%、10.30%、20.11%、23.56%,说明长期施用秸秆沼液存在重金属污染风险。(4)预测连续施用秸秆沼液15年和19年分别达到我国农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018)和土壤盐害标准(EC>1.5 mS/cm)。综上所述,秸秆沼液农田应用具有提高蔬菜产量、品质,改善土壤理化性状的功效,但长期施用有增加土壤-蔬菜系统重金属含量及土壤盐害的风险。
刘懂飞,郝雨辰,邵长龙,周红亮,许鹏杰,狄海龙,刘政,陈浩,耿青云,王开勇,黄鸿,樊华
Abstract:
为探究壳寡糖叶面肥对大豆产量与品质的影响。以高油型大豆垦农23为试验材料,分析了鼓粒期叶面喷施清水(CK)、壳寡糖(T1)、壳寡糖+螯合铁(T2)、壳寡糖+有机硅(T3)、壳寡糖+有机钙(T4)和壳寡糖+螯合铁+有机硅+有机钙(T5)对大豆叶片光合参数、干物质积累及产量和品质的影响。结果表明,壳寡糖叶面肥处理均显著增加叶片净光合速率和干物质积累量,大豆产量和净收益分别较CK提高了6.83%~14.31%和5.73%~19.04%。与CK相比,各处理显著提高了大豆植株上部的产量,对中部和下部产量无显著影响。不同处理对大豆产量构成因素影响各异,其中T1、T3、T4和T5处理显著提高每荚粒数和百粒重,T2处理显著提高单株荚数和百粒重。植株不同部位籽粒粗蛋白含量表现为上部>中部>下部,粗脂肪含量表现为相反的变化趋势。成熟期壳寡糖叶面肥处理的大豆籽粒粗蛋白含量较CK提高了9.16%~13.46%,粗脂肪含量较CK降低了2.07%~6.10%。因此,壳寡糖叶面肥有利于提高滴灌大豆产量,尤其以壳寡糖+螯合铁的增产增收效果最为显著。
刘永蓓,张小雨
Abstract:
工业大麻是四氢大麻酚(THC)含量低于0.3%的大麻品种,其花叶中的大麻二酚(CBD)广泛应用于新药研发、大健康和食品等行业。提高花叶产量是工业大麻产业亟需解决的问题。纳米材料由于具有独特的物理化学特性,在促进植物的生长、养分吸收以及光合作用等方面具有显著效果。为了提高工业大麻花叶产量,针对纳米纤维素在工业大麻上的施用效果开展针对性室内试验及田间试验,为纳米纤维素肥料的应用提供依据。结果表明:(1)纳米纤维素对工业大麻种子的萌发具有显著的促进作用,播种后萌发率平均提升17.33%;(2)开花后在叶面喷施纳米纤维素,能够使花叶CBD含量提升12.2%;(3)将纳米纤维素与农用复合肥组合施用,能有效延长土壤中氮、磷、钾释放周期并提高作物对以上元素的吸收利用效率,每公顷花叶产量可提升15.6%,增产效果明显。
蒯雁,陈天才,代先强,王德勋,宗鹏,孙军伟,杨成伟,张明政,张久权
Abstract:
为了实现对烤烟叶片氮含量的快速、无损、广域田间测定,及时监测烤烟氮素营养状况并制定精准施肥策略,利用大疆无人机搭载高光谱相机采集烤烟冠层影像,提取光谱反射率数据,并分别采用连续投影算法、最小绝对收缩与选择算法以及弹性网络3种算法对原始光谱数据进行降维,提取氮素敏感波段,计算植被指数。随后,结合3种机器学习算法,构建烟叶氮含量的反演模型。结果显示,采用连续投影算法降维结合随机森林建模的组合效果最佳,模型决定系数达到0.711,均方根误差为5.138 mg/g;其次为连续投影降维与多元线性回归模型,其决定系数和均方根误差分别为0.70和5.234 mg/g。上述研究为烤烟大田养分智慧管理提供了有效的技术支撑。
朱婷婷,张栋梁,石荣华,刘磊,胡广东,曾维斌,王艳萍
Abstract:
