- 2024年第0卷第6期文章目次
>研究报告
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谢世兴,刘雪玲,刘晨,和江鹏,赵海超?,刘松涛,卢海博,黄智鸿
2024(6):1-10. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23439
摘要:为了明确春玉米秸秆还田对低温缺水条件下农田土壤团聚体及其有机碳组分的影响,并为冀西北寒旱区春玉米秸秆还田方式提供科学依据,田间设置秸秆还田翻耕(JF)、秸秆还田旋耕(JX)、大垄轮播秸秆还田(JL)3种还田方式,以秸秆不还田为对照(CK),分析秸秆还田方式对土壤不同粒径团聚体分布、稳定性及有机碳组分含量的影响。结果表明:在0~20cm土层,各还田方式均能显著提高1.00~2.00mm团聚体占比,JX处理显著提高>5.00mm团聚体占比。JX处理土壤团聚体平均重量直径(MWD)最高,团聚体稳定性较强,JL和JX处理显著提高2.00~5.00mm团聚体占比,JL处理土壤团聚体几何平均直径(GMD)较高。各还田方式对土壤MWD和GMD分别提高了10.32%~15.46%和16.23%~18.35%,均能增加土壤团聚体稳定性。土壤各粒径团聚体有机碳含量在42.88~54.72g·kg-1之间,JL处理显著提高2.00~5.00、0.50~1.00mm团聚体有机碳含量,增幅大于其它两种还田方式。各还田方式土壤各粒径团聚体活性有机碳含量在4.18~8.29g·kg-1之间,各团聚体活性有机碳含量均高于CK;秸秆还田均能提高1.00~2.00、0.50~1.00mm团聚体黑碳含量,JF和JX处理提高>5.00、2.00~5.00mm团聚体黑碳含量;JL处理提高>5.00、2.00~5.00、1.00~2.00、0.25~0.50mm团聚体腐殖质碳含量。各还田方式对0~20cm土层有机碳含量提高幅度高于20~40cm土层,CK和JF处理团聚体腐殖质碳含量20~40cm土层高于0~20cm土层。CK、JF和JX处理>5.00、2.00~5.00、1.00~2.00mm团聚体黑碳含量在0~20cm土层最高。综合分析冀西北部寒旱区适宜采用春玉米大垄轮播秸秆还田方式。
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刘春增,张成兰,张琳,丁丽,杜光辉,张香凝,郑春风,张济世,吕玉虎,李本银,李敏,曹卫东
2024(6):11-17. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23471
摘要:为明确长期紫云英配施减量化肥对土壤铵态氮吸附解吸特征的影响,以13年长期定位试验为平台,设不施肥(CK)、单施化肥(CF)、22500kg/hm2紫云英+80%化肥(G+0.8CF)、22500kg/hm2紫云英+60%化肥(G+0.6CF)、22500kg/hm2紫云英+40%化肥(G+0.4CF)共5个处理,研究了不同施肥处理对土壤铵态氮吸附解吸特征的影响,并分析了土壤吸附解吸特征参数与土壤理化性质的关系。结果显示,Langmuir等温吸附方程能较好地拟合土壤铵态氮的吸附特征(R2为0.9969~0.9979,P<0.01)。与CK相比,紫云英配施减量化肥处理土壤铵态氮的最大吸附量、最大缓冲容量分别降低了4.85%~13.46%、4.55%~7.36%;土壤铵态氮的平均解吸量和解吸率为G+0.8CF>G+0.6CF>G+0.4CF>CF>CK。与CK相比,紫云英配施减量化肥处理土壤全氮和速效氮含量分别增加了19.42%~46.60%、15.24%~25.88%。相关性分析结果显示,解吸率与土壤全氮、土壤速效氮呈显著正相关,与土壤pH呈显著负相关;冗余分析结果显示,pH和速效氮是造成土壤铵态氮吸附解吸特征参数差异的主要因素,分别解释了全部变异的56.7%和39.1%(P<0.05)。综上所述,长期紫云英配施减量化肥降低土壤对铵态氮的吸附,增加土壤对铵态氮的解吸,减少了土壤对氮的固持,提高氮的有效性。综合考虑土壤铵态氮的吸附解吸特性及土壤养分含量,以减量20%~40%化肥配施22500kg/hm2紫云英处理效果较好。
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2024(6):18-26. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23465
摘要:传统的尿素表施往往导致大量的活性氮损失,如NH3和NOx排放,加剧了我国城市的空气污染,特别是在冬季。将尿素集中穴施于土下,可能对NH3和NOx的排放有深远的影响。但对于冬小麦田,这方面的研究欠缺。基于此,在冬小麦田开展了田间试验,设置了3个处理:传统的尿素3次表施(CT);尿素一次性穴施(PP);不施氮的对照处理(CK)。结果表明,尿素一次性穴施模式下,NH4+-N扩散到土壤表层的程度很小,从而使穴施处理麦季的NH3挥发总量比表施处理低80%,与CK处理相同,仅占总施氮量的0.7%。穴施处理明显减少了NO日排放通量,穴施麦季的NO排放总量仅占施氮量的0.1%。相比表施处理,穴施处理使麦季的N2O排放量降低了25%,占总施氮量的0.6%。穴施处理消除NO和N2O排放主要在于NH4+扩散的范围小(仅在土下4~13cm),肥点附近高浓度的NH4+-N和冬季低温不利于微生物的硝化作用。由于尿素穴施延长了肥效,穴施处理的小麦产量并未减产,与表施相似。因此,在冬小麦种植系统中,尿素穴施可以提升环境效益而不牺牲小麦产量。
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2024(6):27-34. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23415
