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资源获取型和保守型根系性状的绿肥作物对红壤旱地土壤质量和细菌群落的影响

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植物营养与肥料学报 2025年第3期31卷 419-431页

作者：李桂龙秦文婧陈晓芬万里陈先茂彭春瑞徐昌旭吴萌刘明刘佳江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/农业农村部酸化土改良与利用重点实验室/国家红壤改良工程技术研究中心/耕地改良与质量提升江西省重点实验室/国家农业环境宜春观测实验站江西南昌330200 中国科学院南京土壤研究所江苏南京210008

【目的】绿肥根系形态及性状类型影响着红壤旱地土壤细菌群落特性,进而影响土壤质量和生产力。解析土壤细菌群落对绿肥作物根系构型的响应特征,对于绿肥在南方红壤地区的科学应用具有重要的理论意义。【方法】田间试验在江西省进贤县旱... 详细信息

【目的】绿肥根系形态及性状类型影响着红壤旱地土壤细菌群落特性,进而影响土壤质量和生产力。解析土壤细菌群落对绿肥作物根系构型的响应特征,对于绿肥在南方红壤地区的科学应用具有重要的理论意义。【方法】田间试验在江西省进贤县旱地红壤上进行。2022年秋季红薯收获后开展绿肥−红薯轮作试验,包括4个绿肥处理:毛叶苕子(HV)、黑麦草(RS)、肥田萝卜(RD)和油菜(RP),以及1个冬闲对照(CK)。于2023年绿肥盛花期,取耕层土壤样品,分析土壤化学性质,利用高通量测序技术、网络分析和FAPROTAX功能预测方法,分析土壤细菌群落特性。同时提取绿肥根系样品,利用WINRHIZO软件分析根系构型相关性状指标,采用常规方法测定根系碳、氮素含量。红薯收获后测产。【结果】根系较长、根氮含量较高的绿肥(毛叶苕子和黑麦草)被划分为资源获取型绿肥;而根径较粗、根C/N较高的绿肥(肥田萝卜和油菜)被划分为资源保守型绿肥。与CK相比,所有绿肥处理均能提高土壤有机质(SOC)、全磷(TP)含量以及土壤质量指数(SQI)和红薯产量,其中资源保守型绿肥的提升效果最好,SOC、TP含量及SQI和红薯产量分别提升了14.02%~19.13%、18.84%~20.29%、28.76%~30.06%和1.51%~14.26%。资源保守型绿肥显著增加了土壤细菌群落物种丰富度,提高了芽单胞菌科(Gemmatimonadaceae)的相对丰度;而资源获取型绿肥处理显著提高了隶属于GP4和GP6的微生物类群的相对丰度。网络分析结果表明,资源保守型绿肥显著提升了土壤细菌群落网络复杂性,降低了土壤细菌群落网络稳定性,而资源获取型绿肥提升了土壤细菌群落网络稳定性。基于FAPROTAX功能预测,资源保守型绿肥提高了土壤细菌群落对顽固性碳源的分解潜力;而资源获取型绿肥增强了土壤细菌群落对氮组分的转化潜力。结构方程模型表明,根长和根C/N是调控SOC和TP含量的直接因素,而SOC和TP直接影响土壤细菌群落组成。【结论】资源保守型绿肥提高了土壤细菌群落物种丰富度和网络复杂性,提高了土壤细菌群落对顽固性碳源的分解潜力。而资源获取型绿肥提高了土壤细菌群落网络稳定性,增强了土壤细菌群落对氮组分的转化潜力。综合互补性状的绿肥作物种植组合有望实现土壤细菌群落复杂性和稳定性的协同提升。

关键词：绿肥作物根系特征资源获取型资源保守型物种丰富度网络复杂性网络稳定性

高温碱化预处理对番茄秸秆堆肥过程碳氮转化与损失的影响

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中国农业大学学报 2025年第4期30卷 96-105页

