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  • 2023年, 12卷, 第04期
    刊出日期：2024-06-19
      
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  • 黑土区典型小流域土壤物理特性空间分异及其与水土保持措施的关系
    李未, 张春山, 胡伟, 张兴义
    2023, 12(04): 353-362.
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    土壤物理性质是评价土壤结构及功能的重要指标，探究水土保持措施对小流域土壤物理性质的影响，有助于为生态环境建设和防蚀措施布设提供理论依据。本研究以黑龙江省拜泉县通双小流域为对象，通过田间采样，选取土壤容重、土壤田间持水量、土壤饱和含水量、土壤水稳定性大团聚体含量（WR_(0.25)）和平均重量直径（MWD）5种土壤物理性质，运用经典统计学、地统计学和信息熵等方法，分析土壤物理性质的空间分异特征，研究水土保持措施（梯田、等高垄作、乔木林、草地和灌木林）与土壤物理性质的相关性。研究结果表明：通双小流域表层土壤容重、田间持水量、饱和含水量和MWD属于中等变异，而土壤WR_(0.25)属弱变异。各土壤物理性质具有中等强度的空间自相关性，在空间上呈斑块状或带状分布。信息熵结果表明，各土壤物理性质与水土保持措施间存在空间相关性，排序依次为土壤容重、土壤田间持水量/土壤饱和含水量、MWD和WR_(0.25)。不同水土保持措施间土壤物理性质存在显著差异，乔木林的土壤容重显著高于梯田、等高垄作和灌木林，而土壤水分含量显著低于梯田、等高垄作和灌木林；草地的土壤WR_(0.25)含量和MWD显著高于梯田和等高垄作。
  • 黑土区种养结合型循环农业模式探究-以海伦市为例
    雷琬莹, 滕培基, 李娜
    2023, 12(04): 363-372.
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    种养结合型循环农业能有效发挥种植业和畜禽养殖业优势，一定程度上减少资源浪费和环境污染。东北黑土区地处冷凉干旱区，农业生产活动受气候影响显著，该区域内农业资源利用率较低、资源再利用成本较高，严重制约了区域经济发展，开展种养结合型循环农业模式可最大限度加快农业系统内物质循环，实现区域经济效益最大化。本文首先充分总结了东北黑土区内不同种养结合循环农业模式的特点，对比分析了不同模式下的生态和经济效益，再以位于松嫩平原北部厚层黑土区的海伦市为代表，结合持续高效节粮型种养循环农业模式的实际需求，重点阐述了海伦市开展种养结合型循环农业的发展历程，对比分析了传统农业生产模式与循环农业模式的经济效益，提出了海伦市种养结合循环农业的未来发展建议，以期为持续提高黑土生态系统生产力，保障黑土资源永续发展和利用提供参考依据，为东北黑土区循环农业发展提供借鉴。
  • 氮肥对大豆根际土壤微生物群落和代谢的影响
    高瑞敏, 严君, 邹狮, 韩晓增, 邹文秀, 陈旭, 陆欣春, 杨舒纯, 许梦琪
    2023, 12(04): 373-384.
