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2020年  第28卷  第7期

作物栽培与生理生态
根系竞争对两个不同年代春小麦品种生长及资源分配的影响
朱莉, 席念勋, 张大勇
2020, 28(7): 945-953. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190867
摘要(402) HTML (6) PDF(240)
摘要:
植物相同基因型个体之间竞争地下资源会导致根系增生,这被称为根系竞争的“公地悲剧”现象。减少或者消除作物的根系增生有望提高种子产量。但人工育种是否已经无意识地影响了作物的根系竞争效应,目前研究尚不足。本研究选取春小麦古老品种‘和尚头’和现代品种‘92-46’开展温室盆栽试验,通过设置尼龙隔离、无竞争塑料隔离和有竞争塑料隔离,并设置1倍营养和2倍营养两个营养水平,分析根系竞争对春小麦各器官生物量的影响,并采用标准化主轴回归(SMA)方法分析根系竞争对资源分配的影响。结果表明,与无竞争塑料隔离相比,尼龙隔离的根系生物量无显著变化,但茎叶生物量和总生物量显著提高。尼龙隔离的古老品种‘和尚头’种子生物量与无竞争塑料隔离无显著差异,而现代品种‘92-46’的种子生物量显著高于无竞争塑料隔离。2倍营养-有竞争塑料隔离与1倍营养-无竞争塑料隔离相比,根系生物量和种子生物量无显著差异,但茎叶生物量和总生物量显著降低。标准化主轴回归(SMA)分析发现,根系竞争对‘和尚头’的根系资源分配无显著影响,根系竞争显著降低了‘92-46’的根系资源分配但降低程度较小(尼龙隔离相比无竞争塑料隔离);根系竞争对两个品种的茎叶资源分配和种子资源分配均无显著影响。另外,本研究还发现:‘和尚头’的根系生物量和茎叶生物量大于‘92-46’,而种子生物量小于‘92-46’。除1倍营养-无竞争塑料隔离处理,其他隔离处理下‘和尚头’的根系资源分配与‘92-46’无显著差异;且‘和尚头’的茎叶资源分配大于‘92-46’,种子资源分配小于‘92-46’。总之,现代品种‘92-46’可能发展出一定程度的合作行为,通过根系分泌物介导识别邻株根系并减少根系资源分配;现代品种‘92-46’资源更多分配到繁殖生长,而古老品种‘和尚头’更多分配到茎叶生长。
基于根系形态对磷吸收的贡献解析小麦||蚕豆间作促进磷吸收的作用
王宇蕴, 李兰, 郑毅, 汤利
2020, 28(7): 954-959. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200163
摘要(394) HTML (11) PDF(232)
摘要:
间作模式是充分挖掘作物自身生物学潜力,促进磷资源高效利用的有效手段。为进一步探明间作诱导的根系形态适应性变化对磷吸收的相对贡献,理解小麦||蚕豆间作系统促进磷吸收的作用机制,本研究采用水培法,研究了常规磷(Hoagland营养液磷水平)和低磷(1/2-Hoagland营养液磷水平)条件下,小麦||蚕豆间作对小麦和蚕豆磷吸收、生长性状和根系形态变化的影响,并结合集成推进树算法(ABT)分析小麦和蚕豆根系形态对小麦和蚕豆磷吸收的相对贡献。结果表明,在低磷水平下,与单作小麦相比,小麦||蚕豆间作可以显著促进小麦对磷的吸收;而在正常磷水平下,间作小麦的磷吸收量显著低于单作小麦。在常规磷和低磷水平下,间作均能够显著促进蚕豆对磷的吸收。正常磷水平,间作系统的磷吸收量是小麦和蚕豆单作系统平均磷吸收量的1.04倍;低磷水平,间作系统的磷吸收量是小麦和蚕豆单作系统磷吸收量的1.28倍。种植模式和供磷水平能够显著影响小麦的株高,且有显著的交互作用;间作显著降低蚕豆的株高。ABT分析结果表明,小麦根长、根平均直径主导了小麦根系对磷的吸收,其解释量分别为74.7%和25.3%;蚕豆根长、根平均直径和根表面积共同解释了根系对磷的吸收,其解释量分别为48.0%、35.2%和16.9%。因此,低磷条件下,小麦||蚕豆间作主要通过增加小麦的根长,显著降低小麦根系平均直径,促进小麦对磷的吸收;而间作系统中的蚕豆则通过增加根长促进其对磷的吸收。