作者：李艳春叶菁刘岑薇林怡王义祥福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所/福建省红壤山地农业生态过程重点实验室福州350013

番茄秸秆由于木质化程度高、降解性差等原因限制了其资源化利用效率。为探究高温碱化预处理对番茄秸秆堆肥过程中物质降解及转化的影响,以未经处理和高温碱化处理的番茄秸秆为主要原料,以玉米芯、鸭场垫料等为调理剂,设置常规堆肥(CK)... 详细信息

番茄秸秆由于木质化程度高、降解性差等原因限制了其资源化利用效率。为探究高温碱化预处理对番茄秸秆堆肥过程中物质降解及转化的影响,以未经处理和高温碱化处理的番茄秸秆为主要原料,以玉米芯、鸭场垫料等为调理剂,设置常规堆肥(CK)和高温碱化预处理堆肥(PT)2个处理,利用自制的强制通风反应箱装置进行为期30 d的模拟堆肥试验,研究高温碱化预处理对番茄秸秆堆肥过程中碳、氮素转化与损失的影响。结果表明:PT处理的堆肥最高温度可达到67.20℃,比CK处理显著提高了7.77℃(P0.05)。因此,高温碱化预处理有利于提高番茄秸秆堆肥的发酵温度和效率,但同时也增加了高温期碳和氮损失。

关键词：高温碱化预处理番茄秸秆堆肥碳损失腐殖质碳氮损失

受污染耕地严格管控区草皮的生长状况及对土壤质量的影响

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草业科学 2025年

作者：何晋保王玲彭慧玲黄欠如周利军张鸿燕赖发英江西农业大学国土资源与环境学院江西省鄱阳湖流域农业资源与生态重点实验室江西省红壤及种质资源研究所国家红壤改良工程技术研究中心江西省农业生态与资源保护站

为研究受污染耕地严格管控区草皮的生长状况及移植过程对草皮地的土壤肥力和土壤有毒元素含量的影响，以中国南方某Cd污染严格管控区的矮生百慕大（Cynodon dactylon）草皮为对象，实地采集典型草皮和对照样进行检测分析。通过3年的草... 详细信息

为研究受污染耕地严格管控区草皮的生长状况及移植过程对草皮地的土壤肥力和土壤有毒元素含量的影响，以中国南方某Cd污染严格管控区的矮生百慕大（Cynodon dactylon）草皮为对象，实地采集典型草皮和对照样进行检测分析。通过3年的草皮移植（每年一次），研究区表层Cd的平均浓度约由原来的2.32 mg·kg-1降低至目前的1.25 mg·kg-1。研究区的矮生百慕大生长状况良好，草皮质量受土壤Cd浓度的影响不大。与附近水稻田相比，草皮地的全氮、总磷、有效磷浓度降低，可能与移植过程中表层土壤被带走有关。基于等比数列模型，推算本区域移植第n次草皮后，草皮地土壤Cd浓度大致符合cn=2.32×0.814n关系。经过约10年的草皮移植，草皮地土壤Cd平均浓度可由2.32 mg·kg-1降至0.3 mg·kg-1以下。

关键词：草皮 Cd污染土壤肥力矮生百慕大

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珠三角赤红壤常年连作菜地土壤磷库特征

草业学报 2025年第2期34卷 133-148页

作者：宁建凤陈勇姚建武梁紫薇曾瑞锟王荣辉李彤广东省农业科学院农业资源与环境研究所农业部南方植物营养与肥料重点实验室广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室广东省农业面源污染监测评估与防控工程技术研究中心广东广州510640

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子,研究集约化菜地土壤磷库特征,为有针对性地制定菜地磷养分管理措施,降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区(广州、江门、肇庆、惠州等地)赤红壤常年菜地系统为研究对象,共采集89... 详细信息