摘要:为研究西安市农用地土壤有效硫含量、空间分布以及影响因素,2020年在西安市各区县采集农用地0~20cm土壤,调查采样点成土母质、地貌类型、土壤类型、海拔信息,测定土壤有效硫、有机质、pH值、全氮、有效磷、速效钾指标,最终剔除检测异常值后保留509个样点。应用描述性统计、相关性分析、方差分析、多重比较、地理信息系统研究了西安市农用地土壤有效硫含量的时空变异和影响因子,为西安市土壤硫素分区管理及合理施肥提供数据支撑。结果表明,西安市农用地土壤有效硫含量平均值为21.03mg/kg,按照土壤有效硫含量分级标准,属于中等水平,变异系数达到81.09%,属于中度变异。土壤有效硫含量具有明显的空间分异,自西向东总体呈现“高—低—高—低”的变化趋势,含硫量低和中低的土壤面积合计占比为56.8%。土壤类型、成土母质、地貌类型均对土壤有效硫含量具有显著影响,其中以成土母质的影响最显著。土壤pH值与土壤有效硫含量呈极显著负相关,土壤有机质和全氮含量与土壤有效硫含量呈极显著正相关。针对部分农区土壤硫素缺乏现象,推荐使用含硫复合肥或者补施硫肥,降低作物缺硫风险。
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2024(6):35-44. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23442
摘要:江西省宜春市袁州区拥有丰富的土壤硒资源,但由于城镇化和工业化的迅速推进所导致的土壤重金属种类和数量的增多,以及土壤硒与重金属伴生关系的存在,使得富硒土壤一定程度上受到重金属威胁,限制了富硒农产品的开发利用。采集检测袁州区162份表层土壤样品中铅(Pb)、铬(Cr)、镉(Cd)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)8种重金属的含量,通过土壤重金属环境容量估算以及运用环境容量指数法和空间插值法评价得到袁州区农用地富硒土壤重金属环境容量水平及空间分布情况,据此分析袁州区农用地富硒土壤重金属污染状况。结果表明:(1)整个袁州区农用地可以划分为富硒、潜在富硒和足硒3种土壤,分别占袁州区农用地的74.04%、16.00%和9.96%。(2)Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn和Ni7种重金属在8个年限内的平均静态年容量和平均动态年容量大小排序相同,从大到小依次为Zn、Cr、Pb、Ni、As、Cu、Hg,7种重金属的平均静态和动态年容量都随着控制年限的增长而减小,且7种重金属的平均动态年容量都比平均静态年容量大。(3)研究区富硒土壤中的Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn和Ni7种重金属都以中容量区为主,而Cd主要为超载区。综合来看,研究区85%以上为低容量区,整体容量较小,土壤受到中度污染,为提高研究区土壤重金属环境容量,降低污染程度,保证富硒农产品的安全,可针对不同容量区采取土壤污染防控和修复等措施。
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2024(6):45-55. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23466
摘要:探究微生物肥料对不同生长时期酿酒葡萄园土壤化学性质和细菌群落组成的影响及其相互关系,为贺兰山东麓酿酒葡萄园健康种植及土壤管理提供科学依据。以广泛种植于宁夏贺兰山东麓的酿酒葡萄品种“梅鹿辄”为试验材料,采用随机区组试验设计设置4个处理:生物有机肥+化肥减量、生物有机肥灭活+化肥减量、常规化肥用量和空白对照,通过高通量测序技术比较分析了不同生长时期各施肥处理条件下土壤细菌多样性以及群落结构的变化规律。结果表明:不同生长时期各施肥处理土壤细菌优势门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、放线菌门(Actinobacteriota),优势菌属为亚硝化螺菌属(Nitrosospira)、酸杆菌属(Acidobacterium)RB41、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)。各施肥处理土壤细菌多样性指数显著高于对照,且转色期较收获期土壤细菌群落结构差异显著。施用生物有机肥及其基质处理分别显著增加了亚硝化螺菌属和酸杆菌属RB41的相对丰度,而不施肥处理则降低了亚硝化螺菌属的相对丰度。通过冗余及相关性分析结果发现,土壤碱解氮、有机质含量及pH值是影响土壤细菌群落多样性的主要因子,其中碱解氮含量为最主要驱动因子,放线菌可以适应该研究区土壤盐渍化程度。微生物肥料能够不同程度提高土壤养分含量、降低土壤pH值和全盐含量,增加土壤细菌群落多样性,其中以施用生物有机肥配施化肥减量处理整体效果最显著。
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2024(6):56-69. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23407
摘要:探究长期不同氮素水平对库尔勒香梨园土壤(0~20cm土层)真菌群落结构组成及多样性的影响,为库尔勒香梨生产过程中合理施用氮肥提供理论依据。以长期施肥试验为基础,采用高通量测序技术,研究氮肥施用量分别为N0、150、300和450kg/hm2(分别表示为N0、N1、N2和N3)的4个处理下库尔勒香梨园土壤理化性质与土壤真菌群落结构组成以及群落多样性的关系。结果表明,各施肥处理土壤中优势真菌门类均为子囊菌门、担子菌门、被孢菌门;优势真菌属类均为曲霉属、顶孢霉属、链格孢属、葡孢霉属、假裸囊属,碳氮含量和土壤理化性质能显著影响微生物的群落组成,高氮施肥能够增加真菌的丰富度。中高氮(N300~450kg/hm2)施肥能够提高真菌多样性及群落中的物种分布均匀度,土壤真菌群落生物多样性主要与碳氮组分含量、电导率、pH间存在显著相关关系(P<0.05)。
