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宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌海拔分布特征

环境科学 2024年第6期45卷 3605-3613页

作者：吴霞蔡进军王长军李维倩陈刚白阳阳宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002 国家农业环境银川观测实验站银川750002

研究农田土壤微生物多样性、结构与功能的海拔分布特征及其影响因子,对保护农田生态系统生物多样性具有重要意义.利用高通量测序技术对宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落结构和代谢功能沿海拔分布特征及其对土壤理化性质的响应进... 详细信息

研究农田土壤微生物多样性、结构与功能的海拔分布特征及其影响因子,对保护农田生态系统生物多样性具有重要意义.利用高通量测序技术对宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落结构和代谢功能沿海拔分布特征及其对土壤理化性质的响应进行分析.结果表明:①土壤细菌Alpha多样性指数与海拔呈显著负相关,沿海拔呈现先降低再略升高的变化趋势.②变形菌(Proteobacteria)、放线菌(Actinobacteria)和酸杆菌(Acidobacteria)等7个菌门为优势菌群,其中5个菌群在海拔间具有极显著性差异.③二级分类水平上包括膜运输、碳水化合物代谢和氨基酸代谢等36个细菌代谢功能,其中22个在不同海拔间具有显著性差异,12个具有极显著性差异.④Pearson相关分析表明,土壤含水量、容重、pH和碳氮比对细菌Alpha多样性影响最为显著,总有机碳、全氮和全磷等土壤养分对细菌Beta多样性具有显著影响.⑤Mantel分析表明,门水平细菌群落结构受土壤含水量、总有机碳和碳氮比影响,细菌代谢功能与土壤pH、总有机碳、全氮、全磷和碳氮比均有显著相关性.方差分解分析显示土壤含水量对群落结构解释度最高,pH对代谢功能解释度最高.由此可知,土壤含水量和pH是影响宁夏黄土丘陵区农田土壤细菌多样性、群落组成和代谢功能的主要土壤因子.

关键词：细菌多样性群落结构代谢功能海拔分布农田土壤黄土丘陵区

不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

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农业工程学报 2024年第4期40卷 273-283页

作者：林嘉聪韩卓雅王定美麦力文李勤奋袁京余小兰李光义中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室海南省热带生态循环农业重点实验室海口570010 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 中国农业大学资源与环境学院北京100193 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站国家农业环境儋州观测实验站国家农业绿色发展长期固定观测儋州试验站儋州571737

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆... 详细信息

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制。结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过5 d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜。秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高。覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与16.13%(无覆盖)。相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低。3种处理下腐殖化指数分别为15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜)。二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径。分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键。

关键词：堆肥腐殖化圣女果秸秆分子膜覆盖

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多胺对荔枝胚性愈伤组织增殖与体胚分化的影响

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广西植物 2024年

作者：王果刘耀婷李焕苓王树军李芳王家保海南大学热带作物学院中国热带农业科学院环境与植物保护研究所.农业农村部儋州农业环境科学观测实验站

为探讨外源多胺（PAs）对荔枝胚性愈伤组织（EC）增殖及体胚分化的影响机制，该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料，采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺（Put）、亚精胺（Spd）及精胺（Spm），分析了不同PAs处理后EC形态、结构、内源PAs含... 详细信息

为探讨外源多胺（PAs）对荔枝胚性愈伤组织（EC）增殖及体胚分化的影响机制，该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料，采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺（Put）、亚精胺（Spd）及精胺（Spm），分析了不同PAs处理后EC形态、结构、内源PAs含量及相关酶指标的变化。结果表明：（1）外源Put、Spd和Spm处理均显著提高了EC增殖率，降低了体胚诱导及萌发数量。经外源PAs处理增殖的EC胚性细胞大小较一致，染色深且均匀，多细胞原胚减少，可见已经分化完全的早期子叶胚。（2）外源PAs处理均显著提高了EC中内源PAs含量，其中Put处理EC中各类内源PAs及总PAs含量最高；当在含外源PAs培养基上增殖的EC转入不含外源PAs的培养基上增殖时（恢复培养），EC中的Put含量仍然显著高于对照，内源Spd和Spm则显著降低。（3）外源Put处理显著提高了EC中的鸟氨酸脱羧酶（ODC）、精氨酸脱羧酶（ADC）和二胺氧化酶（DAO）活性，而外源Spd、Spm处理显著降低了EC中的ODC及ADC活性，外源Spd显著提高了多胺氧化酶（PAO）活性；恢复培养后，EC中ADC和DAO活性比恢复培养前显著降低，ODC、PAO无显著性差异。综上认为，外源PAs可以通过调节PAs代谢相关酶活性影响内源PAs含量，进而影响荔枝EC增殖和体胚诱导。该研究结果为进一步研究PAs调节荔枝体胚发生机制，提高荔枝离体再生效率提供了基础。

