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  • 2021年, 10卷, 第04期
    刊出日期:2024-06-19
      

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  • 宋露, 何明良, 刘颖湘, 卜庆云, 李秀峰, 王臻昱, 田晓杰
    2021, 10(04): 363-372.
    水稻粒型是重要的农艺性状之一,包括粒长、粒宽、粒厚和长宽比。成熟的种子由胚、胚乳、种皮(果皮)构成,他们分别由受精卵、中央细胞和母体珠被发育而来。因此,种子大小由母体和合子组织等因素协调控制。而水稻种子最外层的颖壳是禾本科植物特有的器官,它为水稻种子的生长设置了一个最大的上限。目前多个信号途径通过调控水稻颖壳的发育调控水稻粒型,主要包括:泛素-蛋白酶体途径、G蛋白信号途径、丝裂原激活蛋白激酶信号途径、植物激素和转录因子等调控途径。将粒型的基础研究转化为实践应用,对于作物产量的提高具有十分重要的意义。本文总结了水稻粒型调控研究进展,重点评述了近年来新发现的几种调控因子的遗传和分子机制。
  • 龙静泓, 雷琬莹, 李娜, 滕培基, 韩晓增, 何朋, 李禄军
    2021, 10(04): 373-384.
    土壤团聚体为有机碳提供物理保护,是土壤碳固存和稳定的主要场所。团聚体内有机碳的数量和化学结构对评价有机碳的稳定性至关重要。以1985年建立在黑龙江海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的不同土地利用方式长期定位试验(农田、草地、林地和裸地)为研究对象,采用团聚体分级和傅里叶红外光谱技术,研究了长期不同利用方式对黑土团聚体内有机碳的分布和化学光谱结构特征的影响。结果发现,与对照农田相比,经过35年不同土地利用方式后,土壤总有机碳和全氮含量、团聚体稳定性及团聚体内有机碳的化学官能团相对峰面积发生不同程度变化。草地和林地处理提高了土壤有机碳含量和碳活性官能团的相对峰面积,草地处理> 0.25 mm粒径团聚体质量分数最大,团聚体稳定性最高。裸地与农田相似,土壤碳氮含量和有机碳活性官能团相对峰面积较低,土壤团聚体以<0.25 mm粒径为主,团聚体稳定性也较低。进一步比较了干筛和湿筛两种筛分方法得到的土壤团聚体的力稳性与水稳性,发现与农田相比,草地显著提升了土壤团聚体的力稳性和水稳性,林地团聚体的力稳性显著降低,裸地团聚体的水稳性显著降低。相关性和主成分分析表明,草地和林地处理主要为1 420 cm~(-1)和2 920 cm~(-1)的活性碳组分官能团,而农田和裸地处理主要为1 630 cm~(-1)稳定性的芳香族官能团。退耕还林还草是提升黑土团聚体固碳能力的有效措施,其通过增强土壤团聚体的稳定性改善土壤结构,提高土壤团聚体内有机碳的数量和稳定性化学官能团的相对比例,增加土壤的固碳能力。大团聚体内碳的活性官能团相对峰面积对不同土地利用方式的响应更敏感,对提高土壤有机碳含量的贡献更大,可作为反映土壤有机碳变化的敏感指标。
  • 张志明, 李禄军
    2021, 10(04): 385-394.
