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Inhibition of ammonia-oxidizing bacteria promotes the growth of ammonia-oxidizing archaea in ammonium-rich alkaline soils

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Pedosphere 2022年第4期32卷 532-542页

作者： Chang YIN Xiaoping FAN Hao CHeN Mujun Ye Guochao YAN Tingqiang LI Hongyun PeNG shengzhe e Zongxian CHe Steven AWAKeLIN Yongchao LIANG Key Laboratory of environment Remediation and ecological Health Ministry of EducationCollege of Environmental&Resource SciencesZhejiang UniversityHangzhou 310058China Institute of Soil and Fertilizer and Water-Saving Agriculture Gansu Academy of Agricultural SciencesLanzhou 730070China Scion Research P.O.Box 29237Christchurch 8011New Zealand

Disparities in the substrate affinity and tolerance threshold for ammonia have been believed to play a key role in driving niche differentiation between ammonia-oxidizing archaea (AOA) and bacteria (AOB);however, recent surveys argue that direct competition between AOA and AOB is also important in this phenomenon. Accordingly, it is reasonable to predict that diverse AOA lineages would grow in ammonium (NH_(4)^(+))-rich alkaline arable soils if AOB growth is suppressed. To test this hypothesis, a microcosm study was established using three different types of alkaline arable soils, in which a high NH_(4)^(+) concentration (200 μg N g^(-1) dry soil) was maintained by routinely replenishing urea and the activities of AOB were selectively inhibited by 1-octyne or 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP). Compared with amendment with urea alone, 1-octyne partially retarded AOB growth, while DMPP completely inhibited AOB. Both inhibitors accelerated the growth of AOA, with significantly higher ratios of abundance of AOA to AOB observed with DMPP amendment across soils. Nonmetric multidimensional scaling analysis (NMDS) indicated that different treatments significantly altered the community structures of both AOA and AOB and AOA OTUs enriched by high-NH_(4)^(+) amendment were taxonomically constrained across the soils tested and closely related to Nitrososphaera viennensis eN76 and N. garnensis. Given that these representative strains have been demonstrated to be sensitive to high ammonia concentrations, our results suggest that it is the competitiveness for ammonia, rather than disparities in substrate affinity and tolerance threshold for ammonia, that drives niche differentiation between these phylotypes and AOB in NH_(4)^(+)-rich alkaline soils.

关键词： community structure 3,4-dimethylpyrazole phosphate niche differentiation 1-octyne substrate affinity tolerance threshold

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长期施肥对冬小麦产量、养分吸收利用的影响

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麦类作物学报 2015年第4期35卷 528-534页

作者：罗照霞杨志奇俄胜哲天水市农业科学研究所甘肃天水741000 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070

为了解黄土高原黄绵土区长期施肥的效应,以1981年设置于甘肃天水黄绵土上的长期定位试验为基础,研究了长期(1981-2013年)施肥对冬小麦产量、养分吸收和肥料表观利用率的影响。结果表明,单施氮肥或有机肥对冬小麦的增产作用不明显,化肥... 详细信息

为了解黄土高原黄绵土区长期施肥的效应,以1981年设置于甘肃天水黄绵土上的长期定位试验为基础,研究了长期(1981-2013年)施肥对冬小麦产量、养分吸收和肥料表观利用率的影响。结果表明,单施氮肥或有机肥对冬小麦的增产作用不明显,化肥配施或化肥与有机肥配施的增产作用显著。氮磷钾配施有机肥(MNPK)下,冬小麦平均产量最高,达到5 069kg·hm-2,较对照(不施任何肥料)提高了173.41%,对冬小麦产量的贡献率为62.60%;地上部氮、磷、钾携出量均最多,分别为141.13、16.86和123.69kg·hm-2,较对照分别提高了239.42%、218.11%和237.31%;氮、钾肥表观利用率最高,分别为55.68%和76.43%。磷肥表观利用率以氮肥配施有机肥最高,为19.57%。肥料单施不利于提高其利用效率,化肥配施有机肥后氮、钾表观利用率较不配施有机肥降低。因此,农业生产中肥料合理配施才是提高作物产量和肥料利用率的有效措施。

