新疆干旱区盐碱地面积大、分布广,其特殊的理化属性导致土壤肥力状况低下,且盐基离子会干扰氮素转化。目前,盐碱环境对氨氧化细菌等硝化关键微生物的影响尚不明确,制约了对该区域氮素转化机制的深入研究及盐碱地改良工作的开展。本研究通过土柱模拟试验,旨在探究NaCl和Na2CO3+NaHCO3胁迫对干旱区灰漠土土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)群落多样性的影响。试验设置了非盐(碱)化(CK)、中度盐化(CS)和中度碱化(AS) 3个处理,评估了盐碱胁迫对棉花生长、土壤理化性质以及AOA和AOB的丰度和群落结构的影响。结果表明:盐碱胁迫显著降低了棉花株高和干物质重、土壤NO3-N含量和潜在硝化速率(PNR);然而,土壤含水量、盐分、pH和NH4-N含量显著增加。与对照组相比,盐碱胁迫处理AOA和AOB的基因拷贝数均显著降低,且AOA/AOB比值也显著降低。此外,在所有处理下,AOB的基因拷贝数均显著高于AOA。PNR与AOA丰度和AOB丰度均呈显著正相关关系。不同处理下AOB群落操作分类单元(OTUs)的数量均显著高于AOA,碱胁迫显著降低了AOB群落的OTU数量,而盐胁迫显著降低了AOB群落的辛普森指数和香浓指数,碱胁迫显著增加了AOB群落的辛普森指数。盐胁迫显著降低了AOA和AOB的Pielou_e均匀度指数,碱胁迫显著降低了AOA和AOB的Chao1丰富度指数,但是显著增加了其Pielou_e均匀度指数。在门水平上,AOA群落的优势菌门为Thaumarchaeota;AOB群落的优势菌门为Proteobacteria;在属水平上,AOA优势菌属为Candidatus Nitrosocaldus和Nitrososphaera,AOB优势菌属为Nitrosospira和Nitrosomonas。盐碱胁迫显著增加了Candidatus Nitrosocaldus和Nitrosomonas的相对丰度,但是显著降低了Nitrososphaera和Nitrosospira的相对丰度。冗余分析显示:AOA群落结构的改变主要驱动因子为土壤含水量和pH,而AOB群落结构的改变主要驱动因子为pH。综上,AOA和AOB共同参与了灰漠土的硝化作用,土壤pH是影响其丰度、生长及群落结构的主导环境因子。
本研究聚焦于城市园林绿化废弃物的资源化处置难题,旨在通过微生物技术手段有效纾解其堆积压力,推动可再生资源的高效循环利用,为构建绿色低碳的废弃物处理体系提供理论依据与实践支撑。本研究以自然发酵堆腐环境中的园林废弃物为样本,选取羧甲基纤维素钠为唯一碳源,经筛选分离纯化后得到高效降解纤维素菌株。实验中,综合运用刚果红染色法和滤纸条崩解法开展初筛、复筛,对纤维素酶活性进行测定,通过形态学及分子生物学鉴定方法对菌株进行鉴定。研究表明,经筛选分离纯化后所获一株纤维素降解真菌FH10,其滤纸酶活、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶和β-葡聚糖苷酶酶活分别为0.5558 U/mL、0.4916 U/mL、1.107 U/mL、1.663 U/mL。根据NCBI-BLAST数据库比对鉴定FH10菌株为尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)。FH10菌株属于高效降解纤维素菌株,能够有效促进纤维素的降解,为进一步开发利用微生物堆肥菌剂或酶制剂奠定了工作基础。
镉污染对全球农田安全构成严峻挑战,保障耕地质量是农业可持续发展的关键。本研究系统梳理了土壤中镉的来源及赋存形式,总结了植物与微生物联合体系的协同作用机制,包括根系互作、代谢物调控及镉形态转化等核心途径。同时,概述了植物—微生物联合修复体系中植物和微生物的主要类型、特征及典型功能组合案例(如超富集植物-促生菌、耐性植物-菌根真菌等),阐释了其修复镉污染土壤的作用机理及其影响因素。研究表明,由于植物与微生物之间的协同作用,相较于单一修复体系,联合修复体系对土壤中重金属镉的修复效率具有明显优势,且能有效降低二次污染风险。然而,该体系仍存在野外环境中微生物定殖稳定性不足、修复周期较长等局限。最后,针对未来研究方向,建议引入生态友好型功能材料(如生物炭、纳米材料等),以期为镉污染土壤修复提供高效、环境友好的技术方案。
