- 2023年第6期文章目次
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赵刚,吴会军,张永清,武雪萍,宋霄君,姚宇卿,吕军杰,李生平,刘晓彤,韩紫璇
2023(6):1-11. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22321
摘要:基于河南洛阳长期定位试验(1999—2021年),分析不同耕作措施对土壤化学和生物性状的影响,采用隶属度函数和主成分分析法计算土壤肥力质量综合指数,评估豫西长期不同耕作制度下土壤肥力差异。选取传统耕作(CT)、免耕(NT)、深松(SS)和小麦-花生轮作(TC)共4个耕作处理,采集0~20和20~40 cm的土壤,测定土壤有机碳等指标,分析不同耕作对土壤肥力质量的影响。结果表明:(1)与传统耕作相比,免耕、深松和小麦-花生轮作处理显著提高了0~20 cm土层土壤有机碳、全氮、硝态氮和速效钾含量,降低了土壤全磷和有效磷含量;而在20~40 cm土层小麦-花生轮作和传统耕作土壤养分含量更高。(2)相比于传统耕作,免耕显著提升了0~20 cm土层微生物量碳含量19.14%;免耕和深松显著提高了0~20 cm土壤亮氨酸氨基肽酶的活性;小麦-花生轮作土壤β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶、碱性磷酸酶酶活性最高。(3)4种耕作措施下0~20 cm土壤肥力质量综合指数从大到小的排序为小麦-花生轮作>免耕>深松>传统耕作,20~40 cm土层为小麦-花生轮作>传统耕作>深松>免耕。综上所述,免耕和深松提高了表层土壤有机碳等指标,改善了土壤肥力质量,小麦与豆科作物轮作也提升了土壤肥力质量。因此,与传统耕作相比,在豫西开展保护性耕作可以有效改善土壤质量。
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2023(6):12-22. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22266
摘要:探索适合地形平缓的山前冲积扇地区土壤机械组成的空间预测方法。以河北省灵寿、行唐、曲阳县400 m高程以下区域为研究区,结合地形因子、土壤类型、归一化植被指数、地表温度等环境变量,选择基于对称对数比(SLR)转换的普通克里格法(SLR-OK)、回归克里格法(SLR-RK)、随机森林法(SLR-RF)3种方法,对训练集114个样点表层土壤机械组成的空间分布进行预测,并通过验证集50个样点比较了3种方法的预测精度。(1)从空间预测图来看,砂粒呈现出西北低、东南高的空间分布趋势;粉粒和黏粒与砂粒相反。与SLR-OK法相比,SLR-RK法和SLR-RF法能够更好地反映局部变异并减小平滑效应。(2)对于砂粒和粉粒,SLR-RF法对验证集含量预测的平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)均低于其他两种方法,且决定系数最高,表明SLR-RF的预测精度最高;对于黏粒,SLR-OK法对验证集含量预测的MAE和RMSE均低于其他两种方法,且决定系数最高,表明SLR-OK法的预测精度最高。(3)线性回归预测模型的辅助变量包括高程、土壤类型和风力作用指数;随机森林法模型的辅助变量包括高程、土壤类型、归一化植被指数、地表温度、风力作用指数和流量累积,对于砂粒和粉粒,土壤类型和高程是重要的辅助变量,归一化植被指数、地表温度、风力作用指数和流量累积重要性相对较低。研究区砂粒和粉粒空间预测的最优方法为SLR-RF法,在山前冲积扇地区地形较平缓,砂粒和粉粒对地形变量敏感;黏粒空间预测的最优方法为SLR-OK法。
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2023(6):23-34. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22297
摘要:土壤pH是土壤在其形成过程中受生物、气候、地质、水文等因素综合作用产生的重要属性,是土壤化学与肥力的重要指标。通过空间插值分析2008(2005—2008)年和2018(2015—2018)年两个时间段中大量的吉林省土壤样品数据,明确了吉林省农田耕层土壤pH的时空变异特征,并与第二次土壤普查数据(1978年)进行对比,分析了土壤pH的变化趋势。时间上看,从1980年至今的近40年间,土壤平均pH从pH1978-pH2008的每年下降0.03个单位变化至pH2008-pH2018的每年下降0.02个单位,2008—2018年的10年间虽然农田土壤的平均pH仍有一定程度的下降,但与前30年(1978—2008年)时间相比较,酸化趋势有一定的减缓。不同类型的农田土壤的pH下降程度不同,草甸土、水稻土的pH下降较大,降低了1.3、1.6个单位;黑土的pH下降了大约0.4个单位;白浆土和暗棕壤酸化程度相对较小;而盐碱土pH却上升了1.5个单位,从pH1978-pH2008的每年增长0.01个单位变化为pH2008-pH2018的每年增长0.12个单位,盐碱耕地盐碱化有加重趋势。在空间上,吉林农田各耕层土壤pH整体上呈现自西向东逐渐降低。酸性土壤占耕地总面积的5.7%,弱酸性土壤占36.9%,中性土壤占32.4%,弱碱性占24.3%,碱性土壤占0.7%。与2008年相比较,酸性土壤下降了1.6个百分点,弱酸性土壤上升了2.9个百分点,中性土壤上升了2.5个百分点,弱碱性土壤下降了4.2个百分点,碱性土壤上升了0.4个百分点。在农业上应该积极地控制化肥的过量施用并合理添加有机物料如秸秆和有机肥,从而缓解土壤酸化和碱化的趋势,以实现吉林省土壤肥力的提高和养分平衡的稳定供应。