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    探究不同施氮水平下大豆根际固氮微生物群落和代谢差异，对于合理有效的调控根际生态系统、提高土壤养分利用效率等具有重要意义。采用土壤代谢组学和高通量测序技术，研究了不同施氮处理对大豆根际土壤代谢产物与固氮微生物群落结构的影响。结果表明，无氮和施氮处理下大豆根际土壤代谢产物以及土壤固氮菌群落结构差异显著；共检测到29种差异代谢物，包括有机酸、聚酮类化合物、脂肪酰基类化合物、有机含氮化合物等物质；施氮促进大多数代谢物含量上调，且以有机酸及其衍生物含量最高，而下调代谢物仅1种为脂肪酰基类化合物。差异代谢物通路分析表明，差异代谢产物主要富集在氨基酸合成与碳水化合物代谢等途径；此外，施氮处理显著改变固氮微生物群落结构组成，与无氮处理相比大豆根际土壤中慢生根瘤菌属（Bradyrhizobium）、固氮氢自养单胞菌属（Azohydromonas），弗兰克氏菌属（Frankia）以及中华根瘤菌属（Sinorhizobium）等相对丰度显著下降。相关性分析表明根际优势固氮菌慢生根瘤菌属、固氮氢自养单胞菌属以及弗兰克氏菌属同大多数上调代谢物呈显著负相关关系，同下调差异代谢物呈显著正相关关系；中华根瘤菌属同大多数上调代谢物呈显著负相关关系。施氮可能通过影响根系分泌物，从而直接或间接对根际土壤固氮微生物群落结构产生影响。研究结果为不同氮肥处理对大豆根际土壤微生物群落及代谢产物的影响提供了理论基础。
  • 长期不同施氮量对黑土农田土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响
    牛明芬, 黄彬, 苗贺, 陈欣, 鲁彩艳, 朱向明
    2023, 12(04): 385-392.
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    土壤固定态铵作为重要的氮素形态，在土壤保氮和供氮方面发挥着关键作用。为了探究化肥长期施用条件下，不同施氮量对土壤固定态铵含量和最大固铵能力的影响，依托中国科学院海伦市前进乡胜利村20年化肥不同施氮量试验，以不施肥作为对照处理（N0P0K0），设置了100 kg(N)·hm~(-2)(N1)、160 kg(N)·hm~(-2)(N2)、220 kg(N)·hm~(-2)(N3)和280 kg(N)·hm~(-2)(N4)4个施氮量处理，系统研究了化肥施用20年后，不同施氮量对秋季土壤固定态铵含量的影响；同时对田间土壤样品进行3天室内培养试验，定量分析了不同施肥处理土壤的最大固铵能力。结果表明，化肥施用20年后，不同施氮量对土壤固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量的影响均不显著，但不同土层间秋季土壤的固定态铵含量、最大固铵能力和固铵容量明显不同。0～20 cm土层秋季土壤固定态铵含量显著高于20～100 cm各土层固定态铵含量，不同处理土壤的最大固定态铵含量和固铵容量均随着土层深度的加深而显著增加；秋季土壤固定态铵占全氮的比例变化在11.8%～23.2%之间，土壤固铵容量占全氮的比例变化在24.5%～74.5%之间，说明东北黑土农田土壤具有较高的固定态铵含量和固铵容量，土壤固定态铵作为重要的“潜在有效氮素过渡库”，其在黑土农田土壤保氮和供氮中的作用不容忽视。
  • 有机培肥影响土壤团聚体形成与稳定的研究进展
    冯浩亮, 韩晓增, 陆欣春, 陈旭, 严君, 邹文秀
    2023, 12(04): 393-400.
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    土壤团聚体是土壤生态系统中重要的组成部分，它的形成与稳定过程影响着土壤的物理、化学以及生物学性质，对于土壤结构形成、养分赋存状态也有着重要影响。长期有机培肥能够提高土壤有机质含量，通过为土壤团聚体的形成提供胶结物质，进而促进其形成与稳定过程，是土壤肥力提高和土壤结构改良的重要途径之一。为阐明有机培肥措施对于土壤团聚体形成与稳定机制的影响，本文总结了土壤团聚体结构稳定性、固碳、养分赋存以及微生物变化对该措施的响应，讨论了有机培肥措施与团聚体不同过程之间的联系。长期有机培肥措施能够加快团聚体形成周期，增强团聚体稳定性，增加团聚体养分赋存的总量，提高养分有效性。土壤团聚体形成与稳定过程、机制及养分赋集过程的微生物驱动机制仍缺乏研究，在未来的研究中建议加强多尺度、多要素耦合研究，揭示团聚体对土壤有机培肥响应的过程与机理。
  • 油稻稻三熟制下作物产量和土壤碳氮含量对不同培肥措施的响应
    李亚贞, 陈明, 肖小军, 黄天宝, 韩德鹏, 熊文, 许煜峰, 夏晶, 周莺, 万长艳, 黄建清, 肖国滨
    2023, 12(04): 401-410.
