基于中国生态系统研究网络(CERN)长期监测数据,选取新疆维吾尔自治区代表暖温带干旱区的绿洲农田生态系统(阿克苏站)、代表暖温带荒漠区(策勒站)以及温带荒漠区(阜康站)的绿洲农田和荒漠生态系统综合观测场、辅助观测场和农户调查点2005-2020年0-100 cm 土层的土壤有机碳(SOC)储量数据,分析新疆农田和荒漠生态系统SOC储量的影响因素.研究结果表明,2005-2020年0-100 cm 土层SOC总储量平均值为阿克苏站(5.17 kg/m2)＞阜康站(4.20 kg/m2)＞策勒站(2.96 kg/m2).0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm 土层的 SOC 分别约占 0-100 cm 土层储量的 27.3％—35.3％、23.1％—24.6％和15.8％—17.5％.在阿克苏站,施肥量最高、灌溉量最低的农户调查点SOC储量最高;而在策勒站和阜康站,农户调查点和辅助观测场的施肥和灌溉措施分别最有利于提高SOC储量.总体来看,土壤含水量、地上生物量与SOC储量呈正相关关系;年平均气温与0-40 cm 土层的SOC储量呈负相关关系.在单一生态站的生态系统尺度,年平均气温与SOC储量相关性不显著;地上生物量与策勒站和阜康站的SOC储量呈正相关关系,但是与阿克苏站0-40 cm 土层的SOC储量呈负相关关系;施纯钾量与策勒站0-60 cm 土层的SOC储量呈正相关关系,但与阜康站40-100 cm 土层的SOC储量呈负相关关系.总之,与自然状态下的荒漠和农田不施肥相比,灌溉和施肥的农田管理措施有利于增加干旱区SOC储量.不同生态站要根据自身区域特点制定合理的农田管理模式,以维持较高的SOC储量.

目的 探究农田参对外源磷肥的需求规律,为配方施肥和专用肥研发奠定基础.方法 以二年生和三年生人参苗为试验材料,采用过磷酸钙及无磷霍格兰德营养液(Hoagland溶液)为供试肥料,设置P2O5浓度分别为0 mmol·L-1、0.5 mmol·L-1、1.5 mmol·L-1、3 mmol·L-1、6 mmol·L-1、8 mmol·L-1,监测不同浓度磷肥对人参农艺指标、光合特性以及对人参皂苷Rg1、Rb1、Re积累的影响.结果 外施1.5-3.0 mmol·L-1磷肥对二年生及三年生人参的株高、茎粗、根重、叶面积、叶绿素相对含量及叶片净光合速率、总皂苷含量均有显著的促进作用.其中二年生人参根重较无磷组提高16%,皂苷含量增加24%;三年生人参根重较无磷组可提高89%,皂苷含量可增加132%.P2O5适宜施用量分别为每株26.6 mg、53.3 mg.结论 外施适宜浓度磷肥,可提升人参外部形态特征、改善光合生理特性并增加活性成分含量.

明确当前我国柑橘产区农户施肥和产量现状,研究不同施肥措施对柑橘生产的影响,可为通过养分优化管理提高我国柑橘产量和品质提供科学依据.本研究在中国知网(CNKI)和Web of Science数据库中检索出柑橘施肥文献92篇,采用整合分析方法分析了农户常规施肥和专家优化施肥的氮(N)、磷(P或P2O5)、钾(K或K2O)肥用量与偏生产力,以及不同优化施肥措施对柑橘产量和品质的影响.结果表明:我国柑橘生产上常规施肥的N、P2O5和K2O用量分别为507.3、262.2和369.3 kg·hm-2.与常规施肥相比,优化施肥的N和P2O5分别降低了 14.7％和8.3％,而K2O增加了 6.6％;氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)肥偏生产力分别增加了 7.8％、18.4％和14.7％;柑橘产量提高了 11.9％,单果重增加了 2.8％;果实维生素C、可溶性固形物和总糖含量分别增加了 3.1％、5.9％和8.6％,可滴定酸和总酸含量分别降低了 3.4％和3.6％,进而使固酸比和糖酸比分别提高了 14.0％和9.5％.不同优化施肥方式中,NPK优化+中微肥方式增产提质的效果最好,且NPK优化中尤以减施≤25％效果最佳;NPK等量+有机肥的效果高于NPK等量+中微肥,但不同柑橘品种(宽皮柑橘、柚和橙类)对优化施肥的响应不同.优化施肥有助于柑橘产量、肥料利用率和果实品质的协同提升,我国柑橘种植区应因地制宜采取NPK肥减施、中微肥平衡施用和有机培肥土壤的综合养分优化管理措施.