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2023(6):35-40. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22302
摘要:为了解福建省主要桃产区桃园的土壤养分状况以及重金属、抗生素污染情况,测定了宁德市古田县、龙岩市连城县、南平市建瓯市、南平市建阳区、福州市晋安区、福州市闽侯县共6个桃园有机肥和土壤的养分含量、土壤样品中的重金属残留量、有机肥及土壤中的抗生素含量。根据相关标准对土壤的安全性进行了初步分析评价。测定结果表明,养分投入在各产区桃园差别不大,但是土壤各养分含量差异明显,对比国家土壤养分分级标准,全氮含量均小于0.05 g/kg,为第6级,显示极度缺乏;有效磷、速效钾含量平均值均达到1级标准,变化范围分别在0.650~631.186和44.606~418.595 mg/kg,变异程度大。8种重金属在样品土壤中的检出率为100%,除建瓯桃园Cr含量超标外,其余重金属及其他桃园重金属含量均低于国家农用地土壤污染风险筛选值,但重金属含量差异较大,其中Cr、Cu、Zn和Pb的含量较高,Hg和Cd的含量较低,建瓯桃园的Cr以及闽侯桃园的Cd单项污染指数均大于1,达到污染水平;建瓯、闽侯的内梅罗综合污染指数在0.7~1.0范围内,污染等级达到警戒线。测定的24种抗生素结果显示,有机肥中检出7种、土壤中检出5种,土壤中检测的抗生素含量高于有机肥中抗生素含量,特别是喹诺酮类中的恩诺沙星和环丙沙星。总之,各桃产区应加强施肥,调整养分投入配比,保证养分吸收平衡;虽然土壤重金属、抗生素总体污染水平较低,但仍需警惕。
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2023(6):41-49. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22295
摘要:调查了天津市10个涉农区的设施蔬菜土壤(0~20 cm),分析了碱解氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)、有机质(SOM)、全盐(Salt)、pH 6种土壤化学性质及Cd、Pb、As、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni 8种土壤重金属指标。研究发现AK、SOM、pH具有很强的地域性,区间差异显著;10个区的平均SOM为35.11 g/kg;平均Salt含量为2.55‰;10个区的土壤偏碱性,土壤平均pH为7.91;土壤主要污染物为Cd,其余7种重金属均在风险筛选值范围内。Pearson分析发现,设施蔬菜土壤中Salt与土壤中的AN、AP、AK、SOM含量呈正相关,表明过量施肥导致土壤盐渍化;土壤pH与AN、AP含量呈负相关关系,说明施用氮、磷肥可以酸化土壤。种植年限与14个指标的相关分析表明,高强度水肥投入与种植制度在一定程度上起到了减轻土壤盐碱盐渍化程度、降低土壤pH的作用,但是要注意土壤中重金属的积累。
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2023(6):50-60. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22306
摘要:为给香梨生产过程中氮肥的合理施用提供科学依据,对树龄为6年的库尔勒香梨树进行研究,在香梨年生长的不同生育期,采用土钻分层取土法取样,研究了0、150、300、450 kg/hm2 4个施氮水平(分别用N0、N1、N2、N3表示)下对库尔勒香梨园土壤碳素剖面分布和累积的影响。研究表明,随生育期的进行和土层深度的加深,果园土壤有机碳、无机碳、全碳含量和累积量都逐渐减少。有机碳剖面分布以表层(0~20 cm)含量最高,随土层的加深逐渐降低。无机碳剖面分布以表层(0~20 cm)最高,随土层加深呈现出高-低-高-低型波动变化。0~20 cm土层土壤中有机碳组分占比和累积量占比都较100~120 cm底层的占比大,无机碳则相反。无机碳含量与有机碳含量显著正相关,相关系数为0.221,二者之间存在转换关系,部分有机碳转化为碳酸盐。施氮处理较不施氮处理能够显著提升土壤中有机碳、无机碳、全碳含量和累积量,以N2处理效果为佳,在膨果期N2处理较N0处理有机碳、无机碳、全碳含量分别提高20%、40%、31%。以减少果园土壤碳素流失、提高碳素含量为目的,推荐6年树龄库尔勒香梨生产过程中以300 kg/hm2的施氮量为最佳。
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2023(6):61-70. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22274
摘要:明确在不同土壤水分环境下农药多菌灵对土壤氮循环和生物学属性的影响,对于评价多菌灵对土壤氮循环与生态环境的影响有重要意义。研究了在不同土壤湿度下连续添加不同浓度的多菌灵对土壤氮矿化、几丁质酶活性、土壤脲酶动力学参数以及微生物生物量的影响。结果表明:多菌灵添加量对土壤铵态氮、硝态氮、几丁质酶活性和微生物生物量氮具有显著影响;土壤湿度和多菌灵添加量的交互作用对铵态氮、硝态氮、矿化速率、脲酶酶促反应初速度(Vmax/Km)值以及微生物生物量氮有显著影响。在60%土壤最大持水量(WHC)条件下,5 mg·kg-1多菌灵的连续添加显著增加了铵态氮含量;在不同土壤湿度条件下,25 mg·kg-1多菌灵的连续添加显著增加了硝态氮含量。在60%WHC条件下连续添加10 mg·kg-1多菌灵的处理矿化速率显著高于不添加多菌灵的处理,但在90%WHC条件下添加10和25 mg·kg-1多菌灵处理的矿化速率显著低于不添加多菌灵的处理。在不同土壤湿度条件下,几丁质酶活性随多菌灵施用量增加而降低。在60%WHC条件下连续添加25 mg·kg-1多菌灵处理的脲酶Vmax/Km值显著低于连续添加10 mg·kg-1多菌灵的处理。多菌灵添加量可以通过影响土壤矿质氮含量与生物学属性从而影响土壤脲酶动力学的参数。
