连续4 a施有机肥降低紫泥田镉活性与稻米镉含量

商品有机肥由于可能含镉（Cd）,并在施入后对水稻土中Cd的有效性具有"抑制"和"激活"的双重作用,导致施有机肥的稻米降Cd效应目前仍存在较大不确定性.通过选取湘东地区典型水稻土（紫泥田土种）,连续4 a定位监测了大田施用商品有机肥对双季稻稻米的降Cd效应,探索稻米Cd含量与双季稻不同生育期土壤Cd有效性、土壤因子（pH、土壤活性有机碳组分与铁氧化物）的关系.结果表明,施有机肥降低双季稻糙米Cd含量28%~56%,且晚稻糙米Cd含量降幅（43%~56%）高于早稻糙米Cd含量的降幅（28%~45%）,降幅的年际波动小.一方面,施有机肥也导致双季稻某些生育期（分蘖盛期自齐穗期）土壤有效态Cd含量平均下降6%~7%;土壤交换态Cd含量降低11%,土壤有机结合态Cd含量提高14%,直接反映土壤Cd有效性的降低.另一方面,施有机肥也稳定提升土壤pH值0.1~0.3个单位,促进土壤环境由酸性向微酸性发展,土壤活性有机碳组分（轻组有机碳、粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳）含量大幅提升（53%、77%和107%）,间接反映土壤Cd有效性的降低.本研究表明,紫泥田连续施有机肥后,土壤Cd有效性下降是双季稻米Cd含量降低的关键驱动因素.     

施硅方式对稻米镉阻隔潜力研究

选取重金属复合污染荒田土壤,采用室外水稻盆栽试验的方法,设计了4个施硅措施:不施用硅肥(CK)、基施硅肥(Tsi)、喷施叶面硅肥(Ysi)和2种硅肥配施(Tsi+Ysi),研究了硅肥不同施肥方式对杂交晚稻(丰源优299)5个生育期内各部位中Cd的含量、器官间转运系数以及对水稻成熟期生物量的影响.结果表明,与CK处理相比,硅肥施肥处理组都能显著降低水稻籽粒中Cd的含量且不会明显影响水稻产量,其中以2种硅肥配施对籽粒的降Cd效果最佳,分别使谷壳、糙米和精米降Cd幅度达到62.59%、58.33%和65.83%,基施硅肥处理和喷施叶面硅肥处理的降Cd潜力次之.因此,研究结果表明无论是基施硅肥还是喷施叶面硅肥都能作为一种很有潜力的稻米Cd污染控制技术.     

与碳氮循环相关的土壤酶活性对施用氮磷肥的响应

通过测定土壤酶活性和微生物量来评估施化肥对冬小麦土壤中参与碳(C)、氮(N)循环酶活性的影响.实验设氮(N)、磷(P)两个影响因子,4个处理分别是仅施P(SP)、仅施N(SN)、施N和P(P+N)、对照(CK,无施肥),测定冬小麦开花期和成熟期土壤纤维素酶、脱氢酶、脲酶和蛋白酶活性和开花期土壤微生物量.结果表明:纤维素酶活性在冬小麦两个生育期都是P+N处理中最高,分别为0.056μg·g-1·h-1(以葡萄糖计)和0.041μg·g-1·h-1(以葡萄糖计),显著高于CK.脱氢酶活性在冬小麦两个生育期都是P+N处理中最高,分别为0.46μg·g-1·h-1(以TPF计)和0.31μg·g-1·h-1(以TPF计),显著高于CK,SP和SN处理与CK有显著差异.脲酶活性在冬小麦两个生育期都是SN处理中最高,分别为54.2μg·g-1·h-1(以NH3-N计)和63.9μg·g-1·h-1(以NH3-N计),显著高于CK.蛋白酶活性在开花期SP处理中最大,成熟期CK处理中最大,分别为0.61μg·g-1·h-1(以酪氨酸计)和0.31μg·g-1·h-1(以酪氨酸计).除脲酶外,成熟期酶活性低于开花期.N和P交互作用通过增加土壤放线菌、菌根真菌生物量和作物地下生物量显著增加了纤维素酶和脱氢酶活性,通过降低土壤pH和增加铵态氮量显著降低了土壤蛋白酶活性,通过提高N利用率,降低了脲酶活性.     

