为探究不同作物对农田土壤细菌群落结构和多样性的影响,以大豆(Glycine max)、玉米(Zea mays)和甜菜(Beta vulgaris)根际土壤作为研究对象,利用高通量测序技术对这些作物根际土壤中的细菌群落结构组成及其多样性进行分析。结果表明,不同作物根际细菌群落组成、丰富度和多样性均表现出显著差异。在细菌门水平上,放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)等占比较高,其中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度最高,占细菌总群落的39%~48%。在优势菌属方面,不同作物根际间也存在明显差异,特别是大豆处理组,与其他2组差异显著,且慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)的相对丰度最高,占总群落的7%。通过群落丰富度指标(Chao1和ACE)和群落多样性指标(Shannon和Simpson)分析发现,大豆根际土壤中细菌群落丰度和多样性最高,而甜菜处理组最低。综上可知,种植不同作物对土壤细菌群落组成和多样性有明显的影响,这一结果可为深入了解作物与土壤细菌群落之间的关系提供科学依据。
为研究烟草与小黄姜轮作对烟草根际土壤微生物多样性的影响,通过高通量测序技术,探讨烟草与小黄姜轮作对烟草根际土壤微生物多样性及病害防控的影响。研究发现,烟姜轮作田可显著降低烟草黑胫病的病情指数(40.20%),并显著提高土壤中细菌和真菌的群落多样性。在细菌门水平上,变形菌门(Proteobacteria,CK为49.10%,SJ为30.73%)、厚壁菌门(Firmicutes,CK为42.70%,SJ为4.65%)和放线菌门(Actinobacteriota,CK为4.81%,SJ为23.99%)的丰度呈现明显变化;在真菌门水平上,子囊菌门(Ascomycota,CK为97.52%,SJ为64.85%)、未分类群(unclassified,CK为0.35%,SJ为14.32%)和担子菌门(Basidiomycota,CK为0.62%,SJ为8.42%)的丰度差异显著。差异分析发现,2种处理下的土壤微生物群落结构组成存在显著差异(细菌:R2=0.8520,P=0.001;真菌:R2=0.8782,P=0.001)。烟姜轮作显著提高了土壤中某些有益微生物的丰度,如绿弯菌门(Chloroflexi)、担子菌门(Basidiomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)等。此外,土壤环境因子(如有机质、总氮等)与有益菌(如乳球菌属Lactococcus和玫瑰弯菌科Roseiflexaceae)之间存在显著关联。这些结果可为土壤中有益微生物抑制致病原菌繁殖、降低土壤病害提供理论依据,同时为深入理解烟姜轮作的生态机制提供新的视角。
为比较和评估5种土壤改良剂对广西柳州融安县中性翻耕土壤上种植的融安脆蜜金柑的效果,使用2种新型改良剂[氨基酸改性生物质灰(MBA)、氨基酸改性木屑(MSD)]、3种商售土壤改良剂[白云石(DOL)、生物炭(BC)、腐殖酸钾(HAP)(用作对照)],通过测定土壤主要有效养分含量、植株生长过程中叶片的光合特性及果实品质指标,筛选最优土壤改良剂。结果表明,5种土壤改良剂组成的各处理中,“基肥+氨基酸改性生物质灰”(CK+MBA)处理表现出最优的综合效果,土壤碱解氮、有效磷、有机质和有效锰含量最高,同时使植株叶片的净光合速率和气孔导度达到最大值。此外,该处理下果实的可溶性固形物含量、果形指数和固酸比也显著高于其他处理。“基肥+白云石”(CK+DOL)和“基肥+腐殖酸钾”(CK+HAP)处理效果次之,但各具特色;CK+DOL处理能有效增加土壤有效态养分含量,但会增加土壤有效铅、有效钠含量;CK+HAP处理可显著提高果实的单果重、出汁率和维生素C含量。综上所述,氨基酸改性生物质灰在5种改良剂中表现最佳,白云石和腐殖酸钾次之,建议在中性土壤种植脆蜜金柑时优先应用氨基酸改性生物质灰。
