不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响

为探讨长期不同秸秆还田方式对旱地红壤细菌群落、有机碳矿化及玉米产量的影响,基于中国科学院鹰潭红壤生态实验站设置的不同秸秆还田方式长期定位试验(9 a),选取不施肥(CK)、单施化肥(N)、化肥+秸秆(NS)、化肥+秸秆猪粪配施(NSM)和化肥+生物质炭(NB)这5个处理,通过高通量测序技术研究旱地红壤细菌多样性和群落结构差异,揭示了细菌群落对土壤有机碳矿化和玉米产量的影响机制.结果表明:①不同秸秆还田处理下,红壤化学性质发生显著变化,其中NSM处理对旱地红壤肥力的综合提升效果最好,并显著提高了玉米产量.②相比于CK和N处理,秸秆还田处理均提高了细菌多样性.主成分分析发现,秸秆还田处理改变了土壤细菌群落结构.③秸秆还田处理提高了土壤有机碳矿化能力,NSM处理的土壤有机碳矿化速率和累积矿化量最高.④相关性分析表明土壤AN/AP比值显著改变了细菌群落结构,结构方程模型结果表明,土壤AN/AP比可能通过影响土壤细菌多样性和群落结构,间接提高了土壤有机碳矿化能力和玉米产量.本研究结果为协同提升旱地红壤生物多样性和耕地地力水平,保障健康红壤生态系统和粮食安全提供了科学依据.     

贵州省旱地土壤Hg污染状况与玉米安全生产评估

贵州省是我国Hg产量和储量最大的省份,玉米是其第二大粮食作物,有必要摸清贵州省土壤Hg含量状况,并评估其玉米生产安全性.在玉米主产区采集了990组土壤-玉米样品和270个土壤单一样品,测定土壤pH、阳离子交换量(CEC)和有机质(SOM)含量,以及土壤和玉米中Hg含量.结果表明,贵州省旱地土壤pH在3.93～9.82之间,ω(SOM)几何均值为27.5 g·kg^-1,CEC几何均值为11.7 cmol·kg^-1;土壤ω(Hg)范围为0.005～686 mg·kg^-1,几何均值为0.632mg·kg^-1,样点超标率为7.22%;其中,铜仁市土壤Hg污染最突出,超标率达21.3%;就县级而言,黔东南苗族侗族自治州丹寨县、铜仁市万山区和碧江区土壤Hg点位超标率较高;基于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB 2762-2017),玉米籽粒Hg含量超标率为1.11%,超标点位主要分布于铜仁市万山区和安顺市西秀区等工矿业活动区周围.由结果可知,贵州省存在土壤Hg污染严重的情况,整体上玉米可实现安全种植,但...     

推荐管理措施情景下黄淮海地区旱地土壤固碳潜力模拟研究——以河南省获嘉县为例

农田土壤固碳不仅可以减缓气候变化,而且能够提高土壤质量。推荐管理措施,如少、免耕和秸秆还田等,具有促进农田土壤有机碳（SOC）增加的巨大潜力。旱地占中国农田面积的70%以上,在固定大气CO2方面可以发挥重要作用。本研究基于黄淮海地区的一个旱地土壤肥力长期监测点数据并运用Century模型模拟了监测期间（1998～2007）土壤有机碳动态变化。在此基础上,设计了1种基础管理措施情景和4种推荐管理措施情景并模拟了它们未来20年的固碳潜力。模拟结果表明,监测期间监测点土壤有机碳密度增加2.72 Mg.hm-2,年均增加0.27 Mg.hm-2。土壤有机碳的增加主要是因为氮肥施用量的增加。模型验证结果表明,Century模型很好地模拟了监测点土壤有机碳的动态变化。各推荐管理措施均具有较大的固碳潜力,其中50%秸秆还田是比少、免耕更有效的固碳措施,而少耕＋50%秸秆还田的固碳潜力最大。因此,在黄淮海地区旱地推广实施推荐管理措施是促进农田土壤固碳的有效策略,有助于减缓大气CO2浓度升高和保障国家粮食安全。     

稻田与旱地土壤中真菌和细菌对秸秆碳的利用特征

微生物将植物残体矿化为CO₂和同化为微生物细胞组成部分是新鲜有机物料转化为土壤有机质的关键环节.以亚热带两种典型农业利用（稻田和旱地）土壤为对象,采用40 d室内模拟培养试验结合磷脂脂肪酸-稳定同位素示踪联用(¹³C-PLFA-SIP)技术,研究¹³C标记秸秆的矿化特征以及参与秸秆降解的细菌和真菌类群变化规律.结果表明,培养前期（0.25～1 d）,秸秆碳在稻田土壤中的矿化速率高于旱地土壤,中期（2～20 d）以稻田土壤低于旱地土壤（P<0.05）,后期（21～40 d）两者矿化速率相当.培养结束时,秸秆碳在稻田土壤中的累积矿化率（11%）约为旱地（20%）的一半.尽管稻田土壤中总微生物量（PLFA总量）比旱地高,但两种土壤中秸秆碳被微生物同化为细胞组分的量(¹³C-PLFA)相当,且稻田中秸秆碳的富集比例(PLFA中¹³C占总碳量的百分比)低于旱地,说明稻田土壤中参与秸秆碳降解的活性微生物占比少.整个培养期内,稻田土壤中秸秆碳被微生物利用的优势类群为细菌(占^1...     