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2023(6):71-77. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22284
摘要:土壤微生物组可分为丰富和稀有类群,其组成与土壤生态系统的健康及功能息息相关。对长期施用粪肥紫色土坡耕地土壤中丰富和稀有细菌群落的组成进行分析,结果表明:稀有细菌的数量、α多样性指数和β多样性指数均高于丰富细菌。门水平上稀有细菌比丰富细菌包含更多的分类群,说明两者的分类组成存在明显差异。施肥处理分别对稀有类群的数量和丰富类群的丰度产生了影响。网络分析显示少数丰富细菌占据了网络的中心节点,表明其在土壤细菌生态网络中的核心地位。这些结果有助于理解长期施肥耕地土壤中细菌群落组成及其生态网络。
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2023(6):78-86. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22269
摘要:为探究微生物肥料对茶园土壤肥力及茶叶产量与品质的影响,以茶树“龙井43”品种为材料,通过田间试验,研究了不施肥(CK)、常规化肥(TF)、多菌种复合微生物肥料(BCF1)、豆粕发酵类微生物肥料(BCF2)、黄腐酸类微生物肥料(BCF3)对茶园土壤养分含量与碳、氮、磷转化酶活性及绿茶产量与品质的影响。结果表明,与常规化肥相比,3种微生物肥料使土壤pH平均提升0.27个单位、容重显著降低9.73%,土壤速效钾、有效磷、有机质和碱解氮含量平均提升9.72%、6.25%、9.19%和5.40%;与常规化肥相比,3种微生物肥料使土壤β-葡萄糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖酶活性分别增加11.61%、20.13%,且黄腐酸类微生物肥料使亮氨酸氨基肽酶、纤维二糖苷酶和β-木聚糖酶活性分别显著增加97.70%、66.44%和71.62%。与常规化肥相比,3种微生物肥料处理使茶叶磷积累量上升10.08%;铁、钙、锰和镍分别增加19.63%、7.56%、12.06%和24.14%。与常规化肥相比,黄腐酸类微生物肥料显著提高了百芽重、发芽密度、鲜叶产量和游离氨基酸总量。相关性分析表明鲜叶产量与土壤速效钾、碱解氮、有机质含量及纤维二糖苷酶、酸性磷酸酶和β-木聚糖酶活性显著正相关(P<0.05)。综上所述,3种微生物肥料相比化肥可以更好地提高茶园土壤肥力,提高茶叶产量和品质,其中黄腐酸类微生物肥料效果最好。
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2023(6):87-96. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22313
摘要:为了探明连作年限对薏苡根际土壤特性、根系形态、产量和品质的影响,以不同连作年限的薏苡为对象,研究其根际土壤性质、根系形态、产量和品质的变化规律及其相关性。结果表明:连作薏苡使土壤逐渐酸化,全氮含量显著升高,全磷、有效磷和速效钾含量显著降低,有机质含量随连作年限的增加逐渐下降,连作6年的土壤碱解氮含量比轮作降低16.32%~33.93%;土壤细菌和放线菌数量明显减少,真菌数量逐渐增加;土壤蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性显著下降,过氧化氢酶活性显著升高,连作6年的土壤过氧化氢酶活性比轮作高出30.18%~38.98%;随着连作年限的增加薏苡总根系长、总根系表面积、根系平均直径和根系总体积呈下降趋势;连作6年薏苡的千粒重、结实率、每穴粒重和每穴粒数显著低于轮作,连作年限每增加一年,薏苡产量减少632.276 kg/hm2,连作6年的薏苡减产44.13%~53.43%;连作薏苡的可溶性糖、赖氨酸和支链淀粉含量降低,连作对粗蛋白和粗脂肪含量的影响不显著。相关性分析结果表明,连作薏苡的土壤有效磷、速效钾、有机质含量以及pH显著影响微生物数量;过氧化氢酶活性与全磷、全钾、有效磷、速效钾含量和pH呈显著负相关,蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性与细菌、放线菌数量以及全磷、全钾、有效磷、速效钾和pH呈显著正相关;土壤理化性质中的有效磷和速效钾含量是影响产量和品质的主要因素。连作导致薏苡根际土壤化学性质和微生物环境恶化,根系发育不良,进而使产量和品质下降。
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2023(6):97-101. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22275
摘要:选取中国出口大蒜主产区山东省济宁市嘉祥县连作5年大蒜田、金乡县连作25年大蒜田和连作40年大蒜田进行大蒜鳞茎产量及各生长时期根际土壤、非根际土壤理化性质研究。结果显示:大蒜随着连作年限的增加,产量出现先下降后回升的现象;随着大蒜连作年限的增加,根际土壤全磷、速效钾含量呈现富集趋势,而有机质含量随着连作年限增加而逐渐降低;全氮、全磷、有效磷、有机质含量受生长时期的影响大于连作年限,而速效钾含量受连作年限的影响大于生长时期;连作年限与全氮、有机质含量呈极显著的负相关关系。
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2023(6):102-107. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22298