为探究不同氮源配比对糠醛渣好氧堆肥腐熟效果的影响,优选最佳配比方案,设置7种糠醛渣、菌糠与尿素的配比处理(各处理碳氮比均控制为28),分别为糠醛渣1000 kg+尿素16 kg(T1)、糠醛渣900 kg+菌糠100 kg+尿素14.2 kg(T2)、糠醛渣800 kg+菌糠200 kg+尿素10 kg(T3)、糠醛渣700 kg+菌糠300 kg+尿素7 kg(T4)、糠醛渣600 kg+菌糠400 kg+尿素4.5 kg(T5)、糠醛渣500 kg+菌糠500 kg+尿素1.3 kg(T6)及糠醛渣1000 kg(CK)。通过测定堆肥腐熟过程中温度、pH、有机质、铵态氮、速效钾、有效磷的动态变化,结合腐熟后浸提液对白菜种子发芽率和发芽指数等的影响,评估不同处理的腐熟效果。结果表明,T4处理升温速率最快,且50℃以上高温维持时间最长;随着发酵时间的延长,各处理pH趋于中性,电导率呈上升趋势,有机质含量逐渐下降,铵态氮含量上升,有效磷和速效钾含量下降。堆肥腐熟结束后,不同处理稳定期浸提液对白菜种子发芽率影响有一定差异,CK为44.66%,其余各处理堆肥稳定期浸提液的白菜种子发芽率均高达90%以上;T4、T5、T6的GI达到80%以上,其中T4的GI最优。综合来看,不同氮源配比对糠醛渣好氧堆肥腐熟效果影响显著,其中T4效果最佳,各项指标均优于其他处理。
为探究黄河三角洲盐碱地不同改良模式下水盐运移规律,本研究创新性地采用连续动态监测(2024年6—11月)与多要素(土壤—地下水—排水沟)综合分析相结合的方法,以东营市垦利区作为研究区域,通过田间定点取样,系统揭示了盐碱地改良过程中的水土环境响应机制。结果表明:(1)暗管排水条件下,稻作改良区(稻改区)土壤全盐量在生育期末降幅达82.81%~91.73%,显著高于雨养区模式的71.79%~81.54%;(2)稻改后土壤pH呈上升趋势,盐分淋洗导致pH升高6.55%~13.10%,呈现典型的“脱盐碱化”特征;除HCO3-外,各离子指标、全盐量与pH间均存在显著相关性;(3)地下水全盐量动态受灌溉—降水耦合驱动,呈先升后降趋势;7—9月埋深普遍<1.2 m;8—11月水质(全盐量>2 g/L)均超出农田灌溉标准,不宜直接用于农田灌溉。本研究结果可为黄河三角洲盐碱地土壤盐渍化调控及治理提供一定的理论与技术支撑。
本研究旨在阐明施用富硅土壤改良肥料对植烟土壤中微生物群落结构与功能的影响,并解析关键功能性微生物对土壤养分循环及烤烟产量与品质的调控机制。以‘K326’烤烟品种烟株根系土壤为试验材料,设置两个处理:处理组(T)在当地常规施肥(有机肥基施)基础上增施硅肥(75 kg/hm²),对照组(CK)仅施用常规施肥。通过观测烟株田间农艺性状和烤后烟叶经济性状,结合Illumina MiSeq高通量测序技术,分析两组根际土壤真菌、细菌群落结构、功能基因组成及常规理化性质。结果表明,与CK相比,T组土壤有效磷、有机质含量和pH显著提高,烟株农艺性状和烤后烟叶经济性状亦显著改善。在门水平上,两组处理的真菌和细菌群落组成差异不显著(P>0.05)。主要真菌门为子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota );主要细菌门为放线菌门(Actinobacteriota )、变形菌门(Proteobacteria )和厚壁菌门(Firmicutes )。