棉花、大豆、油菜关键生育期排渍指标研究

棉花、大豆和油菜是江汉平原广泛栽培的旱地作物,由于北亚热带季风气候的影响,在作物生长季节通常有较多降水,使作物遭遇持续受渍胁迫,引起产量下降。为了探索作物持续受渍情况下的排水管理,利用田间小区和大型测坑进行了3种作物关键生育期持续受渍试验。结果表明,持续受渍对旱作物产量有明显影响,受渍程度越严重,作物产量越低;受渍程度SEW30与相对产量Ry之间具有显著的线性负相关关系。以地下水超标水位累积值SEW30作为受渍程度指标,按照减产10%～15%作为尺度,提出了3种作物关键生育期的排水控制指标:棉花花铃期为80～120cm·d,夏大豆花荚期为150～200cm·d,油菜花果期为80～120cm·d。     

德昌旱地粮菜四熟种植模式的效益和能量分析

德昌县旱地粮菜四熟模式是一年生产一季玉米和三季蔬菜。该模式可充分利用安宁河中下游丰富的温光资源,一年内亩产粮食627.5kg,蔬菜总计11935kg,经济收入2430.4元。其光能利用率达3.864%,能量产投比2.15,是适合城郊区旱地种植的一种较好模式。进一步增施磷钾肥是本模式获得更多农产品、提高资源利用率、维持和培肥土壤的重要措施。     

添加葡萄糖、乙酸、草酸对红壤旱地土壤氮素矿化及反硝化的影响

为进一步理解红壤旱地土壤中碳源与土壤氮养分之间的耦合作用机制,以华中地区典型红壤旱地土壤为研究对象,运用静态培养法,设置室内培养试验,研究了添加葡萄糖、乙酸、草酸3种碳源对红壤旱地土壤中氮素矿化及反硝化的影响.结果表明,在25℃好氧培养下,不同碳源的添加对土壤氮素转化的影响具有较大差异.具体表现为:与对照处理(CK)相比,添加葡萄糖在整个培养期间内显著地促进了土壤可溶性有机氮(DON)含量的减少(p0.01),在培养第1 d,添加葡萄糖显著地促进了氧化亚氮(N_2O)的排放、硝态氮(NO_3~--N)含量的减少(p0.01);添加乙酸也显著促进了上述过程(p0.05),但促进作用没有葡萄糖强烈;而添加草酸对上述过程的促进不显著.30 d培养结束后,葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的DON含量分别为14.84、19.46和23.47 mg·kg~(-1),比CK处理(24.20 mg·kg~(-1))分别减少了38.68%、19.59%、3.02%;葡萄糖、乙酸、草酸3种处理的NO_3~--N含量分别为8.77、13.89和20.42 mg·kg~(-1),比CK处理(17.23 mg·kg~(-1))分别减少了49.10%、19.38%和增加了18.51%.研究表明,碳源的可利用性是促进土壤氮素矿化和反硝化的关键因素.     

水旱长期耕作下土壤团聚体及有机碳动态变化

分析比较新疆水旱长期耕作不同年限下土壤团聚体组成及其各粒级团聚体有机碳的动态变化,探讨水田和旱地土壤团聚体有机碳的赋存能力。采用湿筛法对新疆水田和旱地的土壤团聚体及其有机碳的变化进行研究。研究发现,(1)水田和旱地土壤有机碳随着种植时间的延长呈现增加趋势,旱地显著低于水田土壤有机碳的增加。(2)水田种植100 a内,53—250μm微团聚体和>250μm水稳性团聚体增加了199.80 g·kg^-1和321.60 g·kg^-1,<53μm团聚体则逐步减少;旱地种植下,53—250μm微团聚体在0—5 a间快速增加了231.21 g·kg^-1,5 a后基本维持在一个相对稳定的水平;<53μm团聚体0—10 a间快速下降后,维持在230.67—252.33 g·kg^-1之间的稳定水平。(3)团聚体有机碳水田显著大于旱地,100 a间水田>250μm水稳性团聚体有机碳质量分数,与荒地相比增加了22.95 g·kg^-1;而旱地则在种植0—10 a间表现出增加的趋势...     

基于土地利用变化的小江流域非点源污染特征

选取三峡库区典型支流——小江流域为研究对象,以GIS软件为分析工具,在L-THIA模型的基础上,分析小江流域非点源污染物负荷量随土地利用方式改变而产生的时空变化特征. 结果表明:2007年小江流域非点源污染物TN和TP总负荷量分别为5 563.11和1 550.65 t,其中旱地的污染物负荷量最大,TN和TP负荷量分别达到4 633.43和1 368.96 t,占总负荷量的83.29%和88.29%;从空间分布上看,非点源污染主要集中在旱地较多的东河流域和南河流域;而从时间分布上看,随着旱地面积的大幅增加,1995—2007年小江流域污染物负荷量明显增加.