摘要:为了明确施石灰与油菜还田两种调酸措施对土壤改良与培肥的效果,2021年在雪茄烟酸化连作烟田开展施石灰与油菜还田双因素小区试验,分析二者及其互作对土壤pH、有机质与速效养分、雪茄烟产、质量的影响。结果表明,施石灰对土壤pH、碱解氮、交换性钙的增加存在极显著的影响,油菜还田则对速效钾、有机质含量的增加存在显著影响,二者结合还田则能协同促进碱解氮、速效钾、有机质含量的增加,相比单施石灰能使3种成分含量分别增加8.33%、25.51%、22.48%,但使pH降低8.92%。两种调酸措施相结合后能促进烟株在田间的长势,增加雪茄烟的产量与产值。此外,二者结合还能显著增加雪茄烟的还原糖、总糖含量和钾氯比,显著增加雪茄烟的甜度,改善雪茄烟的燃烧性和灰色,提高雪茄烟的整体感官质量。相比对照,单施石灰与单油菜还田分别能提高感官质量总分13.11%、10.89%,二者结合后相应增幅可增加至19.79%。因此,施石灰与油菜还田相结合能协同实现改良酸化烟田土壤,雪茄烟增产增值的目的。
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2023(6):108-114. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22309
摘要:纳米碳因其具有独特的理化性质作为新型材料被广泛应用于新能源、生态修复等领域。近年来,随着其功能被不断挖掘,纳米碳开始投入农业领域,成为新的研究热点。但是,纳米碳添加如何影响土壤养分和作物产量,仍不明确,有待进一步研究。将纳米碳作为肥料增效剂与不同肥料配施,研究其在大田条件下对土壤速效养分、小油菜农艺性状和产量的影响,从而为纳米碳在农业中的高效利用提供理论依据。田间试验在北京市房山区窦店乡温室大棚内进行,供试作物为小油菜,品种为‘国夏1号’。试验共设4个处理:化肥(CF),化肥+纳米碳(CF+NC),有机肥(OM),有机肥+纳米碳(OM+NC)。在小油菜不同生育期测定土壤速效养分、油菜株高、叶面积和产量。结果表明,(1)与CF、OM相比,CF+NC和OM+NC处理提高了土壤速效养分含量,分别提高了小油菜生长旺盛期的土壤速效钾含量37.3%、27.4%,土壤铵态氮含量35.5%、35.0%,土壤硝态氮含量52.0%、49.9%。(2)添加纳米碳可促进小油菜生长。与CF、OM相比,CF+NC、OM+NC处理分别提高了收获期小油菜株高9.7%、5.6%,叶面积13.9%、12.9%,干重15.6%、14.7%,产量19.8%、18.0%。与单施肥料比较,纳米碳配施化肥、有机肥均可显著提高土壤速效养分含量,促进小油菜的生长发育,提高产量。
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2023(6):115-121. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22324
摘要:以国家土壤质量安定观测试验站黄绵土区的农田长期定位试验为研究对象,研究长期施肥与覆膜对半干旱区马铃薯产量及其水分利用效率和有机碳的影响。结果表明,在欠水年和正常平水年份,地膜覆盖可显著提高马铃薯产量及其水分利用效率,而丰水年份效果不明显。施肥显著影响马铃薯产量及其水分利用效率,且以有机肥与化肥配施(NPKM)效果最好;在定位施肥初期(前2年),单施化肥(NPK)的效果优于单施有机肥(OM),在第3年两者无差异,而第4年之后则相反。长期施用有机肥(NPKM和OM)较NPK处理0~20 cm土壤有机碳含量显著提高了77.35%和69.65%,有机碳储量分别显著增加了70.68%~76.55%和62.09%~63.31%。不同施肥处理对土壤微生物量碳的影响表现为NPKM>OM>NPK>CK,且差异显著,NPKM和OM较NPK处理土壤微生物量碳含量分别显著增加了43.99%和31.82%,单施有机肥较单施化肥效果显著。长期覆膜与NPK处理可显著提高土壤微生物量碳含量,而对有机碳含量及其储量影响不明显。综上所述,长期有机肥与化肥配施(NPKM)或施用有机肥(OM)可显著提高旱地黄绵土总有机碳和微生物量碳含量,增加有机碳储量,有利于农田土壤固碳,提高马铃薯产量及其水分利用效率。地膜覆盖对旱地马铃薯产量及其水分利用效率的影响与年际降水密切相关。
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2023(6):122-128. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22305
摘要:优化水稻-油菜轮作模式下秸秆还田方式,为秸秆还田机械化提供技术参数,为作物高产和土壤培肥的协同发展提供理论支撑。2017—2019年在长江中游稻-油轮作区开展秸秆还田田间试验,共设置4个处理,分别为:不留茬+细粉碎、留中茬+细粉碎、留中茬+粗粉碎、留高茬+细粉碎,对比分析不同留茬高度和秸秆粉碎程度对作物生长与产量,以及作物生长过程中土壤养分含量的影响。结果表明:水稻和油菜均表现为留茬越高越有利于提高基本苗,且秸秆粗粉碎基本苗高于细粉碎,但不同留茬高度和秸秆粉碎程度对作物苗期SPAD值未表现出明显影响。第一季作物产量均是以留中茬高于不留茬和留高茬(水稻和油菜产量增幅分别为7.1%~21.1%和2.4%~4.6%)、细粉碎高于粗粉碎(增幅分别为11.7%和12.9%),但第二季作物产量处理间差异均未达到显著水平。作物生育期内土壤养分含量整体变化为先降低、到收获期有略微升高的趋势;在作物生育前期,水稻季不留茬+细粉碎、油菜季留中茬+粗粉碎可提高土壤铵态氮和硝态氮含量;在作物收获期,水稻和油菜季均是以留中茬+粗粉碎处理土壤有效磷和速效钾含量较高。因此,在作物产量反映和土壤养分变化的基础上,综合考虑秸秆还田作业成本与能耗,本研究推荐长江中游稻-油轮作周年秸秆还田方式为水稻留中茬、油菜留中茬或高茬,秸秆粉碎程度均为细粉碎。