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2024(6):70-78. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23398
摘要:与常规尿素相比,施用控释尿素被认为是提高作物产量的有效措施之一。然而,影响控释尿素增产的关键因素尚不清楚。基于大量的田间数据(494对作物产量数据),通过Meta分析评估了控释尿素施用对作物产量的影响及其关键影响因素。结果显示,施用控释尿素较常规尿素增产5.0%。亚组分析表明,控释尿素在壤质土壤上较常规尿素增产6.1%,而在砂质(-0.1%)和黏质(1.8%)土壤对作物产量无显著影响。控释尿素在中等季节降水量(7.9%)条件下较低降水量(3.8%)和高降水量(3.1%)表现出更高的增产效应。作物产量响应随土壤pH和季节平均温度的增加而增加,而随土壤全氮和施氮量的增加而逐渐降低。此外,控释尿素与常规尿素配施(11.2%)、雨养农田施用(6.9%)、玉米季施用(10.7%)和控释尿素撒施+耕作(8.1%)较控释尿素单施(3.9%)、灌溉田施用(3.1%)、小麦和水稻季施用(0.6%~4.0%)和其他控释尿素施肥方式(3.3%~4.3%)显著提高了作物产量(P<0.05)。总之,施用控释尿素是农业生产中提高作物产量的有效途径,但在应用中需要充分考虑特定环境条件和管理因素对增产效应的影响。
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李炫,肖大康,胡洋,胡仁,李锦涛,侯俊,韩天富,曹玉贤,年介响,张卫峰
2024(6):79-88. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23413
摘要:为探究种植绿肥对水稻产量和土壤肥力的影响以及为水稻增产稳产和土壤改良提供科学依据。对已发表的相关文献数据进行了收集,建立了362组包含种植绿肥(GM)和冬闲田(FFP)处理下水稻产量和土壤肥力的数据库。采用整合分析的方法,定量绿肥在不同地区、水稻种植模式、土壤性质、氮肥用量、绿肥种类下对水稻产量及土壤肥力的提升幅度,采用随机森林模型探究影响绿肥效应的主控因素。研究结果发现,在不同地区下,GM处理对土壤有机质含量的提升在南方稻区最大(21.17%)。在不同水稻种植模式下,GM处理对水稻产量和土壤肥力的提升幅度均表现为双季稻>单季稻;土壤全氮含量≤1.5g/kg、有机质含量≤20g/kg时对产量的提升幅度较高;当GM处理的施氮量≤150kg/hm2时对产量和土壤有机质含量的提升幅度均较高,分别为12.47%和22.36%,但是随着施氮量的逐渐增加,GM处理的增产幅度下降。不同绿肥种类下,GM处理对产量和土壤有机质含量的提升幅度有所差异,在产量提升方面,豆科绿肥(12.47%)>非豆科绿肥(7.22%)>混合绿肥(6.32%);对土壤有机质含量提升方面混合绿肥(12.69%)>非豆科绿肥(10.93%)>豆科绿肥(9.37%)。随机森林分析结果表明,在主控因素方面GM处理对水稻增产主要受土壤有机质含量、施氮量和有效磷含量(贡献率分别为18%、16%和15%)的影响,而GM提高有机质的影响因素主要有地区、速效钾和速效氮含量(贡献率分别为14%、12%和11%)。因此,GM能显著提高水稻产量和土壤肥力,尤其是在低肥力的土壤状况下GM处理对产量的提升幅度较好,GM与化肥配合使用能促进水稻增产和稻田土壤有机质含量的提升,但GM的施氮量不宜超过150kg/hm2,水稻和绿肥轮作长江流域稻区推荐豆科绿肥,而在南方稻区进行混合绿肥。
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莫艳芳,申云鑫,贺彪,施竹凤,唐加菜,杨童雨,翟恒,韩天华,陈齐斌,杨佩文
2024(6):89-101. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23391
摘要:土壤微生物量碳、氮含量是评价土壤肥力的重要指标。探究施用有机肥对土壤微生物量碳、氮含量的影响,旨在为生产中有机肥的科学施用提供指导。通过数据库共检索得高质量文献84篇,提取有效田间试验数据625组,以不施肥和单施无机肥为对照,采用Meta分析有机肥施用下土壤微生物量碳、氮含量和作物产量变化及其影响因素。研究结果表明:施用有机肥对土壤微生物量碳、氮含量以及作物产量具有显著的促进作用(P<0.05),分别增加41.14%[95%置信区间(CI):38.32%~44.04%]、46.46%(95%CI:43.02%~50.01%)和48.85%(95%CI:43.86%~45.03%)。与不施肥相比,施用有机肥可提高微生物量碳含量46.80%(95%CI:43.22%~50.46%),提高微生物量氮含量56.0%(95%CI:47.18%~65.37%),提高作物产量47.48%(95%CI:39.98%~55.36%);与单施化肥相比,有机肥施用下土壤微生物量碳含量可提高36.06%(95%CI:21.22%~52.71%),微生物量氮含量可提高40.80%(95%CI:30.42%~52.01%),作物产量可提高4.04%(95%CI:2.26%~5.46%);Meta分析结果表明,土壤微生物量碳、氮含量以及作物产量还受作物类型、氮肥施用量、有机肥施用方式、土壤初始pH、土壤类型以及气候条件的影响。进一步相关性分析结果表明,微生物量碳含量与土壤初始pH和年均温度呈显著正相关(P<0.05);土壤微生物量氮含量与土壤初始pH和氮肥施用量呈显著正相关(P<0.05);土壤微生物量碳氮比与年均温度呈显著正相关(P<0.05);作物产量与土壤微生物量碳、氮含量和土壤初始pH呈显著正相关(P<0.05)。有机肥对土壤微生物量碳、氮含量及作物产量具有显著的促进作用,建议结合作物类型、土壤条件和气候类型等因素,构建单施或配施有机肥的施肥技术,实现构建土壤健康微生态,最终实现肥料资源有效利用和提高土壤生产力的目的。
