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不同用量生物质炭降低华南集约化菜地土壤N_(2)O排放和提高氮肥利用率的效应

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植物营养与肥料学报 2024年第6期30卷 1053-1063页

作者：陈宗海石梦玄刘一戈李博卢瑛华南农业大学资源环境学院广东广州510642

【目的】我国集约化蔬菜种植氮肥施用量大、复种指数高、农事操作频繁,导致土壤氮素损失量大,氮肥利用率低。生物质炭施用可有效改善土壤物理、化学和生物学性质,进而影响土壤氮素循环以及作物产量。比较不同生物质炭用量对土壤N_(2)O... 详细信息

【目的】我国集约化蔬菜种植氮肥施用量大、复种指数高、农事操作频繁,导致土壤氮素损失量大,氮肥利用率低。生物质炭施用可有效改善土壤物理、化学和生物学性质,进而影响土壤氮素循环以及作物产量。比较不同生物质炭用量对土壤N_(2)O减排和作物产量的影响及作用机理,为生物质炭在蔬菜栽培中的应用提供指导。【方法】田间试验在华南地区进行,在连续两年内共种植4茬多次收获蔬菜。试验设置不施氮肥(CK)、常规施氮(NF)、常规施氮+20 t/hm^(2)生物质炭(NB20)和常规施氮+40 t/hm^(2)生物质炭(NB40)处理,采用静态暗箱—气相色谱法对两年蔬菜生长季的土壤N_(2)O排放量和蔬菜产量进行测定,田间试验结束后采集土样测定土壤理化性质和酶活性。【结果】生物炭施用两年后,NB20和NB40处理的土壤全氮、pH、有效磷和脲酶活性均显著高于NF,NB20处理的pH和有效磷含量又显著高于NB40处理。两年试验NF处理菜地土壤N_(2)O排放通量范围为42.8~7233.0μg/(m^(2)·h),生物质炭处理为28.4~3188.1μg/(m^(2)·h),温度、季节和氮肥施用是引起波动的主要因素。与NF处理相比,2018、2019年NB20处理的N_(2)O累积排放量分别显著降低了64.3%、66.9%,NB40处理分别显著降低了55.8%、62.5%,但两处理之间无显著差异。与NF处理相比,NB20处理的蔬菜产量显著增加了10.1%~29.10%,产量尺度N_(2)O排放显著降低了56.4%~74.4%,氮素吸收量因而显著增加了13.9%~32.9%,两年之间多数指标变化不显著;NB40处理第一年的增产、降排效果与NB20处理无显著差异,第二年的产量和氮素利用率显著低于NB20处理,也低于第一年。相关性分析和冗余分析表明,土壤pH是影响N_(2)O排放的主要因素,土壤有效磷、pH和有机碳是影响蔬菜产量的主要因素。【结论】在华南集约化蔬菜生产中,配施生物质炭能显著缓解大量氮肥施用产生的土壤酸化,增加土壤蛋白酶和脲酶活性,进而抑制施肥诱发的土壤N_(2)O排放,提高蔬菜的氮吸收量,最终增加蔬菜产量和氮素利用率。与施用40 t/hm^(2)的处理相比,施用20 t/hm^(2)生物炭的处理提升土壤pH和产量的效果更稳定,降低单位产量N_(2)O排放和提升蔬菜氮素利用效率的效果更佳,因此常规施氮+20 t/hm^(2)生物质炭是可推荐的减排增效措施。

关键词：生物质炭华南地区集约化菜地 N_(2)O 氮素利用率

水分管理耦合氮肥种类对多茬刈割空心菜生长及砷积累的影响

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生态学报 2024年

作者：何菊霞唐以胜寇占胜温皓玥李烁宇蒙德乐黎华寿华南农业大学资源环境学院

地质高背景值与工矿业的砷污染是我国和东南亚地区土壤重金属污染的突出环境问题，相对易吸收积累砷的空心菜是这些地区常年主要的叶菜和砷暴露的风险源。水分和肥料会影响土壤—作物系统中砷的转化迁移和累积，但有关水肥管控对轻中度... 详细信息