关键词：长期施肥冬小麦养分吸收产量肥料表观利用率

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灌漠土污泥施用阈值的试验

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环境化学 2016年第11期35卷 2426-2434页

作者：袁金华安康俄胜哲黄涛车宗贤甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 农业部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站兰州730070 甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070

为了确定城市污泥在灌漠土上的合理施用量,设置了11个不同污泥施入量的处理,泥土混合比例分别为:0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%.通过盆栽试验的方法研究了污泥施用量对灌漠土肥力、春小麦生长的影响以及污泥... 详细信息

为了确定城市污泥在灌漠土上的合理施用量,设置了11个不同污泥施入量的处理,泥土混合比例分别为:0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%.通过盆栽试验的方法研究了污泥施用量对灌漠土肥力、春小麦生长的影响以及污泥施用带来的重金属污染情况.结果表明,合理的污泥施用量可以增加土壤的养分含量和春小麦的产量,可以提高土壤有效态微量元素Mn、Fe、Cu和Zn的含量,土壤和籽粒中有毒重金属元素Pb、Cr、Cu和Zn的含量均没有超过相应的标准规定.过高的污泥施用量不利于春小麦种子的萌发和幼苗的生长,并且会降低春小麦的产量,还会造成春小麦籽粒中重金属元素含量的超标.经过综合评价,灌漠土合适的污泥施用量范围推荐为30%—50%.

关键词：污泥施用阈值重金属有效态微量元素灌漠土

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施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

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中国生态农业学报（中英文） 2020年第6期28卷 813-825页

作者：姚佳璇俄胜哲袁金华时晓娟车宗贤甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、... 详细信息

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%~71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%~49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg^-1和14.2mg·kg^-1;而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg^-1、22.60 mg·kg^-1和49.73mg·kg^-1。综上,等有机质(4 500kg×hm^-2)的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm^-2和221.30 g×hm^-2,而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm^-2和347.04 g×hm^-2。

关键词：有机物作物产量土壤理化性状活化系数固存率重金属

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生物质炭中盐基离子存在形态及其与改良酸性土壤的关系

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土壤 2019年第1期51卷 75-82页

作者：袁金华徐仁扣俄胜哲车宗贤甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 农业部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站兰州730070 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008

为研究生物质炭中盐基离子存在形态及其与改良酸性土壤的关系,通过厌氧热解的方法于300、500和700℃下制备了玉米秸秆炭。考察了热解温度对玉米秸秆炭水溶性、交换性和盐基总量的影响。采用室内培养的方法考察了添加玉米秸秆炭对酸性土... 详细信息

为研究生物质炭中盐基离子存在形态及其与改良酸性土壤的关系,通过厌氧热解的方法于300、500和700℃下制备了玉米秸秆炭。考察了热解温度对玉米秸秆炭水溶性、交换性和盐基总量的影响。采用室内培养的方法考察了添加玉米秸秆炭对酸性土壤的改良效果。结果表明:热解温度影响玉米秸秆炭各形态盐基离子含量,玉米秸秆炭总K、总Na、总Ca、总Mg、水溶性K、水溶性Na、水溶性Ca、交换性Ca和交换性Mg含量随热解温度升高显著增加;水溶性Mg和交换性K含量随热解温度升高先增加后下降。玉米秸秆炭中的K和Na主要以水溶态存在,约40%的Ca和30%的Mg以交换态存在,约50%的Ca和70%的Mg以其他形态(主要为难溶态)存在。添加玉米秸秆炭能极显著提高酸性土壤pH和降低土壤交换性Al3+含量,提高和降低幅度随热解温度升高极显著增加。总K+总Na+总Ca+总Mg含量可以作为衡量玉米秸秆炭提高酸性土壤pH能力的间接指标。添加玉米秸秆炭能极显著提高土壤交换性K、Na和Mg含量,能显著提高交换性Ca和总盐基离子含量。玉米秸秆炭总K和总Na含量是提高土壤交换性K和Na含量的决定因素,交换性Ca含量在提高土壤交换性Mg和交换性盐基总量中起决定作用。