磷既是作物营养必需元素也是重要面源污染因子,研究集约化菜地土壤磷库特征,为有针对性地制定菜地磷养分管理措施,降低菜地磷素面源污染风险提供依据。以珠三角地区(广州、江门、肇庆、惠州等地)赤红壤常年菜地系统为研究对象,共采集89份城郊菜地土壤样品,采用修正的Hedley磷库分级法分析土壤磷组分,探明土壤性质与磷库相关性。赤红壤菜地土壤磷库以无机磷(Pi)为主要赋存形态,无机磷在磷库占比达88%,有机磷(Po)、残余磷在磷库占比均较低,分别为8.1%、3.9%。菜地土壤无机磷含量为1176.78 mg·kg^(-1),远高于有机磷(109.03 mg·kg^(-1))和残余磷含量(52.19 mg·kg^(-1))。无机磷库中,H2O-Pi、NaHCO_(3)-Pi、NaOH-Pi、稀HCl-Pi、浓HCl-Pi含量分别为46.35 mg·kg^(-1)、264.64 mg·kg^(-1)、427.45 mg·kg^(-1)、274.82 mg·kg^(-1)、163.52 mg·kg^(-1),在总磷中相应占比分别为3.32%、20.74%、31.29%、16.32%、14.13%。有机磷库中,NaHCO_(3)-Po、NaOH-Po、浓HCl-Po含量分别为27.24 mg·kg^(-1)、62.35 mg·kg^(-1)、19.44 mg·kg^(-1),占总磷比例依次为2.33%、5.70%、1.56%。NaOH提取磷(NaOH-P)在菜地无机磷库、有机磷库中均占主导地位。从土壤磷活性角度分析,活性磷、中等活性磷、稳定性磷含量分别为338.23 mg·kg^(-1)、764.62 mg·kg^(-1)、235.15 mg·kg^(-1),在总磷中相应占比分别为25.3%、57.1%、17.6%。几乎全部89个样点土壤活性磷与中等活性磷之和在总磷库占比均超过50%。土壤有机质、全氮、碱解氮、速效钾、阳离子交换量(CEC)均与活性磷、中等活性磷含量呈显著正相关,且存在浓度效应。赤红壤菜地土壤总体上磷含量丰富、有效性高。施肥、耕作管理等人为活动及赤红壤特性共同影响土壤磷库形成。考虑到赤红壤区的强降水气候特征,常年菜地磷素面源污染风险大,应注意通过合理施肥降低磷的污染风险。

关键词：赤红壤菜地 Hedley磷库分级法无机磷组分有机磷组分磷有效性

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氮磷钾肥施用对冬油菜增产效果及因冻害减产程度的影响

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作物学报 2025年

作者：孟孜贞刘陈盛倩男熊志豪方娅婷赵剑余秋华王昆昆李小坤任涛鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室/微量元素研究中心湖北省耕地质量与肥料工作总站

2024年初长江流域油菜主产区遭遇低温寒潮天气，对冬油菜生产造成不利影响。为研究氮、磷、钾肥配合施用对冬油菜产量的影响并探讨冻害胁迫下对3种养分的响应差异，于2022/2023 (对照年)和2023/2024年(冻害年)在长江流域油菜主产区开展... 详细信息