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赵凤艳,张勇勇,冯晨,白伟,郑家明,蔡倩,张哲,杨宁,向午燕,孙占祥,冯良山
2023(6):129-137. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22310
摘要:评价不同施氮量下玉米花生间作系统中作物种间互作对不同行玉米生长发育、干物质积累、产量及其构成因素的影响。于2019—2020年,利用长期定位微区试验,设置3个施氮量(N0:0 kg·hm-2、N150:150 kg·hm-2、N300:300 kg·hm-2)处理和2种种植模式(玉米花生间作:IM、玉米单作:SM),以玉米为研究对象,分析间作系统中不同行玉米竞争优势、土地当量比、干物质积累及产量对施氮量的响应。在间作系统中玉米的竞争能力显著强于花生,但毗邻花生带的玉米行(IM1)与远离行(IM2)间无显著差异。玉米花生间作土地当量比大于1,土地生产力提高15%~23%,具有间作优势;而随着施氮量增加,玉米竞争能力增强。间作显著增加了玉米产量,IM1产量较SM处理增幅为37.8%~65.3%,IM2较SM处理增幅26.4%~56.1%,2019年氮肥施用量为150 kg ·hm-2时玉米土地当量比表现出边行效应。玉米产量变化趋势为N150>N300>N0。施氮可增加玉米穗粒数和千粒重。间作通过影响成穗数和穗粒数来影响产量,而氮肥通过影响穗粒数来影响产量。间作玉米氮肥农学效率比单作玉米提高92.4%;N300的玉米氮肥农学效率比N150低60.4%。在玉米花生间作系统中,适宜施氮量(150 kg·hm-2)下间作可显著促进玉米生长发育、干物质积累,提高玉米产量和氮肥农学效率,表现出产量边行效应,但并没有表现出氮肥利用边行效应。
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武海霞,任瑞瑞,宋福如,宋利强,宋继强,康佳腾,郭海刚,程东娟
2023(6):138-146. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22311
摘要:为探究有机硅复合肥对渤海湾西岸中度滨海盐碱土改良效果的影响,在河北省沧州市海兴县中国科学院海兴实验站进行大田玉米小区试验。试验设置为:CK(未施肥)、C1(600 kg·hm-2磷酸二铵)、C2(375 kg·hm-2有机硅复合肥)、C3(750 kg·hm-2有机硅复合肥)、C4(1125 kg·hm-2有机硅复合肥)5个处理。通过测定0~40 cm土层不同生育期土壤理化特性指标及玉米产量,分析有机硅复合肥对滨海盐碱土水盐运移影响及土壤理化特性指标与玉米产量之间的相关性。结果表明:随着有机硅复合肥施用量的增加,土壤含水量、地上干重、穗粒数和产量呈增加趋势,土壤pH值、土壤含盐量、土壤Na+和Cl-含量呈降低趋势,而地下干重在C3处理时达到最大;在不同生育期,不同土层,有机硅复合肥施用量对水盐运移影响程度有差别,上层土(0~20 cm)的差异性大于下层土(20~40 cm),对生育初期的影响大于生育末期,不同处理对滨海中度盐碱土改良和增产效果表现为C4>C3>C2>C1;玉米产量与土壤pH值、水溶性盐含量、Na+及Cl-含量呈显著负相关关系,与土壤含水量呈正相关,在不同土层,不同生育期,相关程度有差异,上层土(0~20 cm)的相关系数普遍高于下层土(20~40 cm),在苗期达到最大,与水溶性盐含量的相关性最强。以上结果为渤海湾西岸滨海中度盐碱土壤的改良增产提供理论依据与技术支撑。
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2023(6):147-153. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22001
摘要:研究不同生物炭施用量对大豆增产与根际土壤酶活性的影响,为大豆增产提供合理的生物炭施用量。以当地常规施肥为对照(CK),设置生物炭处理27 kg·hm-2(B1)、54 kg·hm-2(B2)、81 kg·hm-2(B3)、
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2023(6):154-158. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22144
摘要:为了研究施肥对秦岭北麓地力衰退的中龄林华北落叶松人工林地的土壤生物学特性影响,评价施肥对缓解地力衰退的作用。在陕西省太白县南滩苗圃选取20年的华北落叶松人工林地,并对其进行施肥处理,通过野外采样和室内分析相结合的方法,研究了施肥对华北落叶松人工林地土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶)活性和土壤微生物数量的影响。结果表明:不同施肥处理均不同程度地提高了土壤过氧化氢酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性和蔗糖酶活性;其中在5和7月,氮磷配施处理对酶活性的影响最大。施肥处理对酶活性的影响9月不及5和7月显著。不同的施肥处理提高了华北落叶松林地土壤放线菌数量,氮磷配施效果最明显,单施氮肥降低了细菌的数量,施氮肥75 kg/hm2和磷肥75 kg/hm2处理降低了土壤真菌的数量。土壤酶活性和土壤微生物数量都随着月份推进呈先升高后降低的趋势。研究表明,施肥处理对秦岭北麓中龄林华北落叶松人工林地的生物学特征有一定的改善作用,可以有效缓解20年华北落叶松人工林地的衰退问题。