本研究旨在探究连作对魔芋根际土壤微生物群落及其相关功能基因的影响,以期为解决魔芋连作障碍问题提供理论依据。采用宏基因组测序技术,对未种植过魔芋(Mock)、种植1年(SC1Y)以及连续种植魔芋13年(SC13Y)的根际土壤微生物群落特征进行分析,并结合NR、eggNOG、KEGG、CAZy数据库,对微生物和酶的丰度及功能予以注释。在微生物群落方面,相较于Mock和SC1Y处理,SC13Y土壤中酸杆菌门(Acidobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、奇古菌门(Thaumarchaeota)、子囊菌门(Ascomycota)、毛霉菌门(Mucoromycota)、长尾噬菌体科(Siphoviridae)的相对丰度呈现增加趋势;而芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、放线菌门(Actinobacteria)、广古菌门(Euryarchaeota)、壶菌门(Chytridiomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、短尾噬菌体科(Podoviridae)的相对丰度则有所降低。基于KEGG和EggNOG的功能预测结果显示,魔芋长期连作致使新陈代谢和氨基酸代谢的丰度下降,进而降低了土壤微生物的整体代谢能力。通过CAZy注释分析发现,SC13Y魔芋根际土壤中糖苷水解酶和糖苷转移酶类的数量最多,这使得魔芋根际土壤中的碳水化合物含量降低。综上所述,不同种植年限的魔芋根际土壤微生物组成存在显著差异,长期连作改变了魔芋根际土壤微生物群落的功能。
为明确湖南邵阳市植烟土壤的养分空间分布特征和综合肥力情况,本研究采集并分析了该烟区3个植烟县的代表性土壤样品的养分含量。运用地理信息系统技术分析了土壤养分的空间变异特征,采用模糊综合评价法(Fuzzy)对土壤综合肥力进行量化分析。结果表明:邵阳市植烟区土壤酸碱度平均为pH 6.47;主要养分含量总体处于烟草适宜生长范围,但有效磷含量偏高;土壤综合肥力指数平均值为0.6374,大部分区域土壤综合肥力处于I~III级。研究表明,邵阳烟区土壤整体肥力状况良好,适宜优质烟叶生产,但需重点关注磷肥的减量施用与土壤养分的均衡管理。
为探究稻麦轮作区水稻秸秆还田对土壤培肥和小麦产量的影响,采用大田小区试验,设置6个处理:1/3秸秆还田(JB)、1/3还田+腐熟剂(湖北产JBF1、山东产JBF2)、全量秸秆还田(JQ)、全量还田+腐熟剂(湖北产JQF1、山东产JQF2),研究0~20 cm表层土壤团聚体结构、化学性质与小麦产量之间的相关性。结果表明:与JB相比,JQ及所有配施腐熟剂处理(JBF1、JBF2、JQF1、JQF2)显著提高了土壤>0.25 mm水稳性大团聚体占比和团聚体稳定性指标(R0.25、平均重量直径MWD、几何平均直径GMD);同时显著提高了土壤电导率(EC)、有机质(OM)、全氮(TN)、有效氮(AN)及速效钾(AK)含量,其中土壤OM的提升主要与重组有机碳(HFOC)、轻组有机碳(LFOC)和易氧化碳(ROC)的积累有关。产量结果显示:与JB或JQ相比,配施腐熟剂能使小麦分别增产16.8%~26.4%和10.1~20.6%,且JQF1处理小麦产量最高。创新发现:全量还田条件下,湖北产腐熟剂(JQF1)效果显著优于山东产(JQF2),较JQF2显著提高>0.25 mm大团聚体含量8.3%、小麦产量5.2%(P<0.05)。相关性分析表明,小麦产量与>0.25 mm团聚体占比、团聚体稳定性、土壤OM、TN及AN含量呈显著正相关。综上,秸秆还田配施腐熟剂实现了土壤培肥与作物增产的协同效应,具体表现为:较JB处理提高土壤>0.25 mm大团聚体含量15.2%、OM含量8.7%、AN含量10.3%,同时小麦产量显著增加12.5%,是稻麦轮作区的优良耕作措施。