地质高背景值与工矿业的砷污染是我国和东南亚地区土壤重金属污染的突出环境问题，相对易吸收积累砷的空心菜是这些地区常年主要的叶菜和砷暴露的风险源。水分和肥料会影响土壤—作物系统中砷的转化迁移和累积，但有关水肥管控对轻中度砷污染菜地中多茬刈割的空心菜生长和砷积累的影响尚不明确。因此，本试验选用实际生产中广泛种植的高产品种大叶空心菜，于淹水（WF）和干湿交替（AWD）的水分管理下分别施加尿素（Urea）、过氧化尿素（UHP）和有机肥（OF），在为期178d的盆栽试验期间，分别对各处理空心菜的地上部食用嫩茎叶连续刈割三茬，探究空心菜对砷的累积及土壤中砷迁移转化的影响。结果表明，不同水分与肥料组合及刈割次数都会显著影响空心菜产量和砷积累量。增加刈割次数使WF条件下第三茬空心菜地上部生物量比第一茬增加了11.23%—51.61%，总砷含量显著减少了57.24%—94.43%，空心菜转运砷的能力降低了2.4—18.05倍；在第三茬时，AWD-Urea和AWD-UHP处理地上部累积的砷低于国家食品安全限量标准，实现安全生产。总之，在中度砷污染菜地种植空心菜时，推荐前三茬以修复为主线，在WF-OF模式下种植；刈割三茬后，在AWD-UHP或AWD-Urea条件下安全生产。本研究明确了水肥管理和刈割次数对空心菜积累砷的影响，为轻中度砷污染蔬菜地修复提供理论参考。

关键词：砷肥料类型水分管理刈割次数空心菜

粪肥施用对土壤团聚体的影响——Meta分析

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土壤 2024年第3期56卷 610-622页

作者：张广立岑柏霆龙新宪刘娅田政廖泽伟华南农业大学资源环境学院广州510642

粪肥施用为土壤输入大量有机质与养分,能影响土壤团聚体的形成和稳定性,大部分研究主要认为粪肥施用促进土壤大粒径团聚体的形成(marcoaggregate,≥0.25 mm),但进一步细分是对大团聚体(large marcoaggregate,>2 mm)还是小团聚体(small m... 详细信息

粪肥施用为土壤输入大量有机质与养分,能影响土壤团聚体的形成和稳定性,大部分研究主要认为粪肥施用促进土壤大粒径团聚体的形成(marcoaggregate,≥0.25 mm),但进一步细分是对大团聚体(large marcoaggregate,>2 mm)还是小团聚体(small marcoaggregate,2~0.25 mm)的影响更大,研究存在较大差异。本文使用Meta分析收集了36篇相关文献,共267个团聚体数据,发现施用粪肥能显著增加土壤大团聚体和小团聚体含量,分别增加了95%和17%,同时减少了土壤微团聚体(microaggregates,0.25~0.053 mm)和土壤粉黏颗粒(silt-plus and clay-size particles,<0.053 mm)含量,分别减少了14%和20%。本文还从土壤因素、粪肥因素、气候因素3个角度的解释变量来分析粪肥施用对土壤团聚体影响不同的原因,结果发现土壤类型、土壤pH、粪肥种类和年均气温、年均降水量是造成不同研究结果差异的主要原因。

关键词：粪肥土壤团聚体 Meta分析

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有机肥配施荧光假单胞菌肥对玉米产量与复垦土壤磷素有效性的影响