关键词：玉米秸秆炭热解温度盐基离子形态土壤改良

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土壤可溶性盐及其组分计算公式错误解析与纠正

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土壤学报 2022年第6期59卷 1729-1746页

作者：袁金华乔万得夸俄胜哲车宗贤甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 农业农村部甘肃耕地保育与农业环境科学观测实验站兰州730070 甘肃省新型肥料创制工程实验室兰州730070 新疆生产建设兵团第十二师二二二团八连新疆阜康831505

公开出版的专业书籍中土壤可溶性盐及其组分计算公式存在诸多意料不到的错误,却没有引起大家的重视并提出修正措施,这些错误的存在可能会导致盐分含量计算结果的出错和对盐碱土分类分级的错误判定。选取出版日期介于2000—2020年包含土... 详细信息

公开出版的专业书籍中土壤可溶性盐及其组分计算公式存在诸多意料不到的错误,却没有引起大家的重视并提出修正措施,这些错误的存在可能会导致盐分含量计算结果的出错和对盐碱土分类分级的错误判定。选取出版日期介于2000—2020年包含土壤可溶性盐总量和阴阳离子(CO_(3)^(2–)、HCO_(3)^(–)、SO_(4)^(2–)、Cl^(–)、K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)、Mg^(2+))含量9个指标计算公式的12本专业书籍为研究对象,基于相关概念、理论基础、实验原理和实验方法进行公式推导。结果表明,9个指标共出错68次,其中HCO_(3)^(–)出错次数最高,为11处,占比16.2%;其次为Ca^(2+),10处,占比14.7%;最低的是可溶性盐总量和Cl^(–),4处,占比5.88%。根据9个指标的出错特征,将其归纳为系数2、换算系数、公式、指代意义和公式不规范5种错误。5种错误中,换算系数出错次数最高,出现31处,占比45.6%;其次为公式,出现13处,占比19.1%;最低的是系数2,出现4处,占比5.88%。通过对土壤可溶性盐及其组分计算公式出错种类的特点和原因解析,指出问题所在,并提出了纠正措施,以期为相关公式的修正提供借鉴。

关键词：土壤可溶性盐八离子农业化学土壤化学土壤盐碱化

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甘肃省土壤养分丰缺状况及肥效研究进展

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中国农学通报 2010年第21期26卷 182-185页

作者：崔云玲马忠明杨君林俄胜哲甘肃省农科院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070

阐述了甘肃省主要耕种土壤N、P、K及微量元素的养分丰缺状况及施肥效应,并展望了今后研究的方向。

关键词：土壤养分丰缺状况施肥效应

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凹凸棒添加对有机肥发酵温度及养分的影响

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农业环境科学学报 2021年第12期40卷 2779-2787页

作者：王钰轩俄胜哲袁金华姚佳璇王少琦赵天鑫甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所兰州730070 甘肃省临泽县鼎丰源凹土高新技术开发有限公司甘肃张掖734200

为充分利用凹凸棒石的吸附性能,降低有机肥发酵过程中的碳氮损失,减少臭气排放,设置4个不同凹凸棒石添加量(0、5%、10%、15%),探讨凹凸棒石添加量对有机肥发酵温度、养分含量及养分损失率的影响。结果显示:相比不添加凹凸棒石的对照,添... 详细信息

为充分利用凹凸棒石的吸附性能,降低有机肥发酵过程中的碳氮损失,减少臭气排放,设置4个不同凹凸棒石添加量(0、5%、10%、15%),探讨凹凸棒石添加量对有机肥发酵温度、养分含量及养分损失率的影响。结果显示:相比不添加凹凸棒石的对照,添加凹凸棒石可降低堆肥发酵最高温度,延长高温持续时间,降低堆体水分损失速率;5%凹凸棒石添加可显著降低氮素损失约10个百分点,但当其添加量超过10%时,氮素损失反而增加;添加凹凸棒石显著降低了有机质含量和损失率,且凹凸棒石添加量与有机质损失率呈显著负相关关系。此外,添加凹凸棒石可提高有机肥的钾素含量,但对磷素的含量和损失无显著影响。研究表明,有机肥生产工艺中,凹凸棒石的适宜添加量应为物料总质量的5%~10%。