为研究不同灌溉施氮模式对冬小麦农田氮素气态损失的影响,以冬小麦为研究对象,在山东省长清灌溉试验站开展田间试验.试验设置了 2种测墒补灌水平:80％～90％田间持水量(θf)(I1)、70％～80％θf(12);3个施氮量:常规施氮240 kg·hm-2(N1)、减氮12.5％(N2)和减氮25％(N3),共6个处理.结果表明:施肥或灌溉后2～4d内均会出现氨挥发速率和氧化亚氮排放峰,追肥期的氨挥发速率明显高于基肥期.12N2处理在追肥期的氨挥发平均速率较其他处理降低10.1％～51.6％,在全生育期内氧化亚氮平均排放速率较其他处理降低了 15.4％～52.2％.氨挥发速率与表层土壤pH值、铵态氮含量呈显著正相关,氧化亚氮排放速率与表层土壤硝态氮含量呈显著正相关.土壤氨挥发累积量为0.83～1.42 kg·hm-2,氧化亚氮排放累积量为0.11～0.33 kg·hm-2,适量减少灌水量和施氮量可以有效减少氨挥发和氧化亚氮累积排放量,其中,I1N3、I2N2处理氨挥发和氧化亚氮累积排放量显著低于其他处理.I2N2处理冬小麦产量最高,为5615.6 kg·hm-2.I2处理灌溉水利用效率均显著高于I,处理,最大增幅达到45.2％,与N1、N3处理相比,N2处理的氮肥偏生产力、氮肥农学利用效率最大增幅分别达到15.2％、31.8％.综上,以70％～80％θf测墒补灌且施氮量为210 kg·hm-2可以有效提高冬小麦水氮利用效率并降低农田氮素气态损失.

强还原土壤灭菌(RSD)方法是修复退化设施蔬菜地土壤的有效措施,但以绿肥为碳源的RSD方法田间应用是否有效还未明确.本研究以退化设施蔬菜地土壤为对象,设置6个处理:未施肥对照(CK)、未施肥+淹水覆膜(FF)、施用鸡粪有机肥(OM)、施用鸡粪有机肥+淹水覆膜(OMR)、田菁绿肥还田(TF)和田菁绿肥还田+淹水覆膜(TR),研究强还原处理和施用有机肥对土壤微生物群落组成、多样性和稳定性的影响.结果表明:与CK相比,OMR和TR处理显著降低了细菌Chaol指数,改变了细菌和真菌的群落结构,同时显著提高了芽孢杆菌、红球菌、梭状芽孢杆菌和青霉菌的相对丰度;TR处理显著降低了尖孢镰刀菌的相对丰度.冗余分析和曼特尔检验发现,土壤铵态氮和可溶性有机碳含量是影响细菌群落变化的关键因子,而土壤pH是影响真菌群落变化的关键因子.内聚力分析表明,OMR和TR处理显著提高了细菌群落稳定性,但2个处理之间的差异不显著;TR处理也显著提高了真菌群落稳定性,且显著高于OMR处理.可见,以绿肥为碳源的RSD是改善土壤健康的有效修复措施.