本研究旨在探讨气象因子对高寒草原牧草产量的分时段调控机制,为草地资源管理及产量预测提供科学依据。基于青海省同德县巴滩高寒草原2005—2023年的牧草鲜草产量及气象数据,采用时段分组法划分13个气象时段,并运用相关性分析和多元线性回归模型,解析降水、温度、湿度、日照和风速等因子对牧草产量的影响及其时段特异性。结果显示:牧草产量呈弱增长趋势(气候倾向率1801.4 kg/(hm2·10a)),变异系数达59.3%,表明其对气候波动响应敏感。降水是主要的促进因子,在生长盛期(5—8月)的效应最显著(r=0.294);相对湿度在生长后期通过调节蒸汽压亏缺发挥补偿作用(5—8月r=0.462);日照与风速呈持续抑制效应;温度作用具时段性,春季促进生长,而夏季影响不显著。构建的产量预测模型(R2=0.934)识别出3个关键因子:上年12月至当年8月的累积降水、5—8月均温和上年11月至当年8月的平均相对湿度。研究表明,高寒草原牧草产量主要受水分调控,且多因子间存在显著的时序互作效应,体现出“水热耦合、阶段互补”的生态适应策略。建议依据物候阶段制定针对性管理措施,并聚焦关键时段的气象变量,以提升产量预测的精度。
本研究旨在深入剖析设施番茄生长模型与智能种植技术的主要进展,为设施番茄产业的可持续发展提供科学参考。采用文献计量学方法,结合InCites和VOSviewer工具,从国家、机构、作者及研究主题等维度,全面回顾与分析该领域的研究成果与发展趋势。结果显示,近20年来,全球对设施番茄的研究关注度显著增加,中国、西班牙和加拿大等国家的研究尤为活跃。国外研究侧重于环境可持续性与资源高效利用,而中国研究则聚焦于水肥一体化与土壤微环境调控。生长模型方面,解释性模型展现出更强的优势。智能感知与决策技术在灌溉施肥、病虫害监测、果实识别与采摘等环节显著提高了生产效率和产品质量,并优化了生产管理模式,为农业自动化和智能化奠定了基础。未来研究方向应包括:深化生长模型研究,提升预测精度和适应性;推动智能化技术集成应用,促进设施番茄种植的智能化升级;加强抗逆性品种选育和精准灌溉施肥技术研发;推进病虫害识别技术的精准化和智能化。
本研究旨在探究赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和玉米秸秆生物炭耦合堆肥对城市污泥和玉米秸秆的混合物有机组分分解的影响。通过化学分析、傅里叶红外光谱(FTIR)及二维相关光谱(2DCOS)技术,分析了城市污泥堆肥过程中堆肥物料化学性质、有机物组成和降解顺序的变化。结果表明:到堆肥结束时,接种蚯蚓可显著降低污泥的pH,而添加生物炭并未明显的改变污泥的pH;添加蚯蚓和生物炭均可增加污泥中电导率(EC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量,且蚯蚓的效果优于生物炭。添加蚯蚓和生物炭改变了堆肥物料的官能团结构,并增加1633/2924相对峰面积比值。FTIR结合2DCOS分析表明,蚯蚓与生物炭的耦合应用显著改变有机物降解过程,从优先分解脂肪族化合物转变为优先分解芳香族化合物,加速了复杂有机物的降解效率。研究表明,蚯蚓和生物炭耦合处理污泥能有效促进堆肥腐熟,提高堆肥产品的肥效,是实现市政污泥高效分解和腐熟的有效手段,最终可形成富含氮、磷、钾等矿质养分的优质有机肥料。
为探明不同质地土壤中秸秆还田配施腐熟剂的最佳时期,本研究于2021—2022年在西辽河平原灌区,以中壤土和砂壤土为研究对象,设置秸秆还田春季配施腐熟剂、秋季配施腐熟剂及不施腐熟剂(CK)3种处理,分析不同时期配施腐熟剂对玉米产量、土壤肥力和酶活性的影响。结果表明:2021年,各处理玉米产量及其构成因素与CK无显著差异,但配施秸秆腐熟剂影响土壤酶活性;中壤土秋季配施处理显著增加了土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性,砂壤土处理则增加了土壤脲酶、碱性磷酸酶和纤维素酶活性。