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农业工程学报 2024年第9期40卷 79-87页

作者：焦金铖安晓虎徐晨曦李廷亮孟会生张杰郝鲜俊山西农业大学资源环境学院太谷030801

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定... 详细信息

复垦土壤贫瘠,磷素含量极低,严重影响作物的生长发育。研究化肥、有机肥配施荧光假单胞菌对玉米产量和复垦土壤磷素形态以及酶活性的影响,为加速培肥矿区复垦土壤提供技术支持和理论依据。该研究在山西省晋中市采煤塌陷区进行了2 a的定位培肥试验,共设置7个处理:不施肥(CK)、单施化肥(CF)、化肥配施荧光假单胞菌(CFB)、单施有机肥(M)、有机肥配施荧光假单胞菌(MB)、化肥配施有机肥(MCF)、化肥有机肥配施荧光假单胞菌(MCFB)。采集各处理土壤样品测定相关指标,并通过相关性分析和结构方程模型来探究各形态磷与有效磷以及土壤磷酸酶之间的关系。结果表明:1)在整个试验周期(2021—2022年),与CK相比,不同施肥处理均能显著提高玉米产量以及各形态磷素。其中,以MB处理下的玉米产量、有效磷、磷活化系数、不稳定态磷以及部分不稳定态磷含量最高,与CK处理相比,玉米产量显著提高2.40倍,有效磷含量、磷活化系数值、不稳定态磷含量、部分不稳定态磷含量分别显著提高4.50倍、4.67倍、0.98倍、1.16倍。2)与CK处理相比,化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够显著提高土壤微生物量磷以及酸性和碱性磷酸酶活性,配施荧光假单胞菌后,微生物量磷水平和碱性磷酸酶活性均以MB较M处理提升效果最佳,分别显著提高27.08%和9.56%。3)结合相关性分析以及结构方程模型,随着荧光假单胞菌和化肥有机肥的施入,在提高不稳定态磷素含量的同时也提高有效磷的供应能力,促进磷素在农田生态系统中的循环转化,产生积极的正向影响。化肥、有机肥配施荧光假单胞菌能够一定程度上影响复垦土壤玉米产量及产量性状、各形态磷素及有效性和微生物活性,对复垦土壤脆弱的农田生态系统产生积极影响。

关键词：复垦土壤磷玉米产量有机肥土壤磷酸酶活性

毛白杨内生细菌的分离鉴定及其对水稻促生作用

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微生物学通报 2024年

作者：黄敏清谭佩婷陈伊航赵春茜刘丽平彭桂香谭志远华南农业大学农学院湖南农业大学园艺学院华南农业大学资源环境学院

【背景】毛白杨(Populus tomentosa)属杨柳科、杨属的落叶大乔木。在我国的种植面积非常广，具有生长速度快、繁殖率高、环境适应性强等优点。探索其内生细菌的特性和功能对农业生产具有重要的实际指导意义。【目的】探究毛白杨内生细... 详细信息

【背景】毛白杨(Populus tomentosa)属杨柳科、杨属的落叶大乔木。在我国的种植面积非常广，具有生长速度快、繁殖率高、环境适应性强等优点。探索其内生细菌的特性和功能对农业生产具有重要的实际指导意义。【目的】探究毛白杨内生细菌功能的多样性，为农业高效生产提供优良的菌种资源。【方法】以速生植物毛白杨为研究材料，采用DN、LB、CCM和NA培养基分离纯化各组织内生细菌。测定菌株16S rRNA基因序列并进行系统发育树分析；挖掘菌株固氮、溶磷、解钾、产铁载体、产蛋白酶、产生长素等潜在促生长特性；测定菌株生理生化特性，筛选促生功能较强的菌株进行水稻种子萌发及水稻盆栽促生试验。【结果】共分离到16株代表菌株，其中7株具有溶磷能力，11株具有解钾能力，7株具有固氮能力，6株具有分泌生长素能力，11株具有分泌铁载体能力，1株具有产蛋白酶能力，表明毛白杨内生细菌具有丰富的功能多样性。水稻种子的萌发及促生长试验结果显示：4株菌及2个组合菌液对水稻萌发和生长均具有促进作用，其中索氏肠杆菌(Enterobacter sorbinus) BYG3205与熊氏植物杆菌(Phytobacillus bungeanum) BYG3102和索利不动杆菌(Acinetobacter solium) BYJ201的组合处理比其单菌处理的效果好。【结论】从毛白杨材料分离得到16株内生细菌，通过16S rRNA基因测序分析，固氮酶活性确定，内生细菌溶磷、解钾、产生长素等促生特性，筛选出促生长特性菌株且对水稻盆栽试验表现出促进作用，丰富了微生物资源库，为绿色、可持续农业提供了可行途径。

关键词：毛白杨内生细菌固氮耐重金属生防功能促生效果

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乡镇尺度农田土壤养分时空变异性研究

农业资源与环境学报 2024年第5期41卷 1071-1082页

作者：赵宇航殷浩凯解文艳周怀平杨振兴刘志平山西农业大学资源环境学院

为探究乡镇尺度农田土壤养分时空变化，以山西省寿阳县宗艾镇为例，基于1982（第二次土壤普查）、1998、2008、2018年四个时期的样点土壤数据，采用地统计学与克里金插值方法分析耕层土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）和速... 详细信息