党参作为一种药食同源的滋补中药,市场需求量很大.本研究以1年生党参种苗为材料开展田间试验,研究复合肥(750 kg·hm-2)、有机肥(15 t·hm-2)以及密旋链霉菌Act12菌剂处理(9 t·hm-2Act12菌剂+10 t·hm-2有机肥)对党参根系形态、次生代谢物含量以及党参炔苷代谢途径基因表达的影响,旨在明确3种肥料对党参根系形态及药材品质的影响.结果表明:与对照组(10t·hm-2有机肥,传统施肥模式)相比,3种施肥处理均促进了党参根系生长,形成了不同的根系形态;3种施肥处理均提升了党参多糖和次生代谢物含量,其中,Act12菌剂处理显著增加了党参炔苷、苍术内酯Ⅲ和5-羟甲基糠醛的含量.qRT-PCR分析显示,3种施肥处理提升了党参炔苷代谢途径基因的表达水平,其中Act12菌剂处理效果最显著;皮尔逊相关性分析表明,CpHCT和CpFAD基因的表达量与苍术内酯Ⅲ含量呈显著正相关.综上,3种施肥处理均能提升党参的产量与品质,其中施用Act12菌剂处理的效果优于施用复合肥和有机肥处理,是提升党参产量和品质的有效措施.

近地层臭氧(O3)已严重威胁到作物生产,而施肥可以调节土壤的养分平衡,进而促进作物生长.以两个水稻品种(徽两优898和南粳9108)为研究对象,利用开顶式气室,设置2个O3浓度处理(NF:环境大气为对照;NF40:环境大气+40 nmol/mol O3),每个O3处理下嵌套设置3个肥料处理(Ino:施无机肥处理,270 kg N hm-2 a-1;Red:减施无机肥30％处理,189 kg N hm-2 a-1;Com:有机无机肥配施处理,Red+有机肥鸡粪5000 kg hm-2 a-1),通过测定不同生育期水稻光合参数,探究不同肥料处理下O3对水稻不同生育阶段光合生理的影响.结果表明,NF40对水稻营养生长阶段的饱和光合速率(Asat)没有显著影响,而显著地降低了水稻灌浆期的Asat.基于两个水稻品种的Asat和相对叶绿素含量(SPAD)相对减少量与O3累积剂量关系的斜率,发现杂交稻徽两优898(Asat和SPAD的斜率:-1.55和-0.98)比常规稻南粳9108(Asat和SPAD的斜率:-0.92和0.06)对O3更敏感.此外,基于不同O3处理下水稻的气孔导度(gs)和胞间二氧化碳浓度(Ci),可以看出O3造成南粳9108光合速率降低的主要是非气孔因素,而徽两优898光合的降低是由气孔因素和非气孔因素共同限制.与Ino处理相比,Red处理主要通过降低叶片SPAD进而显著地抑制两种水稻品种的Asat,但Ino处理和Com处理间Asat没有显著差异,说明有机无机肥配施能部分缓解减施无机肥造成水稻光合的降低.O3和肥料处理对两个水稻的所有光合参数都没有显著的交互影响,表明短期有机无机肥配施并不能有效缓解O3对作物造成的负面影响.在O3污染背景下,研究结果可以为通过合理的农田氮肥管理措施减缓O3造成的作物减产提供理论依据.