长期不同供磷水平下南方黄泥田生产力及磷组分特征
王飞, 李清华, 林诚, 何春梅
2020, 28(7): 960-968. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200059
摘要(483) HTML (5) PDF(253)
摘要:
红壤性水稻土磷素易受铁、铝等固定而有效性低,过量施用磷肥则产生磷素淋失风险,研究不同供磷水平下黄泥田生产力、磷库平衡及磷组分特征,可为磷素高效管理提供依据。本研究基于福建黄泥田连续30年的供磷定位试验,研究连续30年3个供磷水平下[不施磷肥(CK)、30 kg(P2O5)·hm-2(P1)、60 kg(P2O5)·hm-2(P2)]水稻(1987—2004年为双季稻,2005年始种植单季稻)产量演变规律,并于试验的第31年分析土壤有效磷、全磷、无机磷库与有机磷库组分变化。结果表明,连续30年施用磷肥,与CK相比,早稻、晚稻与单季稻历年平均产量P1处理分别提高64.9%、37.0%与19.9%,P2处理分别提高67.0%、41.2%与20.4%,差异均显著。不同稻作制度下黄泥田磷肥的增产效果为早稻>晚稻>单季稻。与P1处理相比,P2处理第31年土壤有效磷含量提高190.5%,全磷含量提高32.4%,差异均显著;Al-P、Fe-P、Ca-P含量与无机磷含量均显著提高,Al-P、Fe-P占无机磷比重分别提高2.12个百分点与4.40个百分点,但O-P比重降低9.45个百分点,差异均显著。施磷肥总体提高了活性有机磷(LOP)与中等活性有机磷(MLOP)含量,降低了高稳定性有机磷(HSOP)含量,P2处理表现尤为明显;增施磷肥,LOP与MLOP占有机磷比重增加,HSOP比重降低。籽粒或秸秆产量与Al-P、Fe-P、Ca-P、MLOP、LOP含量呈显著正相关。综上,黄泥田连续30年施磷肥增产效果明显,P1与P2处理的产量无显著差异,但P1处理呈现磷表观亏缺。增施磷肥提高了无机磷Al-P、Fe-P、Ca-P比重,有机磷组分呈现由活性较低的形态向活性较高的形态转化趋势。每茬60 kg(P2O5)·hm-2可维持磷素养分表观平衡并保持适宜的有效磷水平。
施磷对苜蓿光合产物在根茎叶的分配及抗蓟马的影响
胡桂馨, 彭然, 崔晓宁, 刘艳君, 李亚姝, 曾文芳
2020, 28(7): 969-978. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190812
摘要(372) HTML (9) PDF(247)
摘要:
为了明确施磷后紫花苜蓿根、茎、叶中光合产物分配与苜蓿抗蓟马能力的关系,本试验以紫花苜感虫品种‘甘农3号’和抗虫品种‘甘农9号’为材料,以北方苜蓿蓟马类优势害虫牛角花齿蓟马(Odontothrips loti)为研究对象,设0 mg(P2O5)·kg-1(土)、27 mg(P2O5)·kg-1(土)、54 mg(P2O5)·kg-1(土)、81 mg(P2O5)·kg-1(土)和108 mg(P2O5)·kg-1(土)5个磷水平,分别记为P0、P1、P2、P3和P4,在苜蓿6叶期,按3头·株-1接入牛角花齿蓟马,分别于苜蓿持续受害7 d、14 d和21 d时,评价苜蓿的受害指数,测量单株叶、茎、根生物量和根、茎、叶中的可溶性糖和淀粉含量。结果表明:随着施磷水平的升高,‘甘农3号’和‘甘农9号’苜蓿的受害指数降低,总体以P3水平下最低;受害7 d时,两个苜蓿品种受害指数均下降但不显著;受害14 d和21 d时受害指数下降显著(P < 0.05)。施磷后苜蓿根、茎和叶生物量均显著增加,在蓟马为害前期(7 d)和中期(14 d)苜蓿受害较轻时,生物量向叶中分配较多;在受到持续较重的为害后(21 d),苜蓿的生物量更多向根系分配,相应分配到叶部的生物量有所下降,茎秆中的生物量分配比例变化不显著。