2022年,相比CK,中壤土春季配施腐熟剂通过增加千粒重提高了玉米产量,砂壤土秋季配施腐熟剂则通过增加有效穗数提高了玉米产量;中壤土春季配施腐熟剂增加了土壤纤维素酶活性,砂壤土秋季配施腐熟剂增加了土壤蔗糖酶和纤维素酶活性;中壤土秋季配施腐熟剂显著提高了0~45 cm土壤碱解氮含量,春施腐熟剂更有利于提高土壤速效钾和速效磷含量。砂壤土春、秋两季配施腐熟剂均增加0~30 cm土壤有机质含量,但中壤土秋季配施提升幅度更大,砂壤土则春施提升更明显。综合而言,中壤土宜采用春季秸秆还田配施腐熟剂模式,以有效增加土壤养分、提升玉米产量;而砂壤土则更适宜采用秋季秸秆还田配施腐熟剂模式。
微生物残体碳是土壤有机碳的重要且活跃的组分。近年来,为提升粮食产能,实施了大量的旱地改造水田工程,但旱地改造水田后土壤微生物残体碳的积累特征及影响机制尚不清楚。本研究以贵州省平塘县旱地改造水田工程为研究对象,系统分析了改造前后土壤理化性质、有机碳含量、微生物量碳和微生物残体碳的变化特征,探讨了旱地改造水田对微生物残体碳积累的影响。结果表明:旱地改造水田显著降低了土壤全氮、全磷、有效磷、碱解氮和速效钾含量,分别下降33.1%、28.3%、70.4%、41.0%、65.1%;旱地改造水田后土壤有机碳、微生物量碳、微生物残体碳显著下降,分别下降39.3%、29.8%、25.6%。然而,细菌残体碳对有机碳的贡献显著上升(50%)。相关性分析和随机森林模型预测发现,有效磷、微生物量碳、碱解氮、全氮、pH、有机碳是调控土壤微生物残体碳动态的关键驱动因子。偏最小二乘结构方程模型表明,旱地改造水田主要通过影响土壤理化性质,影响有机碳和微生物量碳含量,从而改变真菌残体碳和细菌残体碳的比例,最终调控微生物残体碳的积累。短期观测结果表明,旱地改造水田后土壤总有机碳、微生物量碳、微生物残体碳和部分理化性质显著下降。因此,在工程实施后的管理阶段,应着重关注并适当增加土壤养分,以促进稳定有机碳的积累。同时需进一步开展长期定位观测研究,为绿色土地整治工程实施和农业可持续管理提供科学依据。
本研究旨在明确新疆生产建设兵团第七师(以下简称“七师”)垦区高产棉田耕层土壤的养分含量特征,为棉花生产提供科学施肥依据。以七师垦区7个主要植棉团镇的高产棉田耕层土壤为研究对象,采用野外取样与室内试验相结合的方法,参照新疆棉田土壤养分分级标准和土壤盐渍化程度分级标准,运用统计学方法分析了高产棉田耕层土壤的养分含量。结果表明:耕层土壤呈中性至微碱性(pH 7.58~8.10);可溶性总盐平均含量为1.81 g/kg,属于轻度或无盐化土壤;土壤有机质平均含量为12.39 g/kg,土壤有机质缺乏;土壤全氮平均含量为0.105%,属高水平;有效磷平均含量为28.33 mg/kg,属中等水平;速效钾平均含量高达409.91 mg/kg;土壤有效硼平均含量为2.56 mg/kg,处于高水平;有效锌平均含量为0.55 mg/kg,属中等偏低水平;有效铁平均含量为10.93 mg/kg,处于中等偏高水平;有效锰平均含量较低,为5.96 mg/kg,属低水平;有效铜平均含量为1.04 mg/kg,属中等偏高水平。建议为在“十五五”期间保持棉花的高产优质,应在生产中合理配施氮磷肥料,适当控制钾肥用量,同时保证有机肥的充足施用。此外,应重视锌、锰等微量元素的补充,并根据棉花生长情况酌情施用硼、铁、铜肥料。
利用陇东苹果最佳优质产区庆阳市宁县农业技术推广中心2014—2023年苹果落叶病观测数据和宁县观测站气象数据,运用相关性分析、多元回归、统计检验等数理统计方法,对气象条件与落叶病发生的关系进行了分析。结论表明:宁县苹果落叶病的活动周期自6月起始,至10月终止,其中7—9月是其最为严重的阶段。该病害的萌发时机与前期降雨量及空气湿度的变化密切相关,频繁的降雨与高温天气是加剧病害的主导因素。对于偶尔出现的异常降水时段,会导致病害延迟5~10 d左右出现波动。年最大病园率与当年冬季温度、初夏温度、8—9月降水、湿度呈明显相关,采用多元回归构建预测方程,以便准确地把握病菌活动与天气变化之间的内在联系,为果农提供更为精准的气象预警和病害防控建议。通过优化灌溉、增强树体抗逆性等方法科学合理地调整管理措施,可有效降低斑点落叶病的发生几率和危害程度,为陇东苹果的高产优质创造有利条件。