旨在挖掘具有纤维素降解能力的细菌菌株,丰富羊粪堆肥功能菌剂的菌种资源。根据羊粪堆肥过程中的温度变化将其分为不同阶段,采集各阶段样本,通过16S rRNA测序分析优势菌群;分离筛选具有纤维素降解能力的菌株,选择最优菌株进行菌种鉴定并优化产酶条件,进行堆肥验证试验,评价实际效果。结果显示:羊粪好氧堆肥过程可分为3个阶段,即初始阶段T1(第0 d)、高温期T2(1~12 d)、降温期T3(13~35 d)。在堆肥过程中有6个优势菌群(变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线杆菌门、异常球菌和芽单孢菌门)的丰度呈现明显变化;相比于T1、T3期,T2期变形菌门和厚壁菌门的丰度明显升高。试验分离出30株具有纤维素降解能力的菌株,经检测11株菌降解能力较好,其中T2期的菌株G11 羧甲基纤维素(CMC)酶活性含量最高,鉴定为约翰逊不动杆菌(Acinetobacter johnsonii)。该菌株在37℃、接种量1%、初始pH 8、培养48 h时CMC酶活性达到(33.67±0.94)U/mL,较基础培养提高了22.4%,堆肥试验表明,在施加原有菌剂的基础上加入该菌株,纤维素酶活性峰值增高,达到94.49 U/g,漆酶活性同步增强。综上所述,筛选出的细菌G11具有较好的纤维素降解能力,可为羊粪堆肥菌剂的研发及应用提供理论依据。
王艺雯,王彤,杨乐
Abstract:
为开发盐碱地生物肥料提供菌种资源,采用溶磷圈法从新疆盐碱土中分离得到7株溶磷菌,经液体溶磷试验,获得1株耐盐高效溶磷菌PS4-1,经16S rRNA基因序列和系统发育树分析鉴定为霍氏肠杆菌(Enterobacter hormaechei)。采用单因素和正交试验,对菌株PS4-1的发酵条件和溶磷能力进行分析。结果表明,菌株PS4-1种龄为18 h,其在温度40℃、pH 9.0和盐浓度5%的条件下仍能较好生长,最佳发酵条件为温度30℃、pH 7.0和盐浓度0.5%。菌株PS4-1对碳源的利用依次为麦芽糖>葡萄糖>蔗糖>淀粉>柠檬酸钠,对氮源的利用依次为氯化铵>蛋白胨>硫酸铵>尿素;最佳溶磷条件为麦芽糖35 g/L,氯化铵0.05 g/L,初始pH 6.0,盐浓度0.5%,接种量3%,温度35℃,在该条件下,菌株PS4-1对磷酸三钙的溶解量可达480.23 mg/L,较优化前提升41.79%。综上分析,霍氏肠杆菌PS4-1具有一定的耐高温、耐盐碱和良好的溶磷能力,可为盐碱地磷库的管理提供菌种资源。
刘泽畅,梅傲,昌晏飞,陈仁松,谭善财,胡美忠
Abstract:
土壤理化性质及微生物群落结构作为辣椒生长基质的关键要素,显著影响其光合特性、次生代谢产物积累及果实品质。针对当前土壤重金属污染、肥料利用率低已成为制约辣椒可持续生产的关键环境因子这一现状,系统梳理了当前我国辣椒种植地存在的主要问题和现状,综述了生物炭及其复合材料在辣椒种植地修复效能方面的研究进展,对比阐明了木质素基、秸秆基等异源生物炭对Cd、Cr、Pb等典型重金属的钝化效果,评估了生物炭对根际微域pH缓冲体系重构、提高土壤有机质含量、改良土壤微生物性状等作用。后续应进一步针对不同辣椒种植地土壤开展长期性研究,构建原料-工艺-配施参数的优化模型,同时明确生物炭原料的种类和来源、制备工艺,以及与其他组分的混施比例,建立从分子结合机制到田间尺度验证的多维度效应评估框架,将是合理高效利用生物炭有效改良辣椒种植地的有效手段,为辣椒产业绿色转型提供理论支撑与技术参考。
张苑,曹玉东,戴志刚,李小坤
Abstract:
人类对土壤的不合理开发和利用,导致土壤问题日益突出,严重威胁到我国的耕地质量和粮食安全。土壤调理剂因具有改良土壤结构、降低土壤盐碱危害、调节土壤酸碱度、改善土壤水分状况或修复污染土壤等功能,近年来,其研究和发展受到广泛关注。回顾了土壤调理剂发展概况,归纳总结了土壤调理剂功能和种类、我国土壤调理剂登记和发展现状,综述了土壤调理剂在改善土壤结构、调节土壤酸化、降低土壤盐碱化、修复污染土壤和提高土壤保水供水能力等方面的效果,分析了现阶段土壤调理剂施用存在的问题和未来发展方向,以期为土壤调理剂的研发、科学施用及推广提供理论依据。