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2023(6):159-166. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22271
摘要:为探究不同水肥组合对河西冷凉灌区“一膜两管四行式”膜下滴灌娃娃菜产量和品质的影响,以“耐寒金皇后”为试验材料,研究了膜下滴灌条件下3个灌水水平:W1[60%田间持水量(θf),低水]、W2(70%θf,中水)、W3(80%θf,高水)和3个施肥水平:F1(N 281-P2O5 166-K2O 383 kg/hm2,低肥)、F2(N 330-P2O5195-K2O 450 kg/hm2,中肥)、F3(N 380-P2O5 224-K2O 518 kg/hm2,高肥)组合对娃娃菜产量、品质、水分利用效率及肥料偏生产力的影响。结果表明,适当水肥配比明显提高娃娃菜的产量和品质,W2F2处理产量最高,达163626 kg/hm2,W2F3和W3F3处理与之无显著差异,而W1F3处理较其降低了29.07%;W3F2处理可溶性固形物、可溶性糖和可溶性蛋白质含量最高,W2F3处理维生素C含量最高;相同施肥条件下,中水处理水分利用效率最高;肥料偏生产力在相同的施肥水平下,随灌水量增加呈先上升后下降的变化趋势。相关性分析表明,娃娃菜产量和品质指标间均呈极显著性相关关系。经隶属函数和聚类分析法结合得出,9个水肥处理可分为3个等级。综合考虑娃娃菜品质、产量、灌溉水分利用效率等因素,适宜河西冷凉灌区“一膜两管四行式”膜下滴灌娃娃菜的最优水肥处理为W2F2(70%θf,N 330-P2O5195-K2O 450 kg/hm2)。
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2023(6):167-174. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22267
摘要:试验以松嫩平原西部天然轻度退化草地为研究对象,设6个水平的施肥组合、2种豆禾牧草[沙打旺(Astragalus adsurgens Pall.)和披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)]混播比例,研究施肥和补播互作对地上生物量、群落组成、牧草品质的影响,以期确定本地区天然退化草原得以修复的最佳施肥量和补播牧草适宜播种比例。结果表明:施肥和补播互作显著增加了牧草地上生物量和粗蛋白含量(P<0.05)。2种混播模式下,各施肥处理较不施肥处理的牧草地上生物量分别提高2.42%~68.51%和20.21%~60.88%。豆禾2∶2混播的地上生物量高于豆禾1∶2混播;豆禾2∶2混播+N150P0K180(N、P2O5、K2O用量分别为150、0、180 kg/hm2)处理的地上生物量为290.68 g/m2,较其他处理高37.75%~94.71%,差异显著(P<0.05),氮添加量高于150 kg/hm2时,豆禾2∶2混播的地上生物量减少。豆禾2∶2混播配合高磷添加处理的物种丰富度更高,而豆禾1∶2混播处理中,N50P40K45(N、P2O5、K2O用量分别为50、40、45 kg/hm2)处理的物种丰富度指数为1.99,香农威纳指数为1.88,显著高于其他处理(P<0.05)。豆禾2∶2混播的粗蛋白含量高于豆禾1∶2混播,豆禾2∶2混播+N150P0K180处理的粗蛋白含量为22.64%,高于其他处理26.06%~84.82%,差异显著(P<0.05)。粗蛋白含量与地上生物量存在显著正相关性(r=0.339,P<0.05)。综合分析认为,豆禾2∶2混播+N150P0K180是获得最佳草产量及品质的组合;豆禾1∶2混播+N50P40K45是恢复轻度退化草地物种多样性的最佳组合。
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2023(6):175-185. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22286
摘要:氮、钾、钙为植物生长发育中必需营养元素,均能对木薯生长发育产生影响,如能协调氮、钾、钙营养均衡将有助于作物产量与品质的进一步提高,对木薯的高产优质具有重要的指导意义。以SC9食用型木薯品种为材料,红壤∶蛭石=1∶2为供试栽培介质,设计三因素(氮、钾、钙)两水平(1为高水平,2为低水平)8处理正交试验,以盆栽形式种植100 d(快速生长期)、210 d(块根膨大期)进行氮、钾、钙配比试验,11个月后收获,分析8个处理下木薯光合速率、块根产量、全株总生物量、块根养分含量和品质的差异。结果表明:氮、钾、钙肥对木薯光合速率、总生物量、块根产量、养分含量及品质均有显著影响。在生长发育方面,高氮高钾处理在低钙配合下对叶片光合速率具有显著促进作用。在块根产量方面,高钾高钙处理显著提高木薯全株总生物量;低氮水平显著促进木薯块根产量;氮、钾、钙元素及互作对木薯块根养分含量有显著影响,尤其高钙低氮水平对块根钾含量具有显著的促进作用。在品质方面,低氮水平显著提高块根总糖、蛋白质含量;高钾水平能提高块根总糖含量;低钙水平能提高块根蛋白质含量。因此,木薯施肥应注重减少氮肥的投入,适当与钾、钙肥的合理配比进行施用,才能达到高产优质的效果。综上所述,氮、钾或钙的缺乏或过量,以及相对不平衡,均不利于木薯的生长发育,合理配比施用才能发挥3种元素的最大功能。木薯盆栽试验最佳肥料施用量为氮0.280 g/kg、钾0.210 g/kg或0.420 g/kg、钙0.165 g/kg,该用量的食用型木薯产量相对较高,块根品质较好。
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2023(6):186-195. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22328