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    油-稻-稻模式下土壤的集约化程度高，且较高的作物产量对土壤肥力要求较高。因此，研究合理的有机培肥措施对于指导三熟制下的作物产量提升意义重大。本研究通过田间定位试验，分别设计了油菜季不施有机物料（CK）、施猪粪（PM）和施生物质炭（BC）3个处理，比较了2018和2019年的作物产量、土壤微生物量碳（SMBC）、土壤微生物量氮（SMBN）和可溶性有机碳（SDOC）和可溶性有机氮（SDON）含量的变化，并探讨了土壤碳氮指标与作物产量的相关关系。结果表明：PM和BC均可以显著提升作物产量。与CK处理相比，PM和BC处理下2018和2019年三季总产量分别提高了8.9%～13.8%,10.3%～15.1%，且BC处理显著高于PM处理（P <0.05）。同时，PM和BC处理土壤微生物量碳和氮和可溶性碳和氮含量均显著高于CK处理，但BC和PM处理间则无显著差异。结合拟合方程的参数表明，土壤微生物量氮含量与三季作物总产量的相关系数较高。因此，在三熟制模式下，施用猪粪和生物质炭均可以提高作物产量和土壤碳氮含量，且土壤微生物量氮含量是提升作物产量的关键指标。
  • 长江中下游稻油轮作区氮肥运筹对土壤肥力和油菜产量的影响
    陈国徽, 张颂, 陈艳芳, 高冰可, 车品高, 陈俊松, 杜红霞, 吕淑珍, 曹国军
    2023, 12(04): 411-419.
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    通过探究不同氮肥处理对土壤肥力和油菜产量的影响，以明确长江中下游稻油轮作区冬油菜最佳氮肥运筹。本研究分别设置了常规施肥（CK）、NPK化肥前氮后移（CR）、前氮后移基础上增施硼砂（CRB）和70%NPK化肥+30%有机肥（CM）共4个施肥处理，分别测定不同氮肥处理下土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾等养分含量和油菜的产量及其农艺性状。结果表明：(1)与常规施肥相比，氮肥运筹并未显著影响土壤pH值、有机质和有效磷含量；不同氮肥运筹均显著提升了土壤全氮含量（1.67%～7.99%,P <0.05）;CM处理显著提高土壤碱解氮含量，增幅12.5%(P <0.05);CR和CRB处理土壤速效钾含量分别显著增加了18.5%和11.6%(P <0.05)。(2)与常规施肥相比，氮肥运筹CR、CRB和CM油菜菜籽产量分别提高26.1%、34.8%和26.8%，但处理间差异不显著。此外，各优化施氮处理对油菜株高、一次有效分枝数、分枝部位和单株有效角果数无影响；但CRB处理的油菜每果粒数显著增加了22.7%(P <0.05)。相关性分析表明，油菜菜籽产量与土壤全氮含量呈极显著正相关关系（r=0.681,P <0.01）；同时，也与株高（r=0.638,P <0.01）和一次有效分枝数（r=0.658,P <0.01）呈极显著正相关关系。研究结果表明，优化施氮有利于改善土壤肥力和促进油菜生长，是提高产量的主要原因。综合土壤肥力和油菜产量因素，有机无机肥配施效果最好，可在长江中下游稻油轮作区冬油菜季推广应用。
  • 有机肥施用对粉葛干物质和养分积累与分配的影响
    王斌强, 黄尚书, 林小兵, 王馨悦, 成艳红, 黄欠如, 叶常茂, 李坤, 何绍浪
    2023, 12(04): 420-428.