赵鑫明,陈路路,柴佳琪,宗文龙,程凌云,申建波
Abstract:
磷化工产业是国民经济发展的支柱产业,而在传统磷化工生产过程中不可避免地会产生大量磷尾矿、黄磷渣、磷石膏、渣酸及萃余酸等堆积废弃物,使得国家绿色发展受到环境污染、资源浪费等严峻挑战。为更好实现副产物养分资源的高效利用,系统介绍了磷化工副产物的形成过程,挖掘了副产物在农业端的活化利用机制,着重介绍了其养分全量利用的技术途径及研究进展,并对未来磷化工副产物在农业领域的应用进行了展望,以期推动我国工农业的交叉融合,促进磷化工产业绿色可持续发展。
王路明,胡春胜,卢昌艾,武红亮,董文旭
Abstract:
为探究全国尺度下典型农田土壤化学计量比特征,收集了2013—2023年间文献及专著中典型农田土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)数据共443条;通过国家统计局近十年化肥投入量、农作物和牲畜产量数据估算出各区域化肥(IF)、秸秆(SF)、粪便(MF)以及总物料(F)投入量,采用单因素方差分析和皮尔逊相关性分析等统计方法,解析主要农业生产区域农田土壤计量学特征对培肥物料输入的响应关系。结果表明,全国农田土壤碳氮比(C/N)平均值为10.20,范围为4.22~20.55,各区域间无显著性差异;土壤碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)平均值分别为770.8、76.15,范围分别为90.4~2749.1、8.24~296.08,均以西南地区平均值最高,显著高于西北、华北地区。外源物料碳(C)、氮(N)、磷(P2O5)投入量最高的区域分别是西北、西南和华南地区,投入物料C/N、C/P最高均是华北地区(12.19、36.93),N/P最高为华东地区(3.16)。皮尔逊相关性分析显示,全国农田土壤C/N基本上与外源物料投入无显著性相关关系。土壤C/P方面,东北地区与N/P_F、C/P_F、C_SF呈极显著负相关关系,华北、华中、华东、华南地区与C_MF、N_MF、P_MF呈显著正相关关系,西北地区则与C_MF、N_MF、P_MF呈显著负相关关系;土壤N/P方面,东北地区受C/P_F、N/P_F、C_SF负向调控,受C/N_F正向调控,华北地区受N_IF负向调控,华南、西南地区受C/N_F、C/P_F、C_F正向调控。这些结果表明,我国典型农田系统土壤C/N无显著空间差异,C/P、N/P呈现北低南高趋势;我国典型农田土壤C/N受外源物料投入影响很小;土壤C/P在东北地区的关键调控因子是秸秆投入,其他区域为粪肥投入;土壤N/P在东北、华南、西南地区受外源物料总投入计量比调控。这些农田土壤化学计量学特征及其与投入物料的响应关系,对于指导农田区域优化施肥策略和资源高效利用具有重要意义。
吕胜男,张韫
Abstract:
采用X射线荧光光谱仪、高频红外碳硫仪和元素分析仪分析硫元素,寻求最佳测定方案。结果发现,X射线荧光光谱仪测定低含量硫存在困难,而高频红外碳硫仪和元素分析仪均能满足要求,且分析结果具有高度一致性,相对误差小于8%。因此,除高频红外碳硫仪外,元素分析仪也是检测土壤中硫元素的有效手段,其测定结果更不容易受外界影响,适用于大批量土壤样品的快速分析。
唐杉, 刘自飞, 王林洋, 杜为研, 刘继培, 汪洪
Abstract:
合理利用农业有机废弃物资源,科学施用有机肥料,对提升土壤肥力、提高农产品产量与品质、减轻生态环境污染具有重要意义。本文综述了有机肥料施用过程可能存在的危害风险,包括:重金属、抗生素、环境激素、微塑料等可能会对产地生态环境与农产品安全产生影响的风险。盐分过高、腐熟不够对作物生长不利的风险。人体病原生物、动植物病原体(包括菌种、毒种等)、害虫等带来的生物安全风险以及进口有机肥料带入的有害生物入侵风险。总结了有机肥料产品标准中相关风险限量指标。