相对于‘甘农3号’,各施磷水平下‘甘农9号’分配到叶中的生物量更多。施磷后苜蓿根、茎和叶中可溶性糖和淀粉含量显著增加,随着受害时间的持续,苜蓿根、茎和叶中的淀粉含量总体下降,而可溶性糖含量持续增加;在受害14 d和21 d时,‘甘农9号’的叶和根中的可溶性糖及淀粉含量明显高于‘甘农3号’。总之,施磷可有效增强苜蓿对蓟马的耐害性,在虫害压力适中时,施磷促进了苜蓿地上部分的补偿生长,虫害压力较大时,施磷保证根系的生长以维持其生存。随着受害时间的持续,苜蓿存贮型碳水化合物淀粉的含量趋向减少,根、茎和叶中的可溶性糖含量升高,使较多的资源用于苜蓿光合器官和贮藏器官的构建。P3水平[81 mg(P2O5)·kg-1(土)]为本试验中苜蓿最佳施磷水平。
红芸豆对氮素的需求规律及适宜施氮量研究
郭彩霞, 黄高鉴, 王永亮, 郭军玲, 杨治平
2020, 28(7): 979-989. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190874
摘要(316) HTML (8) PDF(212)
摘要:
为探明山西省红芸豆的氮素需求规律与分配特征,并明确其适宜施氮量,以‘英国红’为试验材料,通过田间试验,系统监测了不同生育时期红芸豆干物质和养分的累积与分配特征,并研究了氮肥施用水平对红芸豆产量、氮素利用效率的影响。分别在山西省中部农业科学院东阳试验基地和西部地区岢岚县曹家沟村进行试验。东阳试验基地设置了4个氮水平(kg·hm-2)处理,分别为0(N1)、60(N2)、120(N3)和180(N4);岢岚县曹家沟村设置5个氮水平(kg·hm-2)处理,分别为0(N1)、60(N2)、120(N3)、180(N4)和240(N5)。结果表明,红芸豆在不同氮肥处理间籽粒产量、生物量和氮素累积量均表现出显著差异:籽粒产量随氮肥施用量的增加呈单峰曲线变化,两个试验点均表现为N3处理产量最高,分别为2 359.89 kg·hm-2和2 452.26 kg·hm-2,产量差异主要来自百粒重;干物质累积随生育进程呈现“慢—快—慢”的增长趋势,两个试验点均表现出N3处理单株籽粒所占总干物质比重最高,分别为49.97%与47.65%;植株氮素累积与分配与干物质累积的变化趋势大致相同,两个试验点单株籽粒最高含氮量分别在N4(东阳)和N3(岢岚)处理,分别为每株0.72 g和0.99 g。说明合理的氮肥施用可以提高籽粒的干物质累积量和氮素的转运效率,显著提高了红芸豆植株干物质向籽粒中的转移率,增加了植株对氮素的吸收和转运能力。山西省中部地区红芸豆推荐氮肥施用量为110.36 kg·hm-2,西部地区为126.31 kg·hm-2
不同杂交中稻品种在川南再生稻区的两季产量及头季稻米品质差异
徐富贤, 袁驰, 王学春, 韩冬, 廖爽, 陈勇, 周兴兵, 江青山, 张林, 蒋鹏
2020, 28(7): 990-998. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200114
摘要(458) HTML (26) PDF(270)
摘要:
川南高温伏旱区杂交中稻因高温逼熟,产量低且稻米品质较差。杂交中稻蓄留再生稻是充分利用秋季温光资源提高稻谷产量和改善品质的重要途径。以2015—2016年审定的12个杂交中稻新品种为材料,分别在川南有一定生态代表性的隆昌、江安、富顺、宜宾4个地点采取统一的栽培技术方案,研究了杂交中稻品种与环境对头季稻及其再生稻产量与头季稻米品质的影响。结果表明,4个地点间的头季稻产量、再生稻产量和两季总产量差异达极显著水平。12个水稻品种的头季稻产量、再生稻产量均达极显著差异,而两季总产量间差异则不显著。其中有7个品种(‘创两优华占’‘内5优907’‘宜香4245’‘泸香优104’‘花优357’‘内6A/绵恢138’‘隆两优1813’)两季产量在11 000 kg·hm-2以上。6个稻米品质性状在4个地点间的差异除胶稠度不显著外,其余5个性状均达极显著水平,以宜宾和江安2个点的米质稍好。12个水稻品种在4个地点间的品质差异均达极显著水平,综合考虑总体米质相对较好的为‘创两优华占’‘隆两优1813’两个品种。再生稻产量和头季稻产量间呈显著负相关关系,头季稻产量与整精米率、垩白粒率、垩白度相关不显著。说明川南特定生态下需要改良的整精米率、垩白粒率、垩白度3个米质性状与高产并没有明显矛盾,长宽比大的品种有利于降低垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量,提高胶稠度。