秸秆及生物炭添加对猪粪沼渣施肥水稻重金属积累的影响

秸秆还田在重金属污染稻田中被广泛应用并日益推广,其对土壤中重金属生物有效性和水稻重金属吸收积累产生的影响不容忽视.本研究选用因连续10年以上施用生猪沼渣沼液而导致重金属超标的水稻土,通过盆栽试验研究了不同的秸秆还田方式(直接还田或生物炭还田)与用量(0、1%、2%、4%和8%)对水稻重金属吸收积累的影响.结果表明,长期施用沼渣沼液可导致土壤重金属富集,其中,铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)含量高于国家土壤环境质量二级标准;秸秆或生物炭添加提高了水稻根或茎叶中重金属的截留,降低了籽粒中的积累;秸秆还田对于水稻Cu的吸收积累控制效果显著,添加1%、2%、4%和8%的秸秆分别使糙米中的Cu含量降低了35%、51%、64%和71%;生物炭添加对于控制水稻Cd的吸收积累效果显著,1%、2%、4%和8%生物炭添加量分别使水稻Cd的积累降低了21%、33%、36%和35%.对于Zn的吸收积累,两种还田方式均具有显著的控制效果;但在As污染稻田,秸秆直接还田应慎重,因为秸秆添加可显著提高糙米中As的积累.通过对比不同的秸秆还田量对控制糙米中重金属积累的效果,同时考虑该区域重金属的污染状况和还田成本,推荐在该施肥区域实施2%的秸秆直接还田.该研究将为水稻安全生产与农业废弃物循环利用提供理论与实践指导.     

Ammonia and greenhouse gas emissions from a subtropical wheat field under different nitrogen fertilization strategies

Minimizing soil ammonia (NH₃) and nitrous oxide (N₂O) emission factors (EFs) has significant implications in regional air quality and greenhouse gas (GHG) emissions besides nitrogen (N) nutrient loss. The aim of this study was to investigate the impacts of different N fertilizer treatments of conventional urea, polymer-coated urea, ammonia sulfate, urease inhibitor (NBPT, N-(n-butyl) thiophosphoric triamide)-treated urea, and nitrification inhibitor (DCD, dicyandiamide)-treated urea on emissions of NH₃ and GHGs from subtropical wheat cultivation. A field study was established in a Cancienne silt loam soil. During growth season, NH₃ emission following N fertilization was characterized using active chamber method whereas GHG emissions of N₂O, carbon dioxide (CO₂), and methane (CH₄) were by passive chamber method. The results showed that coated urea exhibited the largest reduction (49%) in the EF of NH₃-N followed by NBPT-treated urea (39%) and DCD-treated urea (24%) over conventional urea, whereas DCD-treated urea had the greatest suppression on N₂O-N (87%) followed by coated urea (76%) and NBPT-treated urea (69%). Split fertilization of ammonium sulfate-urea significantly lowered both NH₃-N and N₂O-N EF values but split urea treatment had no impact over one-time application of urea. Both NBPT and DCD-treated urea treatments lowered CO₂-C flux but had no effect on CH₄-C flux. Overall, application of coated urea or urea with NPBT or DCD could be used as a mitigation strategy for reducing NH₃ and N₂O emissions in subtropical wheat production in Southern USA.     

DNA和cDNA水平对比研究施肥对稻田土壤细菌多样性的影响

依托长沙农业环境观测研究站不同施肥方式长期定位试验,直接从土壤中抽提总DNA和RNA,应用T-RFLP和RTPCR技术在DNA和c DNA水平对比研究施肥对亚热带稻田土壤细菌丰度和群落结构的影响.结果表明,施肥和秸秆还田显著改变了土壤细菌群落组成(DNA水平)和转录组成(c DNA水平)结构,且不同处理中DNA水平的T-RFLP图谱与cDNA水平相差很大.施肥和秸秆还田降低了土壤中存在的细菌多样性,对土壤中转录的细菌多样性没有影响.土壤16S rRNA基因丰度(DNA水平)平均是其转录丰度(c DNA水平)的337倍,与不施氮肥处理(N0)相比,平衡施肥(NPK)没有改变土壤细菌的数量,在平衡施肥的基础上进行秸秆还田增加了土壤细菌的数量,但高量与低量秸秆还田没有显著差异.RDA分析表明,稻田土壤中铵态氮含量是调控各处理土壤中存在及转录的细菌群落的关键因子.总体而言,不管在DNA还是c DNA水平,研究施肥对土壤细菌丰度的影响均是可行并可信的;但只有在c DNA水平开展研究,才能有效发现细菌群落对环境的适应性.     