    为了分析我国科技工作者发表在国内期刊有关土壤团聚体研究的主要成果,使用CNKI中国学术期刊网络出版总库高级检索功能对团聚体/土壤团聚体进行检索,时间跨度设定为1990-2019年,并利用CNKI的计量可视化分析功能对检索结果进行了分析。通过年度发文量来看,我国关于土壤团聚体的研究分为两个阶段:1990-2004年为缓慢发展阶段;2005-2019年为快速发展阶段。通过统计研究机构和作者发文量关系显示,西北农林科技大学和南京农业大学拥有较强的研究实力。文章引用率显示中国科学院系统的科研单位发表的文章平均引用率最高,说明中国科学院系统科研单位的研究水平较高。分析土壤团聚体相关研究主题和关键词发现,围绕土壤有机质、土壤肥力、农艺措施和土壤物理属性的研究始终是我国学者开展土壤团聚体研究的重要主题,且保持快速增加趋势。与基于Web of Sciences文献计量分析的核心研究内容一致。而针对土地利用方式和土壤侵蚀与团聚体关系方面的研究近些年呈下降趋势,最值得关注的是针对土壤改良和土壤微生物的研究在2015-2019年呈爆发式增长。总体而言,在土壤团聚体的研究中围绕土壤有机质/碳的研究始终是最重要的主题,同时土壤团聚体的研究也开始转向环境和生态科学领域,土壤改良和土壤团聚体的生物学过程逐渐成为土壤团聚体研究的新热点。
  • 张愉飞, 隋跃宇, 陈一民, 于贺, 焦晓光
    2021, 10(04): 395-403.
    为探讨秸秆还田对氮肥利用效率的影响,试验采用裂区设计,设置主区为无秸秆添加、秸秆添加菌剂(还田量7 500 kg·hm~(-2)),副区4个施氮水平分别为N0 (0 kg·hm~(-2))、N135 (135 kg·hm~(-2))、N180 (180 kg·hm~(-2))、N225(225 kg·hm~(-2)),测定玉米的产量,分析其氮肥利用效率。研究结果表明,与无秸秆添加相比,秸秆还田后,玉米生育期内各施氮水平土壤碱解氮含量、土壤有机质含量均较高,土壤全氮在N180、N225处理时较高,但土壤碱解氮、土壤全氮、土壤有机质均未达到显著差异水平;秸秆还田玉米产量在N180处理下最高,在N225处理下,较无秸秆添加增加了11.0%;秸秆还田在N180处理时,氮肥农学利用效率及氮肥利用率最高;在N135处理下,氮肥偏生产力最高,随着施氮量的增加氮肥偏生产力呈下降趋势,下降幅度为12.4%~37.2%。综上,秸秆还田在N180处理时对玉米生产有利。
  • 宋惠洁, 朱莉英, 杨延安, 胡丹丹, 胡惠文, 柳开楼
    2021, 10(04): 404-411.
    赣东北地区的芋头-水稻轮作发展迅速,但较高的有机肥投入和持续的秸秆还田对土壤团聚体碳钾的影响程度还不明确,因此,亟需开展芋头-水稻轮作不同年限下土壤团聚体碳钾分配机制方面研究,为芋头-水稻轮作模式科学施肥提供理论依据。试验于2020年在江西省上饶市铅山县湖坊镇进行,分别选取芋头-水稻轮作1年、3年、5年、10年的田块,以只种植一季水稻的田块(CK)为对照,测定其土壤肥力、土壤中各团聚体组分及各组分团聚体中有机碳、全钾和速效钾含量,并进一步分析团聚体组分中有机碳与速效钾的相关关系。结果表明,芋头-水稻轮作可以改善土壤酸化程度,提高土壤肥力,且土壤肥力随轮作年限的延长呈上升趋势。不同轮作年限能改变土壤中各团聚体组分的比例,随着轮作年限的延长,>2 mm大团聚体比例不断增加,在轮作5年时显著高于CK处理。> 2 mm,0.25~2 mm,0.053~0.25 mm团聚体中有机碳浓度随轮作年限的延长呈上升趋势,在轮作10年时达到最大,较CK处理分别显著提高了18.6%、40.9%、29.9%。与CK处理相比,> 2 mm团聚体中全钾含量在轮作5年时显著增加,较CK处理显著增加了13.6%,随着轮作年限的延长持续增加,但增加幅度较小;速效钾含量在轮作3年时显著增加,至轮作10年时,较CK增加了2.24倍。相关分析表明,>2 mm团聚体中有机碳与速效钾含量呈显著正相关关系,结合线性方程的斜率发现,当> 2 mm团聚体中的有机碳浓度增加0.10 g·kg~(-1),速效钾含量提高3.30 mg·kg~(-1)。因此,芋头-水稻轮作可以提升我国赣东北地区土壤肥力,提高土壤中大团聚体的比例及有机碳的含量,进而促进土壤钾素的积累,满足作物对钾素的需求。
  • 侯慧芝, 张绪成, 马一凡, 方彦杰, 王红丽, 于显枫, 张国平, 雷康宁
    2021, 10(04): 412-421.