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2024(6):102-109. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23440
摘要:2021年11月—2022年6月,在江苏南通沿海滩涂地区开展不同行间距和不同秸秆覆盖量的滩涂小麦种植试验,设置2个行间距模式即均匀行距25cm+25cm(A1)、宽窄行30cm+20cm(A2)和3个秸秆覆盖量处理即0t/hm2覆盖量(S0)、1.5t/hm2覆盖量(S1)、3.0t/hm2覆盖量(S2),旨在研究不同行间距和秸秆覆盖量处理下滩涂小麦生育期土壤盐分、pH、水分和温度的动态变化规律,明确行间距和秸秆覆盖组合对沿海滩涂小麦产量及其构成因素的影响。结果表明:沿海滩涂小麦种植过程中各处理0~20和20~40cm土层盐分均具有相似的季节性变化特征,表现为12月—翌年2月盐分变化比较平稳,3月出现明显降盐,之后随着温度升高出现土壤返盐状态;同时,整体上S1和S2处理下0~20和20~40cm的土壤盐分显著低于S0处理,但A1和A2模式下土壤盐分没有显著差异(P>0.05)。整体上A1和A2模式下滩涂小麦产量均没有显著的差异性(P>0.05),S1和S2处理相比S0处理下滩涂小麦分别提高了8.68%和11.58%(P<0.05);从产量构成因素分析,S1和S2处理相比S0处理下公顷穗数分别提高了8.90%和7.91%,每穗粒数分别提高了6.23%和6.23%。因此,研究得出秸秆覆盖对耕层土壤具有较好的控盐降盐作用,且小麦拔节分蘖期盐分降低促进了小麦穗数形成和小麦孕穗期减缓土壤返盐促进了穗粒数的增加,最终实现滩涂小麦增产的目的。
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李仕勇,朱帅,许思思,吕雪梅,王耀,陈一民,隋跃宇,周萌,焦晓光
2024(6):110-119. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23455
摘要:黑土设施蔬菜生产中普遍存在施肥过量和灌水频繁的问题,通过研究减水减氮对黑土设施大棚蔬菜产量、土壤剖面硝态氮累积以及土壤-蔬菜系统氮素盈余的影响,可以为优化黑土设施蔬菜生产中的氮素养分管理技术、减少氮素损失、减轻环境污染提供科学依据。以典型黑土菜地为研究对象,设不施氮肥处理(CK)、常规水肥处理(WF)、80%常规水处理(80%WF)、80%常规肥处理(W80%F)4个处理,研究减水减氮对设施茄子产量、氮素利用效率、土壤剖面硝态氮累积和土壤-蔬菜系统的氮盈余状况的影响。与CK处理相比,WF、80%WF、W80%F处理产量均显著提高。与WF处理相比,W80%F处理茄子产量无显著变化,但80%WF处理茄子产量显著降低6.44%~8.40%;减水减氮处理的果实吸氮量较WF处理无显著变化;与WF处理相比,80%WF处理的氮肥利用率、氮肥农学效率、氮肥偏生产力显著降低11.00%、56.66%、6.21%,W80%F处理的氮肥农学效率、氮肥偏生产力显著提高11.22%、24.69%;同时,与WF处理相比,80%WF处理的0~100cm土层的硝态氮累积量显著提高3.90%~7.73%,W80%F处理显著降低3.60%~6.07%,各处理土壤氮素盈余量维持在195.24~234.69kg/hm2。此外,土壤氮素盈余与灌溉量、施氮量和硝态氮累积量显著相关。减水减氮处理可以显著增加0~60cm土壤中的氮素盈余并将硝态氮有效保存在100cm内的土层中,减少淋失风险,达到高效生产和减少环境污染的双重目的。
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段俊雅,王婷婷,韦建玉,赵园园,王政,王德勋,欧清华,史宏志
2024(6):120-126. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23469
摘要:为探究添加聚天冬氨酸(PASP)对土壤氮素淋失及烟株氮素利用的影响,设置不同PASP添加比例土柱淋失试验和不同氮肥梯度下添加PASP烤烟盆栽试验,研究PASP对土壤矿质氮淋失和烟株生长、叶绿素含量、净光合速率、碳氮代谢关键酶活性、化学成分及氮肥利用率等的影响。结果表明,添加PASP能够减少土壤中硝态氮和铵态氮的淋失,且PASP添加比例越大,减少淋失效果越好。常规施氮和减氮10%条件下添加PASP均可使烟株的长势变好,净光合速率提高,碳氮代谢关键酶活性和根系活力增强,干物质和氮素积累量增多,氮肥利用率较CK分别提高了57.74%和42.54%。与CK相比,减氮20%条件下添加PASP后的处理烟株长势稍弱,除蔗糖合成酶(合成方向)活性外,其他生理指标整体上略有降低,总氮和糖含量降低,氮素积累量下降,氮肥利用率与CK相当。综合分析认为,可考虑在减氮10%条件下配施5%PASP以降低土壤氮素淋失、提高烟株氮肥利用率。
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2024(6):127-133. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23459
摘要:依托长期秸秆还田定位试验研究了氮肥减施对典型砂姜黑土微量元素及作物品质的影响。田间试验设置4个处理:小麦和玉米秸秆双季还田下氮磷钾常量(N100PK)、氮肥减施30%(N70PK)和不施氮(N0PK)处理,以不施肥为对照处理(CK)。结果显示,微量元素全量在耕层(0~20cm)土壤无显著变化;微量元素铁、锰、铜、锌有效态含量分别为8.5~11.0、15.5~19.0、1.6~2.0、0.1~0.4mg·kg-1。随着氮肥减施,有效铁、有效锰含量分别下降26.04%、9.46%,有效铜、有效锌无显著变化。在氮肥减施导致的产量降低下,小麦籽粒内锌含量在减氮30%处理中降至最低,玉米籽粒内铜含量下降12.5%~24.9%,两种作物秸秆内铁含量降低50.0%~71.1%。小麦醇溶蛋白约降低25.6%,玉米清蛋白约降低14.0%。综上,秸秆还田模式下氮肥减施会降低土壤有效态铁、有效锰含量及其生物有效性,并有可能通过抑制蛋白合成影响作物品质。