铁肥形态及施用方式对印度芥菜镉积累的影响

利用实际镉污染土壤(含镉0.08~1.89 mg/kg)进行盆栽试验,研究FeSO4、Fe(2SO4)3、EDTA.Na2Fe 3种铁肥和底施、追施2种施肥方式对印度芥菜(Brassica juncea)镉积累的影响。结果表明:施用Fe(2SO4)3的印度芥菜生物量与对照非常接近,而施用FeSO4和EDTA.Na2Fe的印度芥菜生物量均明显高于对照;底施EDTA.Na2Fe时,印度芥菜地上部Cd含量最低,比对照低76%~85%;追施Fe(2SO4)3时,印度芥菜地上部Cd含量、吸Cd量、对土壤中Cd的净化率均最高,分别比对照提高48%~236%、52%~63%、110%~260%。研究认为底施EDTA.Na2Fe等络合态亚铁肥,可用于改善食用印度芥菜的品质;追施Fe(2SO4)3时,可用于强化印度芥菜对镉污染土壤的修复。为铁基复合肥生产及其在镉污染土壤修复和无公害农产品生产中的应用提供了依据。     

长期施肥对稻田不同土层反硝化细菌丰度的影响

为了探讨长期施肥对稻田不同土层关键反硝化功能种群丰度的影响及核心驱动因子,以湖南宁乡长期施肥定位试验田为平台,选取不施肥（CK）、全量化肥（NPK）和秸秆还田（ST）3个处理,结合实时荧光定量PCR（qPCR）技术,系统分析了稻田不同土层（0~10,10~20,20~30,30~40cm）关键反硝化功能基因（narG、nirK和nirS）的丰度及其与土壤理化性质的内在联系.结果表明,相比于不施肥处理（CK）,施肥处理（NPK和ST）在0~40cm土层土壤SOC、TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N和Olsen-P分别显著增加了2.2%~83.6%,3.5%~58.3%,70.8%~222.1%,0.9%~83.7%和16.5%~94.5%,pH值下降了0.31~0.67个单位;长期施用化肥和秸秆使narG、nirK和nirS基因丰度分别增加0.75~7.18倍,1.57~3.02倍和0.53~3.81倍,其中秸秆还田对反硝化细菌数量的影响比单施化肥更显著;稻田narG、nirK和nirS反硝化型细菌的丰度随土层深度增加而逐渐降低,具有明显的垂直分布特征;RDA分析结果显示,土壤养分如SOC和TN是影响水稻土narG、nirK和nirS反硝化型细菌垂直分布的关键因子,而pH值是调控反硝化细菌在稻田底土分布的核心驱动因子.研究结果可为提升稻田土壤肥力和减少稻田氮素损失和温室气体排放提供理论依据.     

缓控释肥深施对黏性土壤麦田氮素去向的影响

黏性土壤严重影响土壤水肥运移.采取适宜的农艺措施优化土壤无机氮分布,减少该类型土壤的氮素损失是农业绿色可持续发展的关键.为明确缓控释肥种肥深施对黏性土壤麦田氮素损失的影响,选择常规化肥(CN)和缓控释肥(RCU)这2种类型肥料,采用撒播撒施(B)和机械化条播深施(D),研究了缓控释肥种肥深施对黏性土壤小麦产量、季节麦田氮素径流流失、氨挥发和N₂O排放的影响;并分析了其耕层土壤的无机氮时空分布特征.结果表明,相同肥料类型下,D处理的小麦产量显著高于B处理;而相同施肥方式下,RCU处理的产量显著高于CN处理.D-RCU处理的小麦产量最高,达6.97 t·hm^-2.季节径流和氨挥发氮损失量高于N₂O形态的氮损失,且不同损失途径对肥料类型和施肥方式的响应不同.肥料类型和径流发生时间是麦田径流氮素流失的主要影响因素.受监测年份降雨年型分配影响,RCU处理的季节径流氮素流失量(20.35 kg·hm^-2)较CN处理(10.49 kg·hm^-2)显著增加.生育后期是麦田氨挥发损失的主要时期,...