    探明立式深旋耕作及地膜覆盖对西北黄土高原半干旱区种植党参土壤物理性状和耗水特征的影响,可为半干旱区党参高产栽培技术提供理论依据。采用随机区组设计,于2017年设置立式深旋40 cm覆膜(VTM)、立式深旋40 cm无覆膜(VT)、传统旋耕15 cm覆膜(RTM)和传统旋耕15 cm无覆膜(RT) 4个处理,测定党参收获后0~40 cm土壤容重、饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度、毛管孔隙度和产量等指标,计算各生育阶段耗水量、耗水强度、耗水模系数、党参生长速率和耗水效率等指标,明确立式深旋耕作和覆膜对党参土壤物理性状和耗水特性的影响。结果表明:与传统旋耕相比,立式深旋耕作显著降低了0~40 cm的土壤容重,地膜覆盖条件下降低了8.7%~9.6%,无覆膜条件下降低了8.1%~9.4%;相应地显著提高了土壤总孔隙度、毛管孔隙度、饱和含水量和毛管含水量。在党参拉蔓期到块根增长期,立式深旋耕作提高0~300 cm土层土壤耗水量、耗水模系数和耗水速率,分别为6.1~8.8 mm、3.2%~8.5%和9.6%~15.2%;地膜覆盖分别提高8.1~18.4 mm、6.8%~37.1%和13.6%~45.7%。在党参苗期到结果期,立式深旋耕作提高生长速率和耗水效率分别为29.6%~75.1%和21.4%~59.8%;地膜覆盖分别提高21.6%~67.7%和16.7%~64.8%。立式深旋耕作的党参块根产量和水分利用效率分别提高21.3%~34.4%和14.1%~28.3%,地膜覆盖分别提高18.9%~31.8%和11.8%~25.7%。因此,立式深旋耕作可降低土壤容重、提高土壤饱和含水量、毛管含水量、总孔隙度和毛管孔隙度。立式深旋耕作结合覆膜可提高拉蔓期到块根增长期0~300 cm土层土壤耗水、耗水模系数和耗水速率,提高苗期到结果期党参生长效率和耗水效率,使党参块根产量和水分利用效率明显提高。所以,立式深旋耕作和覆膜结合是适宜于西北黄土高原旱地党参种植的耕作技术。
  • 陈亚茹, 王均宜, 赵正雄, 林云红, 熊茜, 甘影秋, 李丽华
    2021, 10(04): 422-429.
    为了探索出更有效的基肥施用方式,以烤烟品种K326为材料通过田间试验研究了条施、环施和拌塘三种基肥施用方式对烤烟农艺性状、干物质和钾素累积及产量和品质的影响。结果表明,拌塘处理烟株团颗期株高比条施和环施处理分别高14.8%和7.27%,成熟期株高、最大叶长、最大叶宽和茎围均显著高于条施处理,成熟期干物质累积量分别比环施和条施处理高1.68%和3.14%,烟株钾素累积量比环施和条施处理分别高0.75%和6.65%,烟叶产量产值最高,初烤烟叶总糖、还原糖、钾含量及钾氯比均高于条施和环施处理。综合而言,拌塘施肥能够促进烟株的早生快发,改善烟株钾素营养,提高烟叶产质量,是一种更有效的基肥施用方式。
  • 刘广才, 马彦, 姚学竹, 于涛, 袁容敏, 许德蓉
    2021, 10(04): 430-439.