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    为探究施用有机肥对粉葛干物质和养分积累与分配的影响，设置单施化肥（CK）、单施有机肥（OM）和50%化肥+50%有机肥（CM）3个处理，分析粉葛不同生育期下各器官干物质和养分积累量及分配比例的变化。结果表明：伸长期、膨大期干物质、养分总积累量表现为OM、CM处理显著低于CK（伸长期磷除外），采收期不同处理干物质和养分积累量差异不显著；与CK相比，含有机肥处理（OM、CM）虽显著降低了采收期分枝和叶片中积累的氮（N）、磷（P）、钾（K）养分含量（P <0.05），但使采收期块根干物质分配比例提高了8.53%～12.5%。含有机肥处理能够为粉葛中后期持续供应养分，提高粉葛块根干物质和养分积累量，从而提高块根产量，尤以CM处理最佳。
  • 整合分析秸秆还田对中国主要粮食作物氮肥利用率的影响
    张天尧, 吴泽璐, 卫正宇, 柴如山, 王智, 马超
    2023, 12(04): 429-438.
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    秸秆还田是提高作物氮肥利用率的有效途径之一。但由于作物的氮肥利用率受到环境条件和管理方式的影响，且多数研究只在某一特定区域或条件下进行，对于全国不同区域秸秆还田对氮肥利用率影响的研究缺乏系统分析和比较。为了探明我国农田主要粮食作物氮肥利用率对秸秆还田的响应及其关键调控因素，基于77份文献的数据，开展了整合分析（Meta-analysis）。结果表明，与秸秆不还田相比，秸秆还田条件下NUE（氮肥利用率）和PFPN（氮肥偏生产力）的效应值分别显著增加10.0%和6.14%(P <0.05)。秸秆还田方式是影响NUE效应的关键调控因子，覆盖还田NUE提升幅度是翻压还田提升幅度的2倍左右。土壤全氮、土壤酸碱性及气候类型是秸秆还田调控PFPN的关键因子。当土壤全氮含量> 1.25 g·kg-1或在中性土壤条件下时，PFPN提升幅度显著高于该因子的其他水平。在亚热带季风气候和温带季风气候条件下，秸秆还田对PFPN提升效果显著。回归分析发现，秸秆还田对PFPN的影响因土壤全氮含量上升而提高（P <0.05）；随土壤pH的增加而先上升后下降；年均温和降雨量与PFPN之间均呈非线性相关关系（P<0.000 1）。秸秆还田可以显著提高我国主要粮食作物的氮肥利用率，但不同表征指标对于秸秆还田的响应程度及其关键调控因素存在显著差异。
  • 矿物源调理剂对南方酸性镉污染水稻农田的修复作用
    林小兵, 郭乃嘉, 雷礼文, 陈国钧, 胡秋萍, 万长艳, 周琦娜, 肖秋云, 武琳, 周利军
    2023, 12(04): 439-447.
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    为验证土壤调理剂在江西新余酸性镉（Cd）污染稻田上的应用效果，采用田间小区试验，研究了以牡蛎壳、石灰石等为原料的5种矿物源调理剂对土壤Cd、水稻产量及各部位中Cd含量的影响。结果表明：与对照相比，施用矿物源调理剂使土壤pH上升了1.17～1.69个单位，阳离子交换量增加了13.1%～41.2%；土壤有效态Cd含量降低了0.25%～18.8%；水稻根系、茎秆、叶片、谷壳和糙米中Cd含量分别显著降低了4.81%～48.0%、44.7%～84.9%、38.5%～76.9%、45.8%～79.2%和43.4%～75.5%，水稻产量增加了0.81%～17.9%。水稻不同部位中Cd富集系数表现为：根系>茎杆>叶片>糙米>谷壳，进入水稻体内的Cd主要富集在根系、茎杆和叶片部位。水稻各部位中Cd含量与土壤有效态Cd含量呈极显著正相关关系（P <0.01），而与土壤pH呈极显著负相关关系（P <0.01）。矿物源调理剂通过降低土壤Cd活性，可阻控Cd进入水稻迁移与富集，且能增加水稻产量。
  • 湿润冷凉区秸秆碎混还田对玉米抗倒伏能力的影响
    马悦, 刘胜群, 刘禹泽, 刘升芹, 代明媚, 王思敏, 刘君仁
    2023, 12(04): 448-457.