本研究旨在分析贵州兴仁地区薏苡生长期间关键气象因子的变化及气候适应性特点,为该地区薏苡生产的气候资源合理利用及区域规划提供依据。基于贵州兴仁地区2010—2024年国家气象观测站数据,采用气候倾向率法和累积距平法,分析薏苡各生育期平均气温、地温、降水量和日照时数的年际变化规律及季节变化特征。结果表明,近15 a来,薏苡整个生育期(TS)和播种—出苗期(S1),平均气温、平均地温、降水量和日照时数均有上升的趋势;在分蘖—拔节期(S2),平均地温呈下降趋势,而其余因子则呈上升态势;在抽穗—开花期(S3)和成熟—收获期(S4)降水量则表现为减弱的趋势,其余因子则呈上升的态势。再者,在薏苡不同的生长发育阶段,降水量变异最大,为第一限制因子,其次为日照时数;在整个薏苡生育期,平均气温、平均地温、降水量和日照时数的年际均值分别为19.6℃、22.5℃、1080.5 mm和1160.0 mm,中位数分别为19.6℃、22.5℃、1126.6 mm和1113.6 mm,而且在不同生长阶段4个气象因子的年际均值与中位数变化基本一致。因此,不同生长阶段和全生育期的年际均值和中位数,可为当地薏苡生产提供关键气象参数和气象预测依据。
石河子地区西梅越冬及春季萌芽开花是关键物候期,探究该地区冬季低气温的变化以及春季终霜灾害风险强度对西梅产业发展至关重要。本文利用1961—2024年11月—翌年5月气温资料和西梅物候期资料,运用气候诊断分析方法,评价冬季气温变化和终霜冻对西梅生长的影响,并对终霜所造成的灾害风险强度加以研究。研究成果显示,西梅树新生枝条的半致死低温指标为-24.1℃。石河子地区自1961—2024年冬季严寒期低于指标温度的冻害风险高达82.2%。伴随气候变暖,2000年后冻害风险概率降至60.0%,且冷害平均下降22.2个百分点。春季终霜期倾向于更早结束,但其分布相对分散。4月下旬及更晚时期的终霜对西梅树的萌芽和开花构成威胁。4月下旬及以后的终霜风险为53.2%,2000年后下降了28.2个百分点。石河子地区平均终霜灾害风险强度为34.8%,中等灾害风险强度占比为23.4%,严霜灾害风险强度占比为28.1%。2000年后终霜灾害风险强度呈线性方式降低8.6个百分点。在气候变暖的作用下,冬季气温的上升以及霜冻结束时间的提前有益于西梅树安全越冬和春季的萌发生长、开花。即便冬季气温有所上升、终霜冻引发的灾害风险正在减弱,因极端气候变化的不稳定性,防冻防霜措施仍是保障石河子西梅产量与品质的关键技术需求。
土壤系统分类是土壤资源管理的基础,中国土壤系统分类(CST)是强调以诊断层和诊断特性为核心的定量化分类体系。本研究针对沧州市滨海盐碱地土壤系统分类模型性等问题研究不足的现状,基于第三次全国土壤普查数据,结合中国土壤系统分类(CST)标准,通过建立关键诊断指标,明确该区域土壤的系统分类归属,旨在完善滨海盐渍土分类体系,为土地资源管理提供科学依据。笔者筛选10个代表性剖面,通过野外形态描述、实验室理化分析(包括黏粒含量、pH、有机碳、盐分等)及诊断层/特性鉴定(如淡薄表层、雏形层、盐积/碱积现象),依据《中国土壤系统分类检索(第三版)》进行系统分类,并参照土族、土系划分标准建立基层单元。结果表明,10个剖面可划分为3个土纲(盐成土、潜育土、雏形土)、5个亚纲(正常盐成土、碱积盐成土、滞水潜育土等)、5个土类及6个亚类。研究首次建立了10个土系(如王芹地系、新港系等),并提出黏粒矿物类型(伊利石型、硅质混合型)和盐碱化指标(如HH27潜育特征、HX06碱积层)的区域分类辅助依据。研究明确了古黄河冲积母质中高黏粒层非黏化作用产物,高碳酸钙层为原生非次生钙积层,需结合成土环境综合判别。本研究填补了沧州滨海盐碱土在CST体系中的分类空白,揭示了盐分迁移与母质继承性对土壤分类的关键影响,为区域盐碱地改良、生态修复及农业布局提供了定量化的分类基础。