    采用田间试验研究了陇中沿黄灌区胡麻宽幅匀播条件下的肥料适宜用量。结果表明:氮磷钾配施可使宽幅匀播胡麻显著增产,增产的原因主要是增加胡麻单株分枝数和单株果数,提高单株产量。随着氮、磷、钾施用量分别由75.0 kg·hm~(-2)、37.5 kg·hm~(-2)和22.5 kg·hm~(-2)增加到225.0 kg·hm~(-2)、112.5 kg·hm~(-2)和67.5 kg·hm~(-2),宽幅匀播胡麻氮、磷、钾肥料利用率分别由35.3%、26.6%和21.4%降低到15.8%、11.1%和9.5%;氮、磷、钾肥料农学效率分别由9.4 kg·kg~(-1)、21.3 kg·kg~(-1)、7.9 kg·kg~(-1)降低到4.1 kg·kg~(-1)、9.0 kg·kg~(-1)、3.6 kg·kg~(-1)。在N 150、P_2O_5 75和K_2O45 kg·hm~(-2)施肥水平下,有利于实现胡麻高产(3 003 kg·hm~(-2)),氮、磷、钾肥料利用率分别为:28.3%、17.0%和16.5%,氮、磷、钾肥料农学效率分别为7.5 kg·kg~(-1)、13.5 kg·kg~(-1)和5.9 kg·kg~(-1)。宽幅匀播胡麻氮、磷、钾缺素区相对产量分别为62.0%、66.2%和91.1%,氮、磷、钾施肥依从度分别为38.0%、33.8%和8.9%,表明该区域缺氮、少磷、钾丰富,磷、氮养分是限制宽幅匀播胡麻生产的最主要因子。该区域宽幅匀播胡麻氮(N)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)最佳施肥量分别158.8 kg·hm~(-2)、85.0 kg·hm~(-2)和44.4 kg·hm~(-2),N∶P_2O_5∶K_2O=1∶0.54∶0.28。
  • 王亚宁, 程振国, 郭力莉, 褚屿, 叶霞, 陈亮
    2021, 10(04): 440-448.
    本研究以油葵为材料,通过田间小区试验,探究玉米秸秆分别与尿素、褐煤基有机肥联施调控碳氮比还田后对土壤肥力及油葵生长的影响。结果表明:与单施玉米秸秆(CK)相比,玉米秸秆+尿素(T1)、玉米秸秆+褐煤基有机肥(T2)显著提高了土壤氮、磷、钾含量,其中现蕾期氮含量分别提高了13.3%和5.6%,钾含量均提高了10.0%,T1、T2在现蕾期和收获期的磷含量分别提高了10.5%和12.4%,另外,T1、T2收获期土壤有机碳含量显著提高15.0%和31.0%;土壤微量元素中硼含量显著增加,而显著降低锌、铁含量;重金属含量中,T2显著降低了砷、镉含量,而T1、T2铅含量均显著提高,可能与微生物活动有关;油葵生物学性状中,株高分别显著提高了9.2%和13.8%,根鲜重分别显著增加了21.2%和17.0%,产量分别显著提高了12.1%和17.4%。由此可见,玉米秸秆调控碳氮比后施用能提高土壤肥力并促进油葵生长,并且配施褐煤基有机肥效果优于尿素。
  • 邓健睿, 杨艳波, 娄婧, 梁陈涛, 温慧, 井丽欣, 王文杰, 何兴元
    2021, 10(04): 449-459.