2024年初长江流域油菜主产区遭遇低温寒潮天气，对冬油菜生产造成不利影响。为研究氮、磷、钾肥配合施用对冬油菜产量的影响并探讨冻害胁迫下对3种养分的响应差异，于2022/2023 (对照年)和2023/2024年(冻害年)在长江流域油菜主产区开展多点田间定位试验，设置不施肥(CK)、氮磷钾均施(NPK)以及在此基础上不施氮(–N)、不施磷(–P)、不施钾(–K)共5个处理，结合2个油菜生长季的气象因素，对多点的油菜籽产量、产量构成因子、地上部生物量以及收获指数进行比较，分析不同养分施用条件下油菜应对冻害胁迫的响应差异。结果表明，2个油菜生长季–N、–P、–K处理的油菜籽产量较NPK处理分别平均降低71.8%、76.6%、13.4%，施氮、磷肥显著提高油菜籽产量，而施钾肥的增产作用相对较小。与对照年相比，冻害年中各试验点油菜籽产量均明显降低，CK、–N、–P、–K、NPK处理分别平均降低43.6%、30.7%、48.9%、43.2%、45.7%。单株角果数降低是导致减产的主要原因，各处理的单株角果数分别平均降低37.6%、44.3%、32.3%、22.3%、22.8%，此外，每角粒数和地上部生物量显著降低而收获指数明显增加。进一步对油菜籽产量、气候资源指标和基础土壤养分含量进行相关性分析发现，冻害发生期极端低温天数与冻害程度呈正相关，冻害胁迫下油菜对磷、钾养分需求加剧。综上，油菜生产过程中氮、磷肥是影响高产的主要营养限制因子，磷、钾肥是影响稳产的主要营养限制因子，氮磷钾肥平衡施用有利于维持相对较高的产量。

关键词：冬油菜氮磷钾肥冻害产量产量构成因子

不同添加剂对蚕豆秸秆青贮品质及微生物多样性的影响

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草业学报 2025年第4期34卷 164-174页

作者：陈鑫珠林平冬岳稳杨雅妮邱水玲郑向丽福建省农业科学院畜牧兽医研究所福建省畜禽遗传育种重点实验室福建农林大学动物科学学院福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所

为研究不同添加剂对蚕豆秸秆青贮品质和微生物多样性的影响，设3%蔗糖（T1组）、乳酸菌（T2组）、乳酸菌+3%蔗糖（T3组）、乳酸菌+0.2%柠檬酸（T4组）、0.2%柠檬酸（T5组）、0.03%NaCl（T6组）、0.1%维生素C（T7组）7个添加剂处理组和... 详细信息

为研究不同添加剂对蚕豆秸秆青贮品质和微生物多样性的影响，设3%蔗糖（T1组）、乳酸菌（T2组）、乳酸菌+3%蔗糖（T3组）、乳酸菌+0.2%柠檬酸（T4组）、0.2%柠檬酸（T5组）、0.03%NaCl（T6组）、0.1%维生素C（T7组）7个添加剂处理组和无添加剂对照组（CK组），每个处理3个重复。青贮30 d后开封取样，进行青贮料的感官质量、青贮品质及微生物多样性分析。结果表明，1)在感官质量上，7个添加剂处理组均为1级，优于CK组；2)在青贮品质上，与对照组相比，T1组的乙酸（AA）含量显著提高（P<0.05）;T2组乳酸（LA）含量显著提高，pH值显著降低（P<0.05）;T3组可溶性碳水化合物（WSC）、LA和AA含量显著提高（P<0.05），酸性洗涤纤维含量和pH值显著降低（P<0.05）;T4组WSC和LA含量显著提高（P<0.05）,pH值和氨态氮含量显著降低（P<0.05）;T5和T7组的LA和AA含量均显著提高（P<0.05），粗蛋白（CP）含量显著降低（P<0.05）;T6组WSC、LA和AA含量显著提高（P<0.05）,CP含量显著降低（P<0.05）;3)在微生物多样性上，各组在属水平上的优势菌群均为肠杆菌属（占比19.3%～41.3%）和乳植杆菌属（占比12.0%～40.0%）；与对照组相比，T3、T5、T7组的乳植杆菌属、片球菌属和魏斯氏菌属相对丰度显著提高（P<0.05），其中T3组的Alpha多样性和Beta多样性差异显著（P<0.05）。由此可见，添加剂处理能够改善蚕豆秸秆青贮料的感官和青贮品质，调整青贮发酵微生物群落结构，其中乳酸菌联合3%蔗糖处理的青贮发酵效果最佳。