不同春小麦品种耐低磷性评价及种质筛选
刘露露, 汪军成, 姚立蓉, 孟亚雄, 李葆春, 杨轲, 司二静, 王化俊, 马小乐, 尚勋武, 李兴茂
2020, 28(7): 999-1009. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200098
摘要(293) HTML (11) PDF(224)
摘要:
筛选磷高效作物是充分利用土壤磷素和减少磷肥施用量的重要手段。本研究以162份春小麦种质资源为材料,对其苗期的株高、总根长、根表面积等8个指标的耐低磷系数进行分析,采用隶属函数法综合评价春小麦苗期的耐低磷特性,初步筛选耐低磷材料,并进一步进行成株期的耐低磷特性鉴定,筛选出耐低磷材料和磷敏感材料,分析其在低磷下酸性磷酸酶的活性变化。结果表明,低磷胁迫下春小麦材料苗期和成株期的各性状均受到不同程度的影响,并随着胁迫程度的增加,小麦生长受抑制程度增强。通过主成分分析将苗期8个指标转化成4个综合指标(累计贡献率为82.60%),将成株期的10个指标转化为3个综合指标(累计贡献率为83.23%);采用隶属函数法计算耐低磷综合评价值(D)值,对D值进行聚类分析,将苗期的162份春小麦种质资源划分为耐低磷型(10份)、较耐低磷型(26份)、低磷较敏感型(91份)、低磷敏感型(35份)4类。选取耐低磷型材料(5份)和低磷敏感型材料(4份),进一步进行成株期鉴定,最终筛选1份耐低磷材料wp-35和1份磷敏感材料wp-119。通过分析其酸性磷酸酶活性,发现在低磷胁迫下春小麦根系和叶片中的酸性磷酸酶活性均升高,且耐低磷材料的酸性磷酸酶活性高于磷敏感材料。本研究结果可为解析春小麦耐低磷特性、培育耐低磷品种提供种质资源和理论依据。
不同年代棉花品种磷效率比较
白灯莎·买买提艾力, 孙良斌, 冯固
2020, 28(7): 1010-1021. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200040
摘要(564) HTML (21) PDF(575)
摘要:
提高磷肥利用率是当今农田磷养分资源管理面临的重要难题,作物品种改良是提高磷利用率的有效途径之一。为明确新疆不同年代棉花品种(系)磷效率的差异,采用单因素随机区组设计,通过大田试验,以新疆1950s—2013年不同年代的22个棉花品种(系)为材料,研究了不同年代培育的棉花品种(系)在苗期、蕾期、花铃期和吐絮期的磷吸收、利用效率特征,并采用模糊数学隶属函数和聚类分析方法,对不同棉花品种(系)磷效率的高低进行了综合评价。结果表明:不同棉花品种(系)磷吸收效率、利用效率、磷由茎叶向籽粒的转移效率(再转移效率)存在差异。吐絮期磷吸收效率为164.26~395.75 mg·株-1,变异系数为3.3%;磷利用效率为0.25~0.40 g·mg-1,变异系数为67.7%;磷再转移效率为16.0%~58.1%,变异系数为11.1%。以每20年为一个时期,划分了3个品种更替阶段,棉花磷利用效率在3个阶段没有发生明显改变,始终维持在0.30~0.32 g·mg-1;磷吸收效率由225.5 mg·株-1增加到286.3 mg·株-1,提高了27.0%;磷由根系向地上部的转移效率(转移效率)没有发生明显改变,始终维持在93.9%~94.9%;磷再转移效率由26.8%增加到38.3%;磷经济利用效率由20.6 mg·mg-1增加到30.4 mg·mg-1。