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张宁宁,欧阳小雪,张孟娟,白雪,张强,殷萍,张玉婷,阮维斌,程奕,陈秋生
2024(6):134-141. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23445
摘要:为了揭示各项土壤理化因子对“卫青”萝卜品质的影响,分析了天津市武清和西青产区的土壤理化因子差异及其与萝卜品质的相关性。结果表明,西青和武清产区土壤质地分别为重壤土、轻壤土。西青产区土壤全磷、有机质以及镁、钙、砷、镉、钴、铬、铜、锰、钼、镍、铅、锌元素含量均显著高于武清产区,而土壤全钾、速效钾、速效氮、有效磷含量显著低于武清产区。相关性分析发现萝卜蛋白质、可溶性糖、可溶性固形物、维生素C、粗纤维和水分含量与多个土壤理化因子呈不同程度正相关,其中可溶性糖含量与土壤有效磷和速效钾含量呈显著正相关,可溶性固形物、蛋白质含量与土壤电导率呈显著正相关。因此,在萝卜生产过程中,可结合土壤的理化特性,针对性地进行田间管理和常规施肥,以改善和提升萝卜品质。
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2024(6):142-148. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23432
摘要:实地调查了北京3个西瓜主产区中22个村51个日光温室和春秋棚的养分管理情况,分析了土壤有机质含量、养分含量、pH、电导率(EC)、微生物和酚酸类物质含量指标,采用主成分分析法探究了西瓜连作障碍成因。结果表明,生产中化肥严重超量,有机肥以畜禽粪肥为主,肥料运筹随意。西瓜主产区土壤多为中高肥力等级,养分富集明显,土壤出现了明显的酸化、盐类物质积聚、微生物群落紊乱、酚酸类物质累积的问题。西瓜连作障碍受土壤因子影响大小顺序为放线菌、真菌>有效磷、化感物质>pH、EC>细菌、速效钾。因此,西瓜连作障碍是土壤微生物失衡、磷钾富集、酚酸类物质累积、土壤酸化和土壤次生盐渍化综合作用的结果。
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李子双,高玮,李洪杰,周晓琳,王学霞,杜梦扬,陈延华,王玉霞,倪小会,王薇,邹国元,曹兵
2024(6):149-156. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23424
摘要:探索夏玉米种子与控释肥混播对夏玉米产量、氮磷钾养分吸收、施肥经济效益、酶活性及土壤微生物的影响,为夏玉米轻简化生产和化肥减施增效提供技术支撑。以夏玉米品种‘郑单958’为材料进行了大田试验,试验设不施氮对照、常规施肥、种子控释肥混播和氮磷钾减量50%控释肥种子混播共4个处理,分析调查了夏玉米产量、氮磷钾吸收、叶片酶活性及根际土壤微生物功能基因。与常规施肥相比,2个控释肥处理的夏玉米产量增加7.7%~22.1%,夏玉米氮、磷、钾吸收量分别增加0.75%~33.3%、16.3%~27.1%、4.78%~36.5%,氮肥吸收利用率提高20.7%~24.6%,氮肥偏生产力提高14~74.1kg/kg,氮肥农学利用率提高14.1~20.2kg/kg,夏玉米每公顷净收益(扣除肥料投入)比常规施肥增加9.67%~19.6%。吐丝期根际土壤硝化和反硝化微生物基因数、叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶与常规施肥没有显著差异。种肥混播在夏玉米上实现了增产增收,提高了氮磷钾养分吸收量和氮肥利用效率,降低了环境污染风险。
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胡彩霞,杨东霞,刘红恩,刘亥扬,刘立杰,张玉鹏,许嘉阳,秦世玉,李畅,睢福庆,聂兆君
2024(6):157-167. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23463
摘要:探讨磷硒配施对冬小麦产量及根际土壤微生物群落结构与多样性的影响,明确土壤微生物群落与磷硒有效性的关系。采用盆栽试验,设置3个磷水平(0、0.2和0.4g·kg-1)和2个硒水平(0和0.5mg·kg-1),完全交互设计,共6个处理(Se0P0、Se0P0.2、Se0P0.4、Se0.5P0、Se0.5P0.2、Se0.5P0.4),分析冬小麦籽粒产量、磷硒浓度、土壤有效磷含量、硒形态转化及微生物群落结构等的变化。施磷显著增加Se0和Se0.5水平下冬小麦籽粒产量、各器官磷浓度及累积量,但显著降低Se0.5水平下根系、茎叶及籽粒硒浓度,且籽粒、颖壳及茎叶硒累积量随施磷量的增加呈先增加后降低的趋势,均在Se0.5P0.2处理下达到最大值。施硒显著增加了冬小麦各部位硒浓度和累积量,降低了P0.4水平下籽粒产量和P0.2和P0.4水平下冬小麦各器官磷浓度及累积量,但对P0.2水平下籽粒产量无显著影响。施磷显著增加了Se0.5水平下土壤有效磷含量、可溶态硒含量及所占比例,施硒显著增加了P0.4水平下土壤有效磷含量。在Se0.5水平下,P0.2和P0.4处理分别显著增加了放线菌门(Actinobacteria)和芽单胞菌门(Gemmati-monadetes)的相对丰度,但均显著降低了拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度。施硒显著增加了P0.2水平下放线菌门的相对丰度和P0.4水平下酸杆菌门(Acidobacteria)的相对丰度。在Se0.5水平下,与P0相比,P0.2显著提高了Shannon指数;在P0.2水平下,施硒显著提高Simpson指数。适宜的磷硒配施改变土壤微生物群落结构、促进土壤中磷硒的释放并提高其有效态含量,进而增强磷对冬小麦籽粒产量的促进作用和籽粒硒的累积,以Se0.5P0.2处理为宜。