关键词：凹凸棒石牛粪堆肥发酵温度养分

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长期施肥对黄土高原黄绵土区小麦产量及土壤养分的影响

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麦类作物学报 2016年第1期36卷 104-110页

作者：俄胜哲杨志奇罗照霞袁金华车宗贤郭永杰甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 天水市农业科学研究所甘肃天水741000

为探明在小麦长期连作条件下,黄土高原黄绵土区长期施肥对小麦产量及土壤养分的影响,以长达29年(1981-2010)的长期定位试验为基础,比较分析了不同长期施肥处理下小麦产量及土壤养分的差异。结果表明,施用有机肥和化肥的小麦籽粒产量较... 详细信息

为探明在小麦长期连作条件下,黄土高原黄绵土区长期施肥对小麦产量及土壤养分的影响,以长达29年(1981-2010)的长期定位试验为基础,比较分析了不同长期施肥处理下小麦产量及土壤养分的差异。结果表明,施用有机肥和化肥的小麦籽粒产量较不施肥对照(CK)都明显增加,25年N、NP、NPK、M、MN、MNP和MNPK处理的小麦平均产量分别较CK增产32.9%、74.1%、78.5%、42.2%、73.3%、89.5%和90.3%,而7个施肥处理的肥料平均产量贡献率分别为24.8%、42.6%、44.0%、29.7%、42.3%、47.2%和47.4%。氮、磷、钾肥的平均增产效应分别为5.8、22.9和1.6g·kg-1。连续29年施用有机肥(M)显著提高了土壤有机碳含量,而且化肥无论是单施(N),还是平衡施用(NP和NPK),土壤有机碳含量较CK也可显著提高,平衡施用的效果更佳。施用氮肥及有机肥也显著提高了土壤全氮和速效氮含量。施用磷肥和有机肥显著提高土壤全磷和速效磷含量,而长期施用钾肥和有机肥对土壤全钾含量无明显影响,但显著提高了土壤速效钾含量。

关键词：长期施肥黄土高原黄绵土小麦产量土壤养分

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免耕与秸秆覆盖对绿洲灌区冬小麦产量及土壤水分的影响

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甘肃农业科技 2020年第6期51卷 1-6页

作者：黄涛冯福学车宗贤俄胜哲甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所甘肃兰州730070 甘肃农业大学水利水电工程学院甘肃兰州730070

通过田间长期定位试验,研究了西北内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦产量及土壤水分动态变化的影响。结果表明,冬小麦拔节期前,免耕秸秆覆盖处理和免耕秸秆立茬处理显著提高了0~30 cm土层贮水量,处理间差异较大,拔节后差异变小;而返... 详细信息

通过田间长期定位试验,研究了西北内陆河绿洲灌区不同耕作措施对冬小麦产量及土壤水分动态变化的影响。结果表明,冬小麦拔节期前,免耕秸秆覆盖处理和免耕秸秆立茬处理显著提高了0~30 cm土层贮水量,处理间差异较大,拔节后差异变小;而返青至成熟期,免耕秸秆覆盖处理和免耕秸秆立茬处理30~150 cm土层贮水量均大于传统耕作处理。免耕秸秆立茬处理和免耕秸秆覆盖处理均显著提高了冬小麦产量,较传统耕作处理分别增产6.98%~24.32%、15.65%~30.59%,较秸秆翻压处理分别增产2.94%~4.25%、8.01%~11.29%。免耕秸秆覆盖耕作措施和免耕秸秆立茬这2种保护性耕作措施均能提高冬小麦产量,适宜在西北内陆河绿洲灌区冬小麦生产上推广应用。

关键词：冬小麦土壤水分绿洲灌区免耕秸秆覆盖保护性耕作

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