相关性分析表明:不同棉花品种(系)生物量与磷吸收效率呈显著正相关,而与磷利用效率无显著的相关性;皮棉产量与磷吸收效率、转移效率、再转移效率、经济利用效率呈极显著正相关,而与磷利用效率相关性不明显。对22个棉花品种(系)吐絮期生物量、皮棉产量、磷吸收利用效率及转移效率和经济利用效率等性状指标的综合评价和聚类分析,将22个品种(系)分为磷高效型、中效型、低效型和极低效型4组,‘新陆早50号’‘新陆早57号’‘军棉1号’为磷高效型品种。与磷低效组相比,磷高效组的品种具有较高的生物量和产量。以上结果表明,新疆棉花高产育种过程提高了磷素吸收、再转移和经济利用效率。
基于差热分析技术的4个酿酒葡萄品种不同部位抗寒性综合评价
陈仁伟, 张晓煜, 丁琦, 杨豫, 南学军, 胡宏远, 冯蕊, 李芳红, 张亚红
2020, 28(7): 1022-1032. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200151
摘要(304) HTML (7) PDF(212)
摘要:
越冬冻害是中国北方地区的主要气象灾害之一,严重影响着西北内陆埋土防寒区酿酒葡萄产业的可持续发展。葡萄不同部位抗寒能力具有差异,主要受品种遗传性状差异及各部位特性影响。本文基于差热分析技术对不同品种酿酒葡萄不同部位抗寒性进行测定,为葡萄越冬冻害的防御工作提供理论依据。本研究以贺兰山东麓主栽的4种酿酒葡萄‘赤霞珠’‘美乐’‘西拉’和‘北玫’的主根、副根和枝条为试材,在模拟自然降温冷冻过程中测定其过冷却点、结冰点、相对电导率和枝条含水率,并应用模糊隶属函数法综合评价4个品种酿酒葡萄根系的抗寒能力。研究结果表明:1)不同品种间的抗寒能力有显著差异,且不同品种根系、枝条抗寒能力趋势表现较为一致,4个品种抗寒能力大小顺序为:‘北玫’ > ‘赤霞珠’ >‘美乐’ > ‘西拉’。2)半致死温度与根系过冷却点呈显著性相关,结合半致死温度确定供试品种根系的过冷却点温度范围为-5.2~-2.7℃,可作为4个酿酒葡萄品种根系越冬冻害的温度参考指标。供试品种各部位中枝条抗寒能力最强,主根次之,副根最弱,且主根抗寒能力显著大于副根。研究结果对于酿酒葡萄越冬冻害监测、预警和防御能力具有重要意义,也为酿酒葡萄抗寒性育种、优良品种的推广应用提供理论参考。
藜麦种子萌发阶段响应干旱和盐胁迫变化的综合评价
王志恒, 徐中伟, 周吴艳, 杨秀柳, 胡韩, 李成虎, 马维亮, 魏玉清
2020, 28(7): 1033-1042. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200016
摘要(334) HTML (15) PDF(219)
摘要:
随着我国藜麦产业不断发展和利用边际性土地种植规模的扩大,藜麦种子萌发阶段对干旱和盐胁迫的响应研究越来越受到重视。本文采用室内PEG-6000模拟干旱胁迫和NaCl模拟盐胁迫,通过测定发芽率、发芽势、长度和鲜重等8个指标,对5个藜麦品种(系)(‘南非2号’‘陇藜1号’‘陇藜4号’、HTH-y605、HTH-01)种子萌发期对干旱和盐胁迫的响应进行综合评价研究,并利用主成分分析方法评价藜麦的抗旱性和耐盐性,指出抗旱性和耐盐性的主要评价指标。结果表明:在藜麦萌发阶段抗旱性综合评价中,主成分分析将8个指标归类为2个成分因子,各成分分别以相对长度和相对发芽率载荷量最大,可作为藜麦萌发期抗旱性主要鉴定指标。抗旱性强弱顺序为:‘南非2号’ > HTH-01 > ‘陇藜4号’ > ‘陇藜1号’ > HTH-y605。在其耐盐性综合评价中,通过主成分分析将8个指标归类为3个成分因子,相对长度、相对发芽率和相对发芽指数分别为各成分因子上最大的载荷,可以作为藜麦萌发期耐盐性的主要鉴定指标,耐盐性强弱顺序为:HTH-01 > HTH-y605 > ‘陇藜4号’ > ‘陇藜1号’ > ‘南非2号’。相关性分析结果显示,不同藜麦品种萌发阶段抗旱性与耐盐性之间无明显相关性。研究发现藜麦不同品种在抗旱性和耐盐性具有遗传多样性,其机制有待进一步研究。研究结论对藜麦抗逆机理研究和品种选育有一定的参考价值,为当前中低产田开发利用提供了理论和数据支持。