在属水平上,T组富硅处理下的优势菌属包括镰刀菌属(Fusarium )、Saitozyma 、毛壳菌属(Chaetomium )和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas ),且 unclassified_k__Fungi 为T组所特有。相关性分析显示,毛壳菌属(Chaetomium )、Saitozyma 、unclassified_c__Sordariomycetes 、Bradyrhizobium 和 norank_f__JG30-KF-AS9 与土壤养分呈显著正相关;有效氮含量和pH主要受真菌群落影响,而有机质含量与细菌群落关系更为密切。与CK相比,T组显著降低了根际土壤真菌群落的Alpha多样性(物种丰富度),其真菌群落以腐生营养型为主;同时,显著提高了细菌群落的Alpha多样性及基于KEGG数据库预测的KO数量(Beta多样性,功能潜力)。综上,富硅土壤改良肥料通过优化根际微生物群落(降低真菌多样性、提升细菌多样性及功能潜力),促进有益微生物如毛壳菌属(Chaetomium )和Saitozyma 等与土壤养分的正向互作,有效提升了土壤肥力(有机质、有效磷)、调节了土壤酸碱度(pH),最终显著提高了烤烟的农艺性状、经济产量与品质。本研究从微生物群落结构与功能预测角度,阐明了富硅肥料改良高海拔酸化沙土的作用机制,为相似生态区烤烟生产的科学施肥及基于土壤微生物调控的肥料(如微生物菌剂)研发提供了理论依据。
本研究旨在揭示织金县复杂山地地形下水稻种植的农业气象条件,并进行气候适宜性区划。通过数理统计法分析水稻气象产量与气象要素的相关性,识别出影响水稻生长发育的关键气象因子,采用多元线性回归方法构建了适用于织金县的水稻气象产量预报模型,并验证了其预报精度。同时,结合气象和灾害资料,以及灾害指标体系,运用GIS空间分析技术进行气候适宜性区划,绘制了织金县水稻种植气候适宜性区划图。结果表明,5月下旬的平均气温和日照时数,6月下旬的降水量,7月中旬的降水量和日照时数,8月上旬的平均气温和降水量,以及9月上旬的降水量,是影响织金县水稻生长发育的显著气象因子。构建的预报模型验证结果显示,平均预报准确率高于90%,表明该模型具有较高的可信度和区域适用性。气候适宜性区划图显示,织金县中部偏南偏西的乡镇最适宜种植水稻,而北部及东部乡镇的适宜性较差。本研究所建预报模型对织金县水稻产量具有较好的预测能力,生成的气候适宜性区划图清晰揭示了区域差异,可为优化当地水稻种植布局、规避气象灾害风险、提升单产水平提供直观的决策依据。
农业减碳增汇是应对气候变化的关键策略。秸秆还田作为中国重要的土壤固碳途径,其常规应用易引发土传病虫害且固碳效果不稳定。为此,本研究创新性地提出中药渣与秸秆协同还田模式,旨在阐明其增效机制:即利用中药渣有效抑制秸秆还田引发的土传病虫害,并协同优化土壤养分结构,从而提升固碳效率。本研究主要采用文献综述与案例分析相结合的方法,系统梳理了中药渣土壤施用现状及其对作物生长的影响,重点评估了该协同还田模式在缓解温室气体排放、增强农田土壤碳汇能力方面的潜力。研究结果表明,中药渣与秸秆协同还田能显著提高土壤有机质含量,有效改良酸化及盐碱化土壤,并同时促进作物增产提质。中国作为秸秆和中药材生产大国,推广该技术可实现两种固体废弃物的规模化资源利用,为废弃物循环利用提供创新路径。该模式对推动实现中国“双碳”战略目标和农业可持续发展具有重要实践价值,有望达成作物稳产优质与农田生态环境改善的双赢目标。
为拓展凹凸棒土在肥料领域的应用并提升其附加值,本文综述了凹凸棒土的改性方法及其在肥料中的应用研究进展,旨在为开发低成本高效的新型肥料提供参考。概述了凹凸棒土的结构特性、常用改性方法(热活化、酸化、有机改性等)及其作用机制,重点分析了改性凹凸棒土在缓释肥、控释肥、土壤调理剂等不同肥料体系中的应用效果、作用机理及现存挑战,最后,展望了凹凸棒土基功能肥料未来的研究方向。