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    东北低温湿润冷凉区黑土黏重易增加玉米倒伏发生风险，秸秆碎混还田技术可改善土壤物理性状，是此区广泛应用的秸秆还田技术，但秸秆碎混还田对玉米倒伏的影响尚不明确。因此，本研究在吉林省东部湿润冷凉区，通过分析秸秆碎粉还田条件下6个品种玉米灌浆期的根倒力矩（Rfm）、茎秆抗倒伏指数、总根数、气生根数、基部第三伸长节间的横向压碎强度以及成熟期玉米产量等指标，探析湿润冷凉区秸秆还田对玉米根倒伏和茎倒伏抗性的影响。研究结果显示，与秸秆未还田相比，秸秆碎粉还田条件下供试玉米的根倒力矩（Rfm）提高了14.9%，茎秆抗倒伏指数提高了5.34%，气生根数量增加了5.4%，田间倒伏发生率降低1.13%，德美亚1号和雁玉1号的产量分别显著增加了3.5%和3.6%。相关分析表明，Rfm与气生根数量呈显著正相关关系，茎秆抗倒伏指数与基部第三伸长节间横向压碎强度呈显著正相关关系，表明秸秆碎粉还田条件下玉米根倒力矩和茎秆抗倒伏指数的提高与气生根数量和基部第三伸长节间横向压碎强度的增加有关。秸秆碎粉还田可有效提高东北湿润冷凉区部分品种玉米的抗根倒伏和茎倒伏能力。
  • 25个燕麦饲草品种在兴安盟地区种植的产量比较研究
    温丽, 张连奎, 徐兴健, 孙乌日娜, 高欣梅, 福英, 其格其, 毕盛楠, 李凤娇, 候伟峰, 赵力兴, 姜昕禹
    2023, 12(04): 458-467.
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    为筛选出适宜在兴安盟地区种植的燕麦饲草品种，对25个燕麦品种的物候期、不同刈割时期草产量进行品种比较试验。结果表明，燕麦品种生育期为70～87 d，孕穗期鲜草产量为18.3～68.2 t·hm~2、干草产量为2.9～8.0 t·hm~(-2)；抽穗期鲜草产量为27.6～72.4 t·hm~(-2)、干草产量为4.8～8.1 t·hm~(-2)；开花期鲜草产量为38.8～76.2 t·hm~(-2)、干草产量为6.7～14.8 t·hm~(-2)；乳熟期鲜草产量为32.4～87.0 t·hm~(-2)、干草产量范围为7.4～22.2 t·hm~(-2)，品种之间存在显著差异（P<0.05）。综合分析试验结果得出，孕穗期和抽穗期收获干草可以种植坝莜3号，开花期收获干草可以种植远杂1号和坝莜18号，乳熟期收获干草可以种植张莜13号、定燕2号和GL381。
  • 杀线植物资源防治植物寄生线虫病的作用机制及其应用
    谢倚帆, 王旋, 韦柳利, 黄铭慧, 常豆豆, 王从丽, 姜野, 于镇华, 李春杰
    2023, 12(04): 468-476.
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    我国植物寄生线虫病已经发展成仅次于真菌病害的第二大植物病害，防治难度极大。随着我国农业可持续发展的需求，一些高毒高效化学农药不断被禁用，导致可供选择化学杀线虫剂的产品非常有限，进而杀线植物资源备受广大线虫学者的关注。本文综述了具有杀线虫作用的植物资源，如根系分泌物、组织提取物等活性物质，对植物寄生线虫的作用机制及生产实践中对这些资源的应用情况，并针对目前存在的问题和对未来的研究趋势提出了展望，以期为具有杀线虫作用的植物及其资源的开发和应用提供材料、思路和理论依据。