农业资源与环境
华北典型农田和畜禽场环境大气中活性氮化学组成和浓度变化特征
吕雪梅, 曾阳, 田世丽, 孙杰, 张国忠, 黄威, 顾梦娜, 许稳, 刘学军, 董红敏, 马林, 程一松, 胡春胜, 吴电明, 潘月鹏
2020, 28(7): 1043-1050. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190879
摘要(358) HTML (4) PDF(227)
摘要:
大气活性氮(Nr)是导致霾污染和过量氮沉降的主要前体物。随着近年来大气污染防治行动的深入,消减农业源Nr排放逐渐被提上议事日程。目前,针对农田和畜禽养殖场内外环境大气中Nr的实地测量资料较为缺乏,且以往研究多以氨气(NH3)为主,很少关注其他Nr成分。为了阐明农业活动对大气Nr的潜在影响,本研究基于扩散管主动采样系统,对华北平原典型农田(河北香河和栾城农田)、养猪场和蛋鸡养殖场环境大气中的4种Nr成分,即NH3、硝酸气体(HNO3)、颗粒态铵盐(p-NH4+)和颗粒态硝酸盐(p-NO3-)开展了现场同步观测。结果显示:观测期间猪舍内NH3和p-NH4+平均浓度(1 250.9 μg·m-3和76.6 μg·m-3)显著高于舍外(378.5 μg·m-3和4.2 μg·m-3);而猪舍内HNO3和p-NO3-平均浓度(10.3 μg·m-3和20.8 μg·m-3)与舍外接近(9.8 μg·m-3和22.1 μg·m-3);鸡舍内仅NH3平均浓度(197.7 μg·m-3)显著高于舍外(77.3 μg·m-3),而p-NH4+、HNO3和p-NO3-平均浓度(7.3 μg·m-3、9.0 μg·m-3和6.2 μg·m-3)均与舍外接近(10.7 μg·m-3、9.9 μg·m-3和7.2 μg·m-3)。总体上看,养猪场环境大气中Nr浓度显著高于养鸡场(P < 0.05)。香河和栾城农田大气NH3、p-NH4+、HNO3和p-NH4+的平均浓度分别为21.4 μg·m-3、1.9 μg·m-3、4.4 μg·m-3和5.5 μg·m-3,显著低于养殖场外Nr浓度(P < 0.05)。从形态组成上看,养殖场和农田大气Nr主要以NH3-N(占比>80%)的形态存在,说明华北农业活动产生的Nr主要通过NH3的形式向外扩散传输,并没有在当地快速转化为颗粒物。未来需要进一步研究Nr在大气中的传输路径和转化机制,为制定有效的减排措施提供科学支持。
秸秆还田配施氮肥对冬春季稻虾田水质、土壤养分及酶活性的影响
李威, 成永旭, 孙颖, 刘小飞, 刘明明, 陈焕根, 李嘉尧
2020, 28(7): 1051-1060. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200056
摘要(382) HTML (6) PDF(226)
摘要:
为探究稻虾种养模式冬春季节合理的秸秆还田方式,本研究以秸秆还田配施氮肥调节C/N为切入点,在2017年12月—2018年5月通过田间试验,设秸秆不还田不施氮肥(对照,CK)、秸秆还田C/N为35(S)、秸秆还田配施氮肥C/N为25(SN1)、秸秆还田配施氮肥C/N为15(SN2)以及单施氮肥处理(N1)。探讨秸秆还田不同C/N对冬春季稻虾田养殖水体、土壤养分及酶活性的影响。结果表明:1)CK处理后期的水体总磷含量最低,各处理水体总氮含量在还田前期变化幅度不大;不同处理水体铵态氮含量低于克氏原螯虾安全耐受限度。2)秸秆还田后,SN2处理显著增加了土壤有机质含量,同时土壤硝态氮含量较还田前增加240%;秸秆还田降低了土壤容重,SN2处理组容重最低。3)N1和SN2处理提高了土壤多酚氧化酶活性,其中SN2处理组酶活性最高。在3种秸秆还田处理中,SN2处理土壤脲酶活性高于其他处理,N1处理前期表现出较高酶活性,后期开始降低。综上,秸秆还田配施氮肥调节C/N为15在稻虾田土壤养分含量、酶活性等方面优于其他处理。