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2024(6):168-177. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23414
摘要:花生是我国重要的油料经济作物,栽种面积大,年产量高。为缓解连年种植花生导致土壤连作障碍对花生生长以及土壤环境的有害影响,将贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)QL-2微生物菌剂与普通基肥相结合施撒,评价了贝莱斯芽孢杆菌QL-2对花生生长、土壤肥力、酶活性和微生物群落的影响。结果表明:贝莱斯芽孢杆菌QL-2促进了花生的生长,土壤碱解氮、有效磷、速效钾的含量分别提高了43.24%、19.01%、19.29%,土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶的活性分别提高了18.42%、120.59%、10.55%、38.37%。此外,贝莱斯芽孢杆菌QL-2影响了土壤微生物群落的组成,对土壤有益微生物如芽孢杆菌(Bacillus)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas)、褚氏杆菌(Chujaibacter)的富集,对土壤有害微生物如曲霉菌(Aspergillus)、子囊菌(Ascomycota)丰度的降低有着一定的作用。该结果表明贝莱斯芽孢杆菌QL-2能促进花生生长、改善土壤肥力、驱动有益微生物聚集并且缓解了花生土壤连作障碍问题,为花生的绿色生态种植策略提供了理论基础和技术支持。
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2024(6):178-185. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23429
摘要:研究施用壳寡糖和纤维寡糖对花生根区土壤固氮菌群落结构及产量的影响。通过田间试验,以清水处理作为对照(CK),叶面喷施浓度为50mg/L的壳寡糖(CSOS)和纤维寡糖(COS),利用高通量测序技术,研究土壤中固氮菌群落结构组成及多样性分布特征,分析2种寡糖对土壤理化性质和花生产量指标的影响。(1)与CK相比,CSOS处理慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)、透明颤菌属(Vitreoscilla)、固氮氢自养单胞菌属(Azohydromonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、假单胞菌属(Pseudomonas)、眉藻属(Calothrix)和弗兰克氏菌属(Frankia),相对丰度显著增加分别为10.99%、45.63%、29.88%、23.24%、181.13%、27.75%和36.61%。COS处理固氮螺菌属(Azospirillum)、中华根瘤菌属(Sinorhizobium)和眉藻属(Calothrix)相对丰度显著增加分别为86.12%、664.41%和277.97%。(2)与CK相比,CSOS处理显著提高土壤中全氮和铵态氮含量,平均增幅分别为15.50%和20.19%。COS处理显著增加土壤中全氮、硝态氮和铵态氮,分别为17.05%、18.68%和27.58%;此外,CSOS和COS处理相较于CK,土壤pH均显著下降,分别下降了0.08和0.06。(3)CSOS和COS处理均显著增加花生产量,分别为19.3%和22.0%。因此,叶面喷施壳寡糖和纤维寡糖,可以调节花生根区土壤不同固氮菌属的相对丰度和影响土壤的理化因子(全氮、硝态氮和铵态氮),最终均显著提高花生产量。
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2024(6):186-198. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23481
摘要:摸清不同苜蓿品种结瘤固氮对氮肥用量的响应,增强苜蓿固氮能力与产量和品质的协同,对于苜蓿节氮增效的生产实践至关重要。采用10个苜蓿品种并设置5个氮梯度,通过测定地上部生物量及粗蛋白含量和根瘤数、根瘤重、固氮率及固氮量,探究施氮对不同品种苜蓿建植当年的生物量、粗蛋白含量和结瘤固氮的影响及相互调控关系。结果表明,地上部生物量和粗蛋白含量在不同品种和处理间差异显著,两项指标均较高的品种超新星、佰苜202、骑士T、佰苜341和绿思乐的固氮效率显著高于其他品种。固氮率对施氮量响应在茬次间差异显著,第一茬N0处理下最高,第二茬或仅收获1茬时N25、N50处理下最高,粗蛋白含量与之呈正相关变化。在N0~N50处理下,高固氮率品种的生物量和粗蛋白含量比低固氮率品种分别高1.2%~16.7%和12.9%~19.2%,N100、N150处理与其相比,除固氮率较低的第一茬外,生物量差值基本相等,粗蛋白含量差值显著降低至7.8%~12.3%,低固氮率品种粗蛋白积累对施氮依赖更高。生物量和粗蛋白含量与结瘤固氮指标呈显著正相关。建植当年,适量施氮有利于苜蓿固氮协调增效,超新星等固氮效率较高的5个品种在较低氮梯度下生物量和粗蛋白含量可平衡提升,且显著高于其他品种,可作为节氮栽培的优良品种。
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2024(6):199-208. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23320