    林分类型间土壤理化性质的差异一定程度上决定着森林土壤质量和水土保持功能,是土壤质量评价及森林生态功能提升的关键,然而,辽河上游尚缺乏类似研究。本研究选取该区域黑皮油松纯林、落叶松纯林、樟子松纯林、针叶混交林和针阔混交林等5种典型人工林进行野外样方调查和土壤样品采集。共测定了14个土壤理化性质指标,对不同林分进行差异比较,并综合构建土壤质量评价指标。结果表明:不同林分土壤理化性质差异显著,樟子松林土壤最大蓄水量(36.6%)、毛管持水量(34.3%)和田间持水量(34.3%)均显著高于其他林分类型,土壤物理性质最优,拥有良好的土壤孔隙性和持水能力;黑皮油松林土壤碱解氮(85.2 mg·kg~(-1))、全磷(0.18 mg·kg~(-1))、速效磷(26.9 mg·kg~(-1))、总孔隙度(43.9%)和含水量(10.7%)均显著低于其他林分类型,土壤养分状况较差,肥力较差,土壤孔隙性不佳。5种林分的土壤质量指数(SQI)介于0.11~0.76之间,整体较低,中等土壤质量以上的占58.6%;林分间差异表现为樟子松林(0.52)>落叶松林(0.45)>黑皮油松林(0.44)>针叶混交林(0.42)>针阔混交林(0.41)。上述结论说明,基于关键种的林分土壤理化性质调整提升具有可行性,在对未来辽河上游林分土壤相关生态服务功能评价时,需要充分考虑林分差异:对于针叶树种,建议优先使用樟子松、适量使用落叶松并限制使用黑皮油松;从森林类型来讲,更提倡针阔混交林,尤其是种植松栎混交林。
  • 董欣欣, 孙保亚, 宋雪英, 郭志磊, 刘彦, 王月
    2021, 10(04): 460-466.
    为探究不同钝化剂对潮棕壤镉(Cd)污染的原位钝化效应,选择Cd污染潮棕壤作为供试土壤,玉米为模式作物,分别用石灰、海泡石、有机肥、腐植酸和炭基蚕沙作为钝化材料,研究不同钝化剂对土壤pH和有效镉含量、玉米植株(籽粒和茎叶) Cd含量和产量的影响。结果表明:施用不同钝化剂均显著降低了土壤有效Cd含量,石灰、海泡石、炭基蚕沙、有机肥和腐殖酸使土壤中有效Cd含量分别显著降低26.1%、22.7%、21.6%、18.2%和17.0%;同时显著抑制玉米籽粒对Cd的吸收,有机肥、海泡石、石灰、炭基蚕沙和腐殖酸玉米籽粒中Cd含量比对照分别显著降低80.4%、72.5%、62.7%、49.7%和49.2%;石灰和海泡石均显著提高了土壤pH值,分别提高了0.5和0.4个单位;与对照相比,有机肥使玉米产量提高8.51%,石灰、海泡石对玉米产量无影响。在田间自然条件下,综合考虑钝化剂的钝化效果和农作物的产量指标,以海泡石、石灰或有机肥作为Cd污染潮棕壤的农田钝化剂较好。
  • 林逸凡, 林春野, 刘希涛
    2021, 10(04): 467-473.
    潜在生态风险指数(PERI)已广泛用于评价土壤重金属污染潜在生态风险,但以往采用了针对淡水湖泊沉积物的重金属毒性效应因子。本研究基于上地壳、土壤、淡水、维管植物、人体中的元素丰度,参照瑞典学者H?kanson的方法,估算和建议了针对土壤重金属污染生态风险评价的毒性效应因子。As、Cd、Co、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Sb、Zn的毒性效应因子分别为15、30、12、10、6、40、7、7、15、1。提出了上述10种重金属土壤污染潜在生态风险评价分级体系:PERI <160、160≤PERI <320、320≤PERI <640、640≤PERI分别代表低、中、高、非常高潜在生态风险。案例验证表明,该毒性效应因子和潜在生态风险评价分级体系适合土壤重金属污染潜在生态风险评价。