为探究乡镇尺度农田土壤养分时空变化，以山西省寿阳县宗艾镇为例，基于1982（第二次土壤普查）、1998、2008、2018年四个时期的样点土壤数据，采用地统计学与克里金插值方法分析耕层土壤有机质（SOM）、全氮（TN）、速效钾（AK）和速效磷（AP）的时空变异特征，并结合重心模型探究养分的重心迁移方向，揭示宗艾镇1982—2018年土壤养分时空变化规律及其影响因素。结果表明：1982—2018年土壤SOM、TN和AP、AK平均含量整体呈上升趋势，分别增加了3.30、0.19 g·kg-1和7.75、53.13 mg·kg-1。平均含量整体呈上升趋势，增幅分别为26.92%、26.39%、131.80%和70.31%。1982—2018年SOM和AP含量呈增加-减少-增加的趋势，而AK和TN含量则不断增加。与1982相比，2018年SOM、TN、AP和AK的块基比均有所提高，表明四个时期的养分受结构因素和非结构因素（随机因素）的共同影响，且受非结构因素的影响程度逐渐增强，人为活动干扰对其影响越来越大。2018年研究区SOM含量的空间分布呈现东南部高、西北部低的格局，AK含量的分布呈南部高、北部低的特征，AP和TN含量的空间分布比较均匀。SOM和TN含量在研究区正南方向的空间分布不断增强，AP和AK含量在研究区东南方向的空间分布不断增强；SOM含量的空间分布逐渐趋于集中，AP、AK和TN含量的空间分布趋于分散。研究表明，施肥、秸秆还田是影响宗艾镇养分含量时空分异的主要因素，应结合实地条件开展旱地作物秸秆适水还田并注意“控氮稳磷减钾补微肥”，以确保稳定提升耕地质量。

关键词：农田土壤土壤养分克里金插值重心模型时空演变

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镁营养对大豆苗期生长及根系形态构型的影响

华南农业大学学报 2024年第3期45卷 321-328页

作者：刘昭阳李书悦毛婧莹燕涵梁翠月陆星田江华南农业大学资源环境学院/根系生物学研究中心广东广州510642

【目的】镁是植物生长必需的矿质营养元素,研究大豆在不同镁浓度下的苗期生长情况及根系三维构型的动态变化。【方法】以磷高效大豆品种‘粤春03-3’为研究对象,营养液培养,设置镁浓度为0、262.5、525.0、787.5和1050.0μmol/L,分析苗... 详细信息

【目的】镁是植物生长必需的矿质营养元素,研究大豆在不同镁浓度下的苗期生长情况及根系三维构型的动态变化。【方法】以磷高效大豆品种‘粤春03-3’为研究对象,营养液培养,设置镁浓度为0、262.5、525.0、787.5和1050.0μmol/L,分析苗期大豆的生长发育状况。在此基础上,利用根系三维定量系统对正常镁处理(525.0μmol/L,对照)及缺镁处理(0μmol/L)的大豆根系三维构型进行动态定量化分析。【结果】与525.0μmol/L对照相比,0μmol/L缺镁处理大豆的地上部干质量、根冠比、老叶SPAD、总根长和根系总表面积分别减少89.04%、48.67%、51.42%、93.36%和94.31%。而其他3个镁浓度条件下,大豆生长与对照差异较小。根系三维构型研究发现,与对照相比,随着处理时间的延长,缺镁处理显著降低大豆根系的总根长、总根表面积、根重心、根尖数、凸包体积、最大根宽、最小根宽、最大根深、最大根宽/最大根深,对根系充实度、分根繁茂度和根体积分布的影响较小。【结论】本研究明确了大豆对外界镁有效性的适应范围较广,借助优化的根系三维重建技术,阐明缺镁显著降低大豆根系的总根长、根尖数、根重心、最大根宽等,但对根系充实度、分根繁茂度、根体积分布动态变化规律的影响较小。研究结果对大豆镁肥的合理施用和镁营养诊断有一定的指导意义。

关键词：大豆镁苗期生长根系三维定量根系构型

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不同根构型大豆与甜玉米间作对作物生长与磷吸收的影响

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华南农业大学学报 2024年第4期45卷 505-515页

作者：周慧颖祝晓慧谭婧琳田纪辉王天琪张兵兵陆星梁翠月田江华南农业大学资源环境学院/根系生物学研究中心广东广州510642

[目的]研究不同磷水平下不同根构型大豆与甜玉米间作对作物磷吸收与生长的影响,探究间作体系内根系形态、构型及根际土壤磷有效性等的关系。[方法]田间试验于2022年8月在广东省广州市增城区华南农业大学教学试验基地进行。以2个不同根... 详细信息