探究不同比例有机肥和化肥配施对柔毛淫羊藿产量和品质的影响,为柔毛淫羊藿的高产优质栽培提供科学的施肥依据.该试验采用田间小区试验,以CK(不施肥)为对照,设置 5 个不同比例有机肥和化肥配施处理组,OF0(100%化肥)、OF25(25%有机肥配施)、OF50(50%有机肥配施)、OF75(75%有机肥配施)和OF100(100%有机肥),测定不同施肥模式对柔毛淫羊藿农艺性状、产量、有效成分含量、养分积累量及土壤理化的影响,并采用CRITIC权重法对药材产量及品质进行综合评价.结果发现各施肥处理药材产量均较CK显著增加,尽管各有机肥配施化肥处理产量略低于OF0 处理,但无显著差异,表明有机肥配施化肥可以保证药材产量.随着有机肥配比的提高,药效成分朝藿定A、朝藿定B和朝藿定C呈先增后降趋势,以OF25 处理含量最高,淫羊藿苷则呈不断上升趋势,以OF100 处理最佳,但总体来说,总黄酮醇苷ABCI以OF25 处理积累最多.CRITIC法结果显示药材情况综合得分前三的施肥处理为OF25、OF50、OF75.有机肥配施化肥有利于提高土壤的持肥能力和供肥能力,土壤指标以OF100 处理最优,土壤酶活以OF75 处理活性最高,同时有机肥配施化肥有助于植株对养分的吸收积累,以OF25 处理促进最明显.综合不同比例有机肥配施化肥对柔毛淫羊藿产量、有效成分含量及养分积累量等指标,建议在柔毛淫羊藿生产中第一年采用 25%比例(7 500 kg·hm-2)的有机肥和化肥配施,以促进柔毛淫羊藿产业增产提质.

农作物生产过程既是碳源,也是碳汇.研究作物生产过程中碳吸收、碳排放特征对区域农业碳减排具有重要意义.以陕北区域为例,采用高分辨率遥感数据,结合GEE遥感云平台和随机森林算法,获取了作物种植分布信息,并建立碳吸收排放测算模型,分析了陕北地区 2021 年农田作物的碳源/汇效应、碳足迹及其空间分布格局.结果表明:①陕北种植的粮食作物主要为玉米、稻谷、薯类、豆类,经济作物主要为蔬菜、苹果、枣树,这七类作物集中分布在延安南部河谷区域和榆林西北部区域.②除枣类外,陕北地区其余作物的碳吸收量均高于碳排放量,以碳汇功能为主,其中,玉米和苹果分别对该地区碳吸收、碳排放的贡献率最高,碳吸收、排放量分别达到了 189.74×104 t 和 11.41×104 t,苹果、薯类和枣类碳足迹较高,分别达到了 9.92×104 hm2、8.77×104 hm2和 21.65×104 hm2,其余作物碳足迹处于 0.26-1.49×104 hm2之间.③从空间上看,研究区单位面积农田碳吸收量呈现西北高、南部低的分布格局,而碳排放量、碳足迹分布正好相反,南部高、西北低.④研究区可通过培育高产品种、优化施肥量、控制农膜农药用量、调整作物种植结构等措施,提高作物固碳效应,促进农业生产碳减排.

为揭示罗汉松土壤微生物对不同氮磷钾养分水平的响应及规律,该研究以两年生罗汉松(Podocarpus macrophyllus)幼苗为试验树种,采用L9正交试验控制盆栽土壤的氮磷钾养分水平梯度,使用稀释平板涂布法和Biolog-ECO微平板法探讨不同土壤氮磷钾养分水平对罗汉松土壤微生物量和群落多样性及其对6种碳源的利用特征.结果表明:(1)随氮添加量的增加,土壤细菌(P＜0.05)和放线菌数量(P＜0.001)减少,真菌(P＜0.001)及固氮菌数量(P＜0.01)显著增加,土壤微生物群落的Pielou指数(P＜0.001)降低,Simpson指数(P＜0.05)和McIntosh指数(P＜0.001)升高,从而降低了土壤微生物对6种碳源的利用强度,特别是对难利用碳源胺类(P＜0.001)、羧酸(P＜0.001)、聚合物(P＜0.001)及其他化合物(P＜0.001)的利用强度显著降低.(2)磷添加量的增加显著降低了土壤微生物群落的Shannon指数(P＜0.05).(3)钾添加量的增加显著降低了土壤微生物群落的Shannon指数和Pielou指数及微生物群落对碳水化合物和氨基酸(P＜0.01)两类易利用碳源的强度.综上所述,氮添加和钾添加是影响罗汉松土壤微生物群落功能多样性的主要因素,在罗汉松培育时应注意少量多次施肥,降低氮和钾的添加量,适当提高磷添加量,以促进罗汉松的生长及其可持续培育.该研究