秸秆还田条件下腐熟剂对不同质地土壤真菌多样性的影响
萨如拉, 杨恒山, 邰继承, 高聚林, 李媛媛
2020, 28(7): 1061-1071. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190900
摘要(468) HTML (8) PDF(539)
摘要:
为因地制宜鉴选适宜的秸秆腐熟剂,在西辽河平原灌区选择秸秆还田的砂壤土和中壤土连作玉米地,分别配施中农绿康腐熟剂、人元腐熟剂和农富康腐熟剂(简称中农、人元、农富康),以秸秆还田不施腐熟剂为对照,在玉米吐丝期取0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm土层样品,采用高通量测序技术,研究不同质地土壤秸秆还田配施腐熟剂情况下土壤真菌群落结构的多样性。结果表明,砂壤土秸秆还田配施腐熟剂处理特有OTU(operational taxonomic units)数均比对照多,中壤土则相反。所有处理土壤中被孢霉门(Mortierellomycota)、子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)相对丰度较高;优势属均为被孢霉属(Mortierella)和低温酵母(Guehomyces)。不同腐熟剂对土壤质地产生不同影响,中壤土秸秆还田配施中农和农富康对土壤真菌组成及丰度无显著影响,而配施人元显著改变中壤土真菌组成及丰度;砂壤土秸秆还田配施中农和人元显著增加土壤真菌组成及丰度。LEfSe分析可知,砂壤土秸秆还田配施中农、中壤土秸秆还田配施人元和农富康3个处理土壤真菌多样性存在差异,对真菌多样性差异发挥显著性作用的门为担子菌门、子囊菌门,纲为伞菌纲(Agaricomycetes),目为腔菌目(Pleosporales)和伞菌目(Agaricales),种为Mortierella fimbricystis。这种响应差异也体现在同一腐熟剂对中壤土和砂壤土不同土层真菌的影响;随土层的下移,砂壤土和中壤土对照中被孢霉属相对丰度先增加后下降,低温酵母相对丰度下降;施用腐熟剂后(中壤土农富康除外),深层土壤低温酵母相对丰度比表层土壤高。砂壤土秸秆还田配施中农后0~15 cm土层中上述2个优势菌属相对丰度显著提高;而中壤土秸秆还田配施人元增加0~15 cm土层低温酵母相对丰度和15~30 cm、30~45 cm土层被孢霉属相对丰度。由此可见,秸秆还田条件下腐熟剂与土壤质地间响应不同,所以秸秆腐熟剂配施应因地制宜。
盐胁迫对福寿螺耗氧率和排氨率的影响
刘鹏远, 张春霞, 赵本良, 章家恩
2020, 28(7): 1072-1078. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.200045
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摘要:
福寿螺[Pomacea canaliculata(Lamark 1822)]是世界100种恶性外来入侵物种之一。近年来,有关福寿螺的研究主要集中在稻田、沟渠、河流、湖泊等淡水区,对其向盐水区扩散的研究较少。为探究不同个体大小福寿螺对盐胁迫的响应差异,采用静水法测定了3种个体大小的福寿螺在盐胁迫(0 g·L-1、2.5 g·L-1、5.0 g·L-1、7.5 g·L-1和10.0 g·L-1)下的耗氧率和排氨率。结果表明:盐度、福寿螺个体大小以及二者的交互作用均对福寿螺的耗氧率和排氨率有显著影响。3种个体大小福寿螺的耗氧率和排氨率均在盐度2.5 g·L-1时达峰值,在盐度2.5~10.0 g·L-1时随着盐度的升高逐渐降低。在盐度0 g·L-1(对照组)、2.5 g·L-1、5.0 g·L-1、7.5 g·L-1和10.0 g·L-1处理下,福寿螺的耗氧率和排氨率均与软体部干重(在65℃烘干48 h)之间呈负相关,即福寿螺耗氧率和排氨率的高低均表现为小螺>中螺>大螺。福寿螺氧氮比(O/N)的范围为5.80~30.46,并在盐度为2.5 g·L-1时达峰值,之后随着盐度的升高而逐步降低。其中,在盐度2.5~7.5 g·L-1处理下,3种不同大小福寿螺的O/N均与对照组无显著差异。综合来看,福寿螺可短期或间歇性在盐度7.5 g·L-1以下的盐水环境生存。