摘要:为了探究施用生物炭基肥对烤烟抗氧化系统、渗透调节能力及经济性状的调控效应,以‘云烟116’为研究对象,设置常规施肥(T1)、生物炭基有机肥(T2)和生物炭基复混肥(T3)3个处理,测定烤烟移栽后30、60、90、120d的叶片和根系的抗逆生理特性,包括超氧化物歧化酶、过氧化物酶活性以及丙二醛、可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等物质含量,并分析烤后烟叶产量、产值、均价和中上等烟比例。结果表明,(1)生物炭基肥具有提高烟株抗逆和渗透调节能力的作用,且以T2处理效果最佳,其叶片超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性较T1处理分别提高1.1%~10.6%和2.1%~9.5%,丙二醛含量降低了16.0%~20.5%。与T1处理相比,T2和T3处理的叶片可溶性蛋白、可溶性糖和脯氨酸含量分别提高1.4%~102.1%、16.0%~52.0%和7.8%~41.1%。不同处理对根系抗逆特性与叶片的规律一致。(2)生物炭基肥可提高烤烟产量、产值和上中等烟比例,其中以T2处理的产量、产值最高,与T1处理相比分别增加了16.9%和21.8%。(3)通过烤烟的生理指标和经济性状指标的相关分析可知,在4个测定时期中,两类指标之间呈现不同程度的相关性,总体以移栽后120d时相关性最为密切。综上,施用生物炭基肥可提高烤烟的抗氧化能力、渗透调节能力及经济性状,其中以T2处理的效果最好,研究结果为合理施用生物炭基肥提供理论依据和技术支持。
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2024(6):209-214. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23474
摘要:以‘台农1号’百香果为试验材料,探究田间叶面喷施不同浓度梯度的CaCl2处理对百香果果实生长发育及柠檬酸积累的影响。结果表明:与对照(CK)相比,两种浓度梯度CaCl2处理果实单果重降低,果形指数、可食率、可溶性固形物增加,且在采后贮藏过程中其单果重及可溶性固形含量下降速率减慢。果实中柠檬酸含量分析结果表明2%CaCl2处理在果实成熟期明显促进了柠檬酸的积累,4%CaCl2处理在贮藏期可促进柠檬酸的积累。酶活性相关性分析结果表明磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶、乌头酸代谢酶主要调控了柠檬酸的积累,是柠檬酸积累的关键酶。该结果对于了解百香果柠檬酸积累规律及将来进行品质改良具有重要的理论基础和实践意义。
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2024(6):215-221. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23433
摘要:为了探讨豫南本地箭筈豌豆条播种植适宜播量和行距,采用双因素试验设计,分别设3个播量水平和4个行距水平,研究不同播量和行距配置对箭筈豌豆生长发育、鲜草、秸秆及种子产量结实的影响,为完善箭筈豌豆实际生产中的高产栽培技术提供科学理论指导。结果显示,播量一定时,株高、单株鲜干重随行距的增加呈现先增加后减少趋势,且在行距30、40cm时获得最大值;茎粗和分枝数随行距的增加呈逐渐减少趋势,均在行距20cm时获得最大值。行距一定时,株高、SPAD值随播量的增加呈逐渐增加趋势;茎粗、分枝数随播量的增加呈逐渐减少趋势。筛选出结实性播量行距最佳配置为:播量18.75kg/hm2、行距30cm,播量26.25kg/hm2、行距30cm和播量33.75kg/hm2、行距40cm。不同播量和行距处理下箭筈豌豆种子、鲜草和秸秆产量差异显著(P<0.05)。种子产量以播量26.25kg/hm2、行距30cm最高,达3753kg/hm2;播量33.75kg/hm2、行距40cm和播量33.75kg/hm2、行距30cm次之,产量分别达3468和3436kg/hm2。鲜草和秸秆产量均以播量33.75kg/hm2、行距20cm最高,达35910和16878kg/hm2;播量33.75kg/hm2、行距30cm和播量33.75kg/hm2、行距40cm次之,产量分别达26761和13052、23662和12127kg/hm2。综上,以收获鲜草和秸秆产量为目的,优选播量33.75kg/hm2和行距20cm组合配置;收获种子产量优选播量26.25kg/hm2和行距30cm组合配置。
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2024(6):222-230. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23449
摘要:为了阐明铅(Pb)胁迫对地黄生长量及光合特征的影响,探讨药用植物对重金属胁迫的响应机制,以‘北京3号’地黄为试验材料,采用土培盆栽试验,以自然土壤加水为对照(0mg·kg-1),设置5个外源Pb浓度(50、100、200、300和400mg·kg-1)处理,分析不同Pb浓度处理对地黄不同生长时期的生长量、叶片光合色素含量、光合参数和叶绿素荧光参数的影响。结果表明,高浓度Pb处理抑制了地黄叶片数、叶长、叶宽和叶厚的增长,光合色素含量和叶绿素荧光参数在整个生育期内随Pb浓度的升高均表现为先升高后降低,当Pb浓度高于200mg·kg-1时,电子传递速率、光合量子产量、最大荧光和初始荧光均显著降低;随Pb浓度的升高,地黄叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度在地黄膨大初期至膨大前期逐渐降低,在膨大中期至收获期则表现为先升高后降低;蒸腾速率在整个生育期内随Pb浓度的升高呈下降趋势;地黄的光合特性对Pb的耐受性总体表现为50mg·kg-1处理>100mg·kg-1处理>0mg·kg-1处理>200mg·kg-1处理>300mg·kg-1处理>400mg·kg-1处理。综上所述,当Pb浓度低于200mg·kg-1时,地黄通过吸收光能、增强光合作用对抗Pb胁迫,当Pb浓度过高时,地黄光合作用减弱,对地黄的生长产生显著的抑制作用。研究比较了不同Pb浓度处理对地黄不同生育期生长量及光合特征的影响,解析了地黄对Pb元素的抗性机制,以期为农田土壤的安全利用及地黄的种植管理提供重要技术参考。