关键词：蚕豆秸秆添加剂青贮品质微生物多样性

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不同基质配比对地稔扦插苗生长的影响研究

江西农业学报 2025年第2期37卷 7-12页

作者：邱才飞邵彩虹陈霞江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心/江西省农业生态与资源利用重点实验室江西南昌330200

为了筛选出适合地稔扦插苗生长的基质,提高地稔育苗的效率和成苗的质量,比较分析了不同基质理化性状和地稔扦插苗的成活率、茎叶生长量、叶片SPAD值、根系发生、根系活力、干物质量等指标,研究了不同基质配比对地稔扦插苗生长及成苗质... 详细信息

为了筛选出适合地稔扦插苗生长的基质,提高地稔育苗的效率和成苗的质量,比较分析了不同基质理化性状和地稔扦插苗的成活率、茎叶生长量、叶片SPAD值、根系发生、根系活力、干物质量等指标,研究了不同基质配比对地稔扦插苗生长及成苗质量的影响。结果表明:从不同基质的理化性质显示,废白土调配基质(PF_(4)处理)的pH值、容重与田土(CK_(1))、肥∶土∶沙=1∶2∶2(PF_(1)处理)、肥∶土∶沙=2∶2∶1(PF_(2)处理)、肥∶土∶沙=1∶3∶1(PF_(3)处理)相比更低,但有机质、氮磷钾钙镁硅的含量较高,与商品扦插土(CK_(2))相比,各项指标较为接近;地稔扦插苗的生长情况表明,成苗率由大到小依次为PF_(4)>PF_(2)>CK_(2)>PF_(1)>PF_(3)>CK_(1),茎叶生长量中茎长、茎粗、分枝数、SPAD值、单叶面积、LAI、根系活力和干物质量均表现为PF_(4)>PF_(2)>CK_(2)>PF_(1)>PF_(3)>CK_(1)。综上,使用废白土调配基质的扦插苗成苗率高、根系质量好、生长迅速且较健壮,可作为地稔规模化育苗的专用基质,而有机肥∶田土∶河沙=2∶2∶1可作为一种方便、快捷、低成本的地稔育苗基质并加以利用。

关键词：地稔生长年限养分需求药效成分

不同绿肥作物周年搭配种植下土壤微生物养分限制与土壤质量指数

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植物营养与肥料学报 2025年第1期31卷 77-88页

作者：张钦姚单君廖恒况胜剑梁燕菲曹卫东朱青秦松贵州省农业科学院土壤肥料研究所/贵州省农业科学院农业资源与环境研究所贵州贵阳550006 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081

【目的】绿肥作物种类多,对土壤理化性状和微生物活性的影响存在差异。我们从土壤微生物代谢与养分限制的角度探讨周年覆盖不同绿肥作物对土壤质量的影响,以期为周年覆盖绿肥的土壤生态效应提供理论依据,为果园、休耕地、撂荒地等空间... 详细信息