中国省域化肥面源污染时空格局演变与分组预测
雷俊华, 苏时鹏, 余文梦, 孙小霞
2020, 28(7): 1079-1092. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190923
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摘要:
减少化肥面源污染的同时保持农业产值持续增长是实现农业产业生态化和农业高质量发展的必然要求。中国各省均制定并实施了化肥零增长行动计划,但进展和成效并不一致,并可能相互影响。论文运用化肥流失系数法对中国1997—2018年31个省(市、自治区)化肥面源污染排放强度进行核算,再运用空间自相关和热点分析对其进行时空格局演变分析,揭示化肥面源污染的时空演变规律,探讨区域间的相互影响。根据时空格局特征将全国分为热点区、冷点区和非热(冷)点区,在考虑相邻省份间空间异质性和相关性的条件下,分组模拟和预测化肥面源污染排放强度与人均农业产值间的环境库兹涅茨曲线(EKC)时间路径。结果表明:1)化肥面源污染排放强度省际差异较大,表现为空间正自相关,呈集聚模式。热点分析显示,化肥面源污染时空格局相对稳定,热点区主要集中在中南部,长江中下游地区尤其显著,黄淮海地区近年热点程度下降较明显;冷点区主要集中在西部地区和黑龙江。2)基于时空格局分组的环境库兹涅茨曲线(EKC)趋势模拟表明,各组均存在显著的非线性EKC关系但趋势和拐点差异明显,热点区为“倒U型”,冷点区和非热(冷)点区为“倒N型”,多数省份正处于曲线上升阶段且距拐点较远。3)产业结构的调整和转移促使区域间存在化肥面源污染空间溢出效应,要从整体上把握区域间的协同治理。根据研究结果,提出热点区应研发推广适用施肥设备,提高化肥利用率;冷点区应保护性耕作,增施有机肥;非热(冷)点区应合理调整农业产业结构,注重种养循环。区域间则应当通过生态补偿、排污权交易等方式实现协同治理。
基于InVEST模型的未利用地开发前后生境质量评价——以唐县为例
陈雅倩, 赵丽, 陶金源, 张蓬涛
2020, 28(7): 1093-1102. doi: 10.13930/j.cnki.cjea.190862
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摘要:
生境质量评价对生物多样性保护有至关重要的作用,为探究未利用地开发对唐县生境质量的影响,本文运用InVEST模型中的Habitat Quality模块分析2000年、2007年和2016年河北省唐县未利用地开发前后的生境质量变化情况。研究表明:1)2000—2016年,未利用地开发方向主要以草地、林地和耕地为主,未利用地比例从100%(以2000年未利用地面积为基数)减少到33.70%,草地、林地和耕地比例从0分别增加到27.43%、21.30%和10.46%。2)唐县未利用地斑块所占景观面积比逐年减少,其平均斑块面积由开发前的94.73 hm2减少到开发后的6.15 hm2;林地、水域和草地所占景观面积比例增加。未利用地开发后均匀度指数和多样性指数都有所增加,各景观组分所占面积比例差异减小,生态系统稳定性提高。3)未利用地开发后,研究区生境质量明显提升,生境质量得分由2000年的0.09上升到2007年的0.28,2016年又上升到0.39。研究结果可以为制定合理的土地规划以及土地开发工作中的生境及生物多样性保护等提供科学依据。