关键词：荔枝离体再生组织切片多胺酶活性

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(<0.5 mm)微塑料占比最高,在CF、OF和BOF这3种处理土壤中PE为主要微塑料种类,且在微塑料表面均呈现多孔、撕裂、裂痕和磨损等特点.有机肥中微塑料平均丰度高达577.78 n·kg^(-1).长期施用有机肥的设施土壤中微塑料丰度与有机肥密切相关,且微塑料迁移也与施用肥料种类密切相关.研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

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甘薯连作障碍发生的土壤养分因素探讨

中国土壤与肥料 2024年第4期 102-107页

作者：许仙菊姜晓蕊陈丹艳张永春汪吉东冯冰钟月华江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部江苏耕地保育科学观测实验站/国家农业环境六合观测实验站江苏南京210014 金陵科技学院园艺园林学院江苏南京210038

连作障碍是甘薯种植中的一个突出问题。为了阐明甘薯连作障碍发生的原因,分别采集了5、10和15年连作甘薯及其对照土壤,分析了土壤pH、有机质、阳离子交换量、全量和有效态氮、磷、钾含量、有效态中微量元素含量,并计算了土壤氮、磷、钾... 详细信息

连作障碍是甘薯种植中的一个突出问题。为了阐明甘薯连作障碍发生的原因,分别采集了5、10和15年连作甘薯及其对照土壤,分析了土壤pH、有机质、阳离子交换量、全量和有效态氮、磷、钾含量、有效态中微量元素含量,并计算了土壤氮、磷、钾之间的比值。结果表明:相比于各自对照,5年甘薯连作显著提高了土壤pH,但是10和15年连作显著降低了土壤pH;5年连作对土壤有机质含量影响较小,但是10和15年连作提高了土壤有机质含量,其中15年连作达显著水平;5年连作对土壤全氮和碱解氮含量影响较小,但是10和15年连作均显著提高了土壤全氮和碱解氮含量;5、10和15年连作均显著提高了土壤全磷和有效磷含量;不同连作年限对土壤全钾、速效钾和中微量元素(钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌、硅)含量的影响没有明显规律;甘薯多年连作后,土壤氮/磷降低,氮/钾和磷/钾升高,导致土壤氮、磷、钾失衡,氮磷过多可能引起钾的相对缺乏,也会破坏土壤微生态体系,引起病虫害发生。甘薯是一种耐贫瘠且喜钾植物,基于上述结果,甘薯连作一般不会造成土壤肥力的降低,土壤酸化和氮磷钾养分失衡可能是造成甘薯连作障碍发生的两个主要原因。

关键词：连作年限甘薯土壤养分障碍因素土壤酸化

基于土地利用和地形的生态系统服务空间分布及权衡-协同-独立关系——以安塞区为例

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水土保持研究 2024年第2期31卷 240-251,263页

作者：薛曾辉高驭洋卢枰达周静王可琳张斌马玉刘梦云西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室陕西杨凌712100 农业农村部合阳农业环境与耕地保育科学观测实验站陕西合阳715300

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形... 详细信息

[目的]生态系统退化问题日益突出,开展生态系统服务空间分布及其相关关系研究对区域生态文明建设具有重要意义。[方法]基于InVEST和CASA模型,在10 m空间分辨率下定量评估安塞区2020年土壤保持、固碳释氧、水源涵养和生境质量及其随地形和土地利用变化趋势,分析生态系统服务间权衡—协同—独立关系。[结果](1)林地和草地生态系统服务较强,未利用地和建设用地较弱;耕地、林地和草地生态系统服务间协同作用明显,而未利用地表现为权衡作用,水域表现为独立作用。(2)土壤保持量最高值在中低海拔、急悬坡和半阴坡,固碳释氧量最高值在中低海拔、陡峭坡和阴坡,涵养水源量最高值在低海拔和阳坡,生境质量最高值在高海拔、急悬坡和阳坡。(3)地形和土地利用视角下,生态系统服务整体表现为协同度>独立度>权衡度,协同作用常发生在土壤保持、固碳释氧和水源涵养之间,生境质量与其他生态系统服务权衡作用明显。(4)协同作用随着海拔升高和坡向向阳程度加强而提升,随着坡度增加呈先升高后降低变化趋势,权衡则与之相反。[结论]土地利用和地形对生态系统服务影响较大,应因地制宜开展土地规划和生态管理,基本证明了退耕还林还草生态恢复措施与其地形气候的适应性和决策的正确性。