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2024(6):231-240. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23441
摘要:为了了解荞麦秸秆生物炭的理化性质,探究了不同温度与升温速率对荞麦秸秆热解特性的影响,通过差示扫描量热法、比表面积、孔径以及傅里叶红外光谱等检测揭示了荞麦秸秆生物炭的理化性质。结果表明:荞麦秸秆的差热曲线具有相似的变化,随着升温速率的增加热解反应向右偏移;炭得率与热解温度呈负相关;pH值、电导率逐渐增大(9.16~12.27、2.56~4.96mS/cm);随着热解温度的升高,荞麦秸秆生物炭的表面官能团种类逐渐减少,并随着升温速率的增加伸缩振动增强;生物炭的比表面积与孔径体积随着热解温度的升高呈先增加后降低的趋势,但与升温速率不具有相关性,在较低温度时随着升温速率的增加孔隙结构逐渐由介孔为主过渡为大孔为主;不同热解温度下制备的荞麦秸秆生物炭的分形维数范围为[2.3709,2.9368]。综上所述,在热解温度700℃与升温速率12.5℃/min的条件下制备的荞麦秸秆生物炭,其结构稳定、比表面积最大且具有良好的炭得率,综合性质最佳。
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2024(6):241-251. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23436
摘要:以黄河源区为研究区域,选取退化高寒草甸作为研究样地,通过野外调查采样,结合室内土壤养分与土壤高光谱数据测量,分析退化高寒草甸土壤植被及养分特征,对土壤高光谱数据进行数学变换与土壤养分含量相关系数计算,采用偏最小二乘回归(PLSR)和反向传播神经网络(BPNN)方法分别建立土壤有机碳、全氮、全磷含量的反演模型。结果表明:PLSR建立的土壤有机碳和土壤全磷含量预测模型优于BPNN模型,预测效果更好,其中,土壤有机碳含量PLSR预测模型建模集R2=0.9585,RMSE=0.1079,验证集R2=0.9493,RMSE=0.1210,模型精度较高,可以进行准确估算,土壤全磷含量PLSR预测模型建模集R2=0.7497,RMSE=0.2391,验证集R2=0.5977,RMSE=0.2445,达到基本估算要求;BPNN建立的土壤全氮含量预测模型优于PLSR模型,其建模集R2=0.8772,RMSE=0.7663,验证集R2=0.6887,RMSE=0.8556,模型精度较好,达到基本估算要求。
>专题综述
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韩志伟,王琳琳,刘尊奇,岳继生,赵冬梅,赵丹,陈柏吉,倪宇航
2024(6):252-258,278. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23411
摘要:悬浮肥是水肥一体化技术应用过程中的重要原料,由于其具有高浓度和配方灵活可调的优点,在现代农业发展中展现出巨大的潜力。但高浓度养分的组成特点也使其在储运和使用过程中出现结晶、分层、沉降、胀气等不稳定性问题,较大程度上制约了悬浮肥的发展和应用。对悬浮肥稳定性研究中的机理、助剂选择及工艺优化进行综述。不稳定性机理主要从奥氏熟化、范德华力及重力作用等方面提出,稳定性影响因素包括悬浮颗粒的粒径及体系粘度、静电斥力、空间位阻、溶剂化作用等。悬浮肥体系组成复杂,体系稳定性的优化需与机理研究进行有效衔接,未来悬浮肥稳定性研究需在机理研究的有效指导下,有针对性地添加助剂和改善工艺以寻求有效途径。综述内容能够为悬浮肥生产存储工艺的优化提供理论依据和方法。
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2024(6):259-268. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23427
摘要:科学规范施用有机肥料对提升土壤肥力、减轻生态环境污染、保障国家粮食安全具有重要意义。综述了有机肥料施用过程可能存在的微塑料、抗生素与抗生素抗性基因、持久性有机污染物等新污染物对土壤生态环境与农产品安全产生的影响与风险,归纳了新污染物在土壤中的迁移转化机理及阻控技术;并总结了世界范围内有机肥料产品标准中新污染物相关风险限量指标,为完善我国堆肥及有机肥质量标准体系、提升有机肥行业标准化水平提供参考。
>分析测试
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2024(6):269-278. DOI: 10.11838/sfsc.1673-6257.23437
摘要:为建立盐碱土中水溶性 Cl -、NO-3和 SO 42-的提取与离子色谱仪同时测定的方法,选取采自新疆和宁夏 2个盐碱地土样进行正交试验,优化土壤水溶性阴离子浸提过程,水土比例对水溶性离子的测定结果影响显著。选择浸提条件为水土比例 5∶1,振荡时间为 3 min,浸提液离心后过 0.45 μm滤膜,待测液 Cl -、NO3-、SO42-采用离子色谱同时测定。结果表明,离子色谱法测定 3种离子线性范围均为 0.2~ 20 mg/L;方法检出限 Cl -为0.18 mg/kg,NO -3为 0.12mg/kg,SO 42-为 0.38 mg/kg。3种离子 6次测定结果相对标准偏差均 <5%;加标回收率90.6%~104%;11种不同地点的盐碱土土壤水溶性盐浸提液中 Cl -、NO3-、SO42-的测定结果分别与电位滴定法、连续流动分析仪法、硫酸钡质量法测定数值之间具有较好的相关性。本方法的检出限、准确度、精密度能满足盐碱土土壤水溶性 Cl -、NO3-和 SO 42-离子含量的同时测定,省时省力。