本研究旨在评估农林生物炭对重金属铬污染土壤的毒性及其对农作物的影响。采用人工污染的手段进行为期40 d的钝化处理获得铬污染土壤,添加不同种类、制备条件和比例的农林生物炭进行香菜盆栽试验,分析0、7、14、21 d的土样和植物样品。结果表明:采用水稻秸秆作为原料、在200℃条件下热解4 h后制备的水稻秸秆生物炭能有效降低铬毒性,且添加量为8%时效果最佳。7 d后,土壤中重金属铬的弱酸可提取态降低了99.8%,Cr(VI)浸出量由最初的175.08 μg/g降至低于方法检出限;农林生物炭显著抑制铬在香菜茎叶、根中的积累,降低其迁移性和毒性。风险评价指数Risk Assessment Code (RAC)分析表明,添加4%和8%水稻秸秆生物炭7 d后,土壤铬污染风险等级降至低风险。研究证实,农林生物炭能有效修复铬污染土壤,通过将土壤中铬转化为残渣态并降低其价态来减少土壤毒性,同时实现农林生物质的资源化利用。
冻融作用是高纬度和高海拔等寒冷气候区特有的自然现象,其周期性的水热条件变化会显著影响土壤等环境介质的物理化学性质及生物学特性。冻融直接影响土壤微生物活性,并间接调控微生物介导的土壤过程,从而显著影响黑土农田生态系统的养分循环和作物生长。为揭示黑土冻融区农田土壤的养分循环机制,必须充分考虑冻融作用的影响。本文系统梳理了国内外相关研究成果,重点分析冻融作用对土壤微生物群落结构与功能以及土壤酶活性的影响,并探讨了冻融频次和强度对土壤性质的调控作用,为冻融气候条件下东北黑土土地资源的可持续利用与管理提供了理论参考。
本研究旨在评价3种造林方式对土壤有机碳的影响,为疏林地的生态恢复和碳汇管理提供科学依据。在浙江省青田县使用单树种、两树种和多树种造林(5个树种)3种方式进行造林,对土壤性质进行调查分析。结果表明:与单树种造林和两树种造林相比,多树种造林显著增加了土壤有机碳的含量;相关性分析表明土壤有机碳含量与土壤总氮和速效氮呈显著正相关。本研究认为,多树种造林通过增加有机碳输入、改善土壤氮素和钾素可利用性以及提高土壤酶活性,显著提高了疏林地的土壤有机碳含量。这一研究结果为疏林地的生态恢复和碳汇管理提供了重要的理论依据,同时也强调了土壤碳氮钾耦合关系和微生物酶活性在土壤碳循环中的重要作用。
本研究系统梳理了水肥耦合研究领域的发展脉络、研究热点及未来趋势。基于CNKI和Web of Science核心论文数据库,对1995—2024年间的相关文献进行检索,利用CiteSpace软件进行计量分析和可视化研究,从发文量、发文机构、关键词共现、聚类分析及突现分析等多个维度构建水肥耦合领域的知识图谱。研究发现,近年来水肥耦合研究呈现快速增长态势,中国已成为该领域研究的核心力量。《节水灌溉》《灌溉排水学报》《Environmental Sciences》等期刊是主要的文献来源。当前研究热点聚焦于滴灌、膜下滴灌、滴灌施肥等高效水肥利用技术,未来将向土壤养分管理、水肥利用体系构建以及精准化、智能化调控技术方向拓展。本研究不仅揭示了水肥耦合领域的研究现状和发展趋势,更为应对水资源短缺、环境污染等挑战提供了理论依据,同时为农业可持续发展和水肥耦合技术的创新应用提供了参考。
全球盐碱化日益严重,导致耕地退化加剧,严重威胁植物生长。本研究概述了盐碱地土壤中盐离子的组成与分布特征,阐明了盐胁迫对植物生长、光合作用、根际分泌物及微生物群落的不利影响,总结了当前缓解植物盐胁迫的化学、物理及微生物调控方法。在此基础上,分析了现有研究中存在的盐分评价标准不统一、土壤离子组成复杂性等关键问题,提出了分区域建立分级标准、构建土壤盐分变化时间空间动态模型的建议。展望未来,在微生物调控领域,合成菌群(SynComs)凭借其功能协同性、生态稳定性、综合效益及技术可扩展性等优势,有望成为盐碱地改良研究与应用的重要方向。本研究可为盐碱地改良及植物耐盐性提升提供理论依据和技术支撑。