摘要:为明确黄土高原旱地春玉米减肥增效的科学生产模式,采用完全随机裂区试验设计,以氮肥梯度(N1:225 kg/hm2;N2:275 kg/hm2;N3:325 kg/hm2)为主区,在播种前、大喇叭口期追肥分别占总施氮量的20%、40%条件下,以氮肥后移比例(传统追肥M1:拔节期40%;氮肥后移10% M2:拔节期30%+开花后10 d 10%;氮肥后移20% M3:拔节期20%+开花后10 d 20%;氮肥后移30% M4:拔节期10%+开花后10 d 30%)为副区,测定玉米不同生育阶段硝酸还原酶(NR)活性、花期和成熟期茎秆叶片氮含量变化、花后氮素转运特征和籽粒产量。结果表明:M4处理显著增加了拔节期之后玉米叶片NR活性,同一氮肥运筹模式下,中氮(N2)提高了灌浆期及灌浆期之后玉米叶片NR活性,高氮(N3)反而抑制NR活性。氮肥后移提高了花期、成熟期玉米茎秆叶片氮含量,成熟期N3处理下氮肥后移处理M2、M3、M4较传统追肥M1处理分别高10.1%、14.7%和23.5%。同一施氮水平下,氮肥后移比例越大,玉米茎秆氮素转运量、转运率和对籽粒的贡献率越高,而N2水平下,M4处理显著增加了叶片对籽粒的贡献率。N2和N3水平下M4处理籽粒产量无显著差异,但N2处理纯利润显著高于N3处理。施氮275 kg/hm2且氮肥后移30%(拔节期追肥27.5 kg/hm2+开花后10 d追肥82.5 kg/hm2)有利于玉米增产,促进农户增收。
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2023(6):196-205. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22308
摘要:为探明提高川中丘陵区春玉米抗倒伏能力的适宜施钾量,2013—2014年开展田间试验,采用单因素随机区组设计,设置5个施钾量:0、45、90、135和180 kg·hm-2,测定吐丝期和灌浆期玉米基部节间物质积累特征、化学组分、力学指标、倒伏率以及籽粒产量。结果表明,相比无钾肥处理,施钾处理增产1.19%~8.43%(2013年)、1.75%~9.19%(2014年),植株倒伏率降低11.11%~44.44%(2013年)、12.50%~52.10%(2014年)。玉米倒伏率与吐丝期和灌浆期基部第2节至第5节的硬皮穿刺强度、茎秆压碎强度、茎秆折断强度和纤维素含量呈显著负相关,与吐丝期基部第2节至第3节的鲜重和鲜密度、灌浆期基部第2节至第5节钾含量呈显著负相关,与灌浆期基部第2节至第5节可溶性糖含量和淀粉含量呈显著正相关。施用钾肥能提高玉米茎秆基部第2节间至第5节间的鲜重和干重。基部第2节至第5节的纤维素含量、硬皮穿刺强度、茎秆压碎强度和折断强度随着施钾量的增加呈现先增加后下降的趋势,其中钾肥用量为90 kg·hm-2时的数值最大。综上所述,施用95.0~121.0 kg·hm-2钾肥,能够明显增加春玉米基部节间的纤维素含量,增强茎秆折断强度、硬皮穿刺强度和茎秆压碎强度,提高抗倒伏能力,降低倒伏率,最终增加籽粒产量。本研究为川中丘陵区春玉米抗倒、丰产施肥技术提供了理论依据和实践基础。
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2023(6):206-212. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22300
摘要:为探究在农业生产过程中配施硫肥对不同氮磷钾施肥水平下春玉米生长及氮肥利用效率的影响,于大田条件下,设置低氮磷钾水平+不施硫(LS0)、低氮磷钾水平+硫肥(LS6)、中氮磷钾水平+不施硫(MS0)、中氮磷钾水平+硫肥(MS6)、高氮磷钾水平+不施硫(HS0)、高氮磷钾水平+硫肥(HS6)6个处理,研究其对土壤碱解氮、玉米氮素积累、籽粒产量及氮肥利用效率的影响。结果表明:提高氮磷钾施肥水平能够显著增加土壤碱解氮含量,在相同氮磷钾施肥水平下施用硫肥对土壤碱解氮含量没有影响。春玉米地上部总氮素积累量和籽粒产量与氮磷钾施肥水平及硫肥施用呈显著正相关。氮磷钾配施硫肥与只施氮磷钾处理相比,地上部总氮素积累量平均增加10.24%,籽粒产量平均增加5.70%,二者提升效果显著。但随着氮磷钾施肥水平的提高,硫肥对氮素积累和籽粒产量的提升效果逐渐降低。相同施硫水平的氮肥偏生产力、农学效率和利用率均随着氮磷钾施肥水平的提高逐渐减小。在相同氮磷钾水平下,施硫能够提高春玉米的氮肥偏生产力、农学效率和利用率。以上结果表明,随着氮磷钾施肥水平的提高,土壤碱解氮含量、春玉米地上部氮素积累量及籽粒产量逐渐增加,但春玉米的氮肥利用效率反而逐渐降低。配施硫肥能够在提高氮磷钾施肥水平的基础上进一步增加春玉米地上部对氮素的吸收积累以及籽粒产量,同时还能够在一定程度上提高氮肥利用效率。
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2023(6):213-218. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22294
摘要:锌是作物必需的营养元素,但我国主要粮食作物施锌的增产效果及其影响因素并不清楚。通过收集87篇文献,基于Meta分析研究了小麦、玉米和水稻等锌肥施用的增产效果及其关键影响因素。结果表明:小麦、玉米和水稻施用锌肥平均增产9.9%,其中水稻和玉米的增产率相似且均显著高于小麦。三类粮食作物锌肥土施增产率为8.2%,增产效果好于喷施,但相同施锌量条件下喷施的增产效果较好。水稻、玉米和小麦锌肥的合适用量范围分别为21~30、21~30和11~20 kg/hm2,锌肥的增产效果为华中地区水稻和小麦好于玉米,东北地区玉米好于水稻和小麦。此外,水稻、玉米和小麦锌肥增产幅度随着年代发生变化,2011年之后呈逐渐增高的趋势。综上所述,施用锌肥能有效提高粮食作物的产量,但是其增产效果受作物种类、施用方式、施用量、施用时期等因素的影响。因此,锌肥的施用要考虑多种因素条件,应选择合理的施用方式和施用量来提高锌肥的增产效果。