【目的】绿肥作物种类多,对土壤理化性状和微生物活性的影响存在差异。我们从土壤微生物代谢与养分限制的角度探讨周年覆盖不同绿肥作物对土壤质量的影响,以期为周年覆盖绿肥的土壤生态效应提供理论依据,为果园、休耕地、撂荒地等空间闲置性土地的绿肥应用提供技术支撑。【方法】3年连续田间定位试验在贵州省农业科学院土壤肥料研究所进行,设置4个冬季和夏季绿肥组合处理:二月兰-小葵子(O-G)、二月兰-饭豆(O-P)、箭筈豌豆-小葵子(V-G)、箭筈豌豆-饭豆(V-P)。在第3年冬季绿肥盛花期采集0—20 cm耕层土样,测定土壤胞外酶活性、土壤微生物量碳(MBC)、氮(MBN)、磷(MBP)含量,以及土壤pH及全量氮磷含量,计算土壤胞外酶化学计量比,并分析各土壤因子对土壤质量指数的贡献。【结果】不同绿肥作物轮作模式下土壤的pH、全氮(TN)、MBN、MBP、β-葡萄糖苷酶(BG)和酸性磷酸酶(ACP)活性差异显著。基于土壤胞外酶化学计量特征,所有处理受土壤微生物碳限制和磷限制,碳限制差异不显著,以O-G处理土壤的磷限制最低,较V-P处理低2%(P土壤pH、有效磷(AP)、可溶性有机碳(DOC)是驱动土壤胞外酶活性和微生物养分限制变化的关键因子,pH对土壤胞外酶活性有显著负效应,土壤全量碳、氮、磷含量对土壤胞外酶活性有显著正效应,对微生物碳限制有显著负效应。土壤胞外酶活性对微生物碳利用效率有显著正效应,主要受ACP活性调控。【结论】不同冬季与夏季绿肥作物组合覆盖的土壤,其pH值、全氮、微生物量氮、微生物量磷、β-葡萄糖苷酶活性、酸性磷酸酶活性具有显著差异,冬季绿肥对土壤微生物磷限制、土壤微生物碳利用效率产生显著影响,冬季绿肥与夏季绿肥的交互效应对土壤质量指数具有显著影响。箭筈豌豆-小葵子(V-G)处理的土壤微生物代谢受磷限制较小,且土壤微生物碳利用率和土壤质量指数最高,最利于调节微生物代谢,维持生态功能,提高土壤质量指数,可优选为土壤快速培肥的绿肥组合。

关键词：冬季夏季绿肥组合土壤胞外酶活性计量比养分限制微生物碳利用率土壤质量指数

有机物料还田对稻田土壤细菌群落和水稻产量的影响

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环境科学 2025年第1期46卷 543-550页

作者：卞清孙波李大明谢祖彬王晓玥中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 江西省红壤及种质资源研究所南昌330000

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响,依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验,选择不施肥(CK)、施化肥(NPK)、施化肥+紫云英(NG)、施化肥+紫云英+猪粪(NGM)和施化肥+紫云英+稻草(NGS)这5个处理,开展... 详细信息

为探明长期有机物料还田下稻田土壤微生物群落结构及功能对水稻产量的影响,依托于40 a红壤性水稻土有机肥定位试验,选择不施肥(CK)、施化肥(NPK)、施化肥+紫云英(NG)、施化肥+紫云英+猪粪(NGM)和施化肥+紫云英+稻草(NGS)这5个处理,开展相关研究.结果表明,有机物料还田显著提高了土壤SOC、TN和TP等养分含量和水稻产量,其中NGM处理影响最大.并且有机物料还田显著改变了微生物群落组成,主要表现为:变形菌门,特别是α-变形菌,以及放线菌门的相对丰度增加,而硝化螺旋菌门的相对丰度减少. PICRUSt2功能预测分析结果表明,有机物料还田增加了编码淀粉(amyA)、纤维素(bglX、bglB、endoglucanase)和半纤维素(xylA、xynA)等与易分解碳降解相关的功能基因的丰度,同时也增加了编码脲酶(ureA、ureB和ureC)、谷氨酸脱氢酶(gdhA)和谷氨酰胺酶(aspQ)等与有机氮矿化相关的功能基因的丰度.基于随机森林模型分析,影响水稻产量的理化和生物因子包括:TP、SOC、pH、TN、DON、细菌群落组成以及有机碳降解功能基因和有机氮矿化功能基因的相对丰度. PLS-PM结果进一步表明,有机物料还田下,SOC和TP含量的增加通过改变细菌群落结构,特别是增加了α-变形菌和放线菌等富营养型细菌的相对丰度,增加了土壤有机碳、氮分解相关功能基因的相对丰度,促进养分循环,从而提高水稻产量.

关键词：红壤性水稻土有机物料还田细菌群落结构功能基因水稻产量