关键词：安塞区生态系统服务权衡-协同-独立 InVEST模型 CASA模型地形因子土地利用

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减氮对引黄灌区春玉米氮素吸收利用和淋失的影响

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 576-584页

作者：王英刘汝亮王芳洪瑜冒辛平马建森宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002 国家农业环境银川观测实验站银川750002 宁夏大学农学院银川750002

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉1225为供试玉米品种,设置了5个... 详细信息

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉1225为供试玉米品种,设置了5个氮水平,施氮量分别为常规施氮420 kg·hm^(-2)(N-420)、减氮14.29%(N-360)、减氮35.71%(N-270)、减氮57.14%(N-180)、不施氮处理(CK),对春玉米产量、氮素吸收利用和氮素淋失损失量进行测定分析。两年数据均表明,农户常规施肥与减氮14.29%处理籽粒产量没有显著差异(P部氮素收获指数两年数据均显示减氮35.71%处理高于减氮14.29%处理和常规施肥处理。氮肥偏生产力随着施氮量的增加逐渐降低,与减氮57.14%处理相比,减氮35.71%、减氮14.29%和常规施肥处理分别降低19.57%、33.81%、42.59%。总氮淋失量随施氮量的增加而升高,减氮35.71%、减氮14.29%处理总氮淋失损失量较常规施氮处理降低42.51%和18.09%。各处理氮素淋失中,硝态氮是主要形式,占总氮的45.50%~54.68%。相关性分析表明,施氮量与总氮淋失量呈正相关,随着施氮量的增加,总氮淋失量呈指数型增加(R2=0.9986)。研究表明,与常规施氮量相比,减少35.71%施氮量下,春玉米产量平均减少10.03%,总氮淋失量平均降低42.51%,氮肥表观利用率、农学效率和偏生产力均提高。综合考虑认为,施氮270 kg·hm^(-2)可作为协调引黄灌区春玉米产量和环境安全的合理选择。

关键词：春玉米引黄灌区减氮产量氮素淋失

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稻鳝种养模式对土壤氨氧化微生物群落多样性和结构的影响

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农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1350-1359页

作者：褚向乾吕卫光樊海丹白娜玲郑宪清李双喜张娟琴张海韵张月张翰林上海市农业科学院生态环境保护研究所上海201403 农业农村部东南沿海农业绿色低碳重点实验室上海201403 农业农村部稻渔综合种养生态重点实验室上海201403 农业农村部上海农业环境与耕地保育科学观测实验站上海201403

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式... 详细信息

为深入了解稻鳝种养模式对土壤氮循环关键微生物的影响,本研究采用Illumina MiSeq高通量测序系统,分析了稻鳝种养模式下氨氧化微生物[氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和完全氨氧化微生物(Comammox)]的群落结构和多样性,以明确该模式对土壤氨氧化微生物群落的影响机制。试验设置两个处理(常规稻田处理和稻鳝种养处理),分别在处理小区的中心区域和沟渠边缘区域取样,即:常规稻田中心区域(CCS)、常规稻田沟渠边缘区域(CMS)、稻鳝种养处理中心区域(ICS)和稻鳝种养处理沟渠边缘区域(IMS)。结果表明:与常规稻田处理相比,稻鳝种养模式显著降低了土壤pH,减少了稻田中心区域和边缘区域间有机质和总氮的含量差异,增加了土壤硝化势;相较于常规稻田处理,稻鳝种养模式显著提高了AOA、Comammox Clade-A和Comammox Clade-B的丰富度,显著降低了AOB的丰富度;同时,IMS显著提高了AOA的群落多样性,但降低了AOB的群落多样性;土壤pH、有机质和速效氮是影响氨氧化微生物的关键环境因子(P部连接更加紧密。研究表明,稻鳝种养模式通过改变土壤环境因子,特别是土壤pH、有机质和速效氮,显著影响了土壤氨氧化微生物群落的组成、结构和多样性,增强了氨氧化微生物之间的相互作用,对土壤氮循环关键微生物产生了重要影响。

关键词：稻鳝种养氨氧化微生物高通量测序土壤理化性质微生物群落

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玉米马铃薯秸秆混合腐解的非加性效应

植物生态学报 2024年

作者：陈林康赵平王顶向蕊龙光强云南农业大学农业农村部云南耕地保育科学观测实验站云南农业大学资源与环境学院

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯... 详细信息

有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏。该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响。结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解速率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用。这种协同效应随时间延长而削弱。随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素。总之,秸秆混合促进秸秆分解。

关键词：混合秸秆间作微生物代谢活性有机物腐解非加性效应