[目的]研究不同磷水平下不同根构型大豆与甜玉米间作对作物磷吸收与生长的影响,探究间作体系内根系形态、构型及根际土壤磷有效性等的关系。[方法]田间试验于2022年8月在广东省广州市增城区华南农业大学教学试验基地进行。以2个不同根构型的大豆品种‘本地2号’(深根型)和‘粤春03-3’(浅根型)为材料,采用裂区设计,主区为施磷(+P:大豆40 kg·hm^(-2)、甜玉米120 kg·hm^(-2))和不施磷(-P:大豆0 kg·hm^(-2)、甜玉米0kg·hm^(-2)) 2种施磷水平,副区为甜玉米单作、‘本地2号’‖甜玉米、‘粤春03-3’‖甜玉米、‘本地2号’单作和‘粤春03-3’单作5种种植模式。测定甜玉米和大豆的产量、生物量、磷吸收量以及根系形态和构型的相关指标,计算间作系统的土地当量比和种间竞争力。[结果]无论施磷还是不施磷条件下,间作大豆显著增加甜玉米产量,平均增产33.4%;不施磷条件下,间作大豆显著增加甜玉米生物量,平均增加62.7%。甜玉米和大豆间作具有间作优势,且受施磷水平影响;施磷条件下甜玉米与大豆间作的土地当量比为1.08,而不施磷条件下为1.21。种间竞争力分析表明,间作体系中,甜玉米竞争力显著强于大豆(种间竞争力>0),这种竞争优势在不施磷条件下更明显。此外,不施磷条件下间作深根型大豆‘本地2号’显著促进甜玉米磷吸收,平均增加40.6%。进一步分析发现,不施磷间作改变深根型大豆细根(直径≤0.5 mm)占比,同时诱导其根系拓宽,并显著提升甜玉米根际土壤有效磷含量。对间作体系内大豆和甜玉米性状的相关性分析发现,甜玉米的生物量与其总根长、大豆根宽和大豆根际土壤有效磷含量呈显著正相关;大豆的生物量与其磷吸收量、总根长、根宽以及根际土壤有效磷含量呈显著正相关,与其细根占比(直径≤0.5 mm)呈显著负相关。[结论]不施磷条件下,间作深根型大豆可有效促进甜玉米生长与磷吸收,提高甜玉米产量。研究结果为充分挖掘甜玉米‖大豆间作系统磷素利用潜力、筛选适合间作的大豆品种、实现磷肥减施增效提供了重要理论依据。

关键词：磷水平间作大豆甜玉米根构型磷吸收

不同基因型大豆与玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响

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应用生态学报 2024年第6期35卷 1583-1589页

作者：祝晓慧谭婧琳周慧颖王天琪张兵兵陆星田纪辉梁翠月田江华南农业大学资源环境学院广州510642 农业农村部华南热带农业环境重点实验室广州510642

合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入。为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制。结果表明:间... 详细信息

合理的大豆-玉米间作模式可有效促进土壤磷周转与作物磷吸收,减少磷肥投入。为优化大豆与玉米间作系统对磷素的利用效率,本研究选用两种不同基因型大豆与玉米间作,探究其影响土壤磷组分及作物磷吸收的关键根际过程及机制。结果表明:间作显著消耗了大豆‘粤春03-3’根际可溶性无机磷(CaCl_(2)-P),而对大豆‘Essex’根际磷组分无显著影响。间作显著增加了大豆‘粤春03-3’的生物量和磷吸收量,比单作分别显著增加42.2%和46.9%,而对大豆‘Essex’和玉米磷吸收量和生物量无显著影响。间作显著增加了‘粤春03-3’总根长和根系分泌物总量,比单作分别增加了19.7%和138.1%,且粤春‘03-3’磷吸收量与总根长呈显著正相关,与可溶性无机磷含量呈显著负相关。综上,大豆-玉米间作对土壤磷组分与作物磷吸收的影响存在基因型差异,间作通过增加磷高效大豆根长与根系分泌物等促进磷吸收及根际土壤磷周转,从而提高其磷利用效率。本研究明确了大豆-玉米间作体系磷素利用的基因型差异及潜在机制,为优化大豆-玉米间作体系品种搭配、实现磷素高效利用与化肥减施增效提供了科学依据。

关键词：间作大豆基因型土壤磷组分磷酸酶磷利用效率