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2023(6):219-224. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22268
摘要:稻瘟病是水稻三大病害之一,在水稻整个生长发育期间都有发生。研究了2种木霉复合菌剂(堆肥腐熟菌剂和水稻拮抗菌剂)与2种有机肥(普通有机肥和拮抗有机肥)对稻瘟病原茵的抑制作用、水稻生长的影响以及对叶瘟病和穗瘟病的防治作用。结果表明,添加木霉腐熟复合菌剂堆肥制备而成的有机肥即拮抗有机肥,拮抗堆肥60 d的0.2%无菌浸提液对稻瘟病病原菌ACCC 37361具有显著抑制作用,平板抑菌率为9.92%,显著高于普通有机肥(1.19%,P<0.05)。水稻品种“沪早香软1号”移栽第2、4、6周时,拮抗有机肥和拮抗生物有机肥处理的水稻株高显著高于普通有机肥处理,拮抗生物有机肥比普通有机肥处理的株高平均分别高出6.99、5.62和6.80 cm。上海崇明岛北湖农场的田间试验结果表明,与普通有机肥相比,拮抗有机肥和水稻拮抗菌剂共同施用显著增加成熟期间的水稻株数,并提高水稻产量(P<0.05);拮抗有机肥加施2次水稻拮抗菌剂处理对稻瘟病防治效果最好,扬花授粉期的叶瘟病相对防效为42.09%,灌浆期和成熟期的穗瘟病相对防效分别为65.76%和61.80%。研究表明拮抗有机肥与水稻拮抗菌剂同时施用,具有较好的促生抑菌效果,可广泛应用于绿色水稻的生产。
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2023(6):225-231. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22285
摘要:筛选产聚谷氨酸的耐盐碱芽孢杆菌并探究其发酵液对植物和砒砂岩土壤的改良作用,为解决砒砂岩土壤植物难以生长、水土流失严重等问题提供思路。从砒砂岩、黄棕壤、盐碱土中筛选得到耐盐碱芽孢杆菌且高产聚谷氨酸;采用盆栽试验,通过分析黑麦草的生物量,土壤的保水率、渗水率、酶活性、pH、阳离子交换量、有机质、有效磷和速效钾及多糖含量来评价菌株对黑麦草生长及砒砂岩土壤肥力的影响。筛选到两株聚谷氨酸产量较高的耐盐碱芽孢杆菌YF20和YG35,分别属于Bacillus zanthoxyli和Priestia megaterium。与未接菌加生物炭处理相比,菌株YG35能显著提高黑麦草鲜重33%,土壤多糖含量40%、有机质含量23%、有效磷含量31%、蔗糖酶活性17%;菌株YF20能显著提高土壤阳离子交换量7.2%、有机质含量15%、保水率2.2%,渗水率减少2.74%。两株聚谷氨酸产生菌均能提高砒砂岩土壤质量,促进植物生长,为微生物改良砒砂岩土壤提供理论依据。
>专题综述
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2023(6):232-238. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.21590
摘要:土壤重金属污染严重威胁农业安全。近年来,生物炭作为一种土壤重金属污染修复的新型材料受到广大学者的关注,如何通过改性方法强化生物炭吸附能力,提高生物炭的安全性、高效性和环境友好性是近年来的研究热点。论文综述了生物炭的基本特征,改性生物炭的原料来源,常见改性方法,吸附固定重金属的作用机制,并对改性生物炭功能及其应用拓展进行了展望,以期为土壤重金属修复材料的筛选提供理论依据。
>分析测试
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2023(6):239-250. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.22283
摘要:利用波长色散X射线荧光光谱仪建立了压片、熔融土壤样品中As、Co、Cr、Cu、Mn、Ni、P、Pb、S、Ti、V、Zn、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2 19种元素的分析方法。探讨了样品粒径、制样方法对19种元素检测的影响。方法精密度结果表明,样品中As、Co元素含量在10 mg/kg以上时,0.149 mm(100目)样品压片、0.075 mm(200目)样品压片及样品熔融制样的19种元素的相对标准偏差(RSD)值均小于10 %,As、Co含量在10 mg/kg以下时,200目压片制样的19种元素RSD值小于10%。准确度结果表明,压片制样的标准物质含量在5 mg/kg以上的As、Co、Cu及其他16种元素准确度符合要求;熔融制样的标准物质中高含量的As、Co、Cu、Pb元素及其他15种元素准确度符合要求。不同粒径实验结果显示,元素含量在10 mg/kg以上时,100目、200目压片制样19种元素的RSD值小于10%。不同制样方法的实验结果表明,熔融制样不适用于低含量的As、Co、Cu、Pb元素分析,Cr、P、S、Mn、Ni、V、Zn、Ti、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2 熔融制样与压片制样RSD值小于10%。压片制样方法操作更简单,成本更低,更适用于大批量土壤样品中As、Co、Cr、Cu、Pb、P、S、Mn、Ni、V、Zn、Ti、Al2O3、CaO、Fe2O3、K2O、MgO、Na2O、SiO2 19种元素的分析;对于As、Co元素含量在10 mg/kg以上的样品,利用100目、200目样品压片制样均可获得准确、可靠的结果,对于As、Co含量在10 mg/kg以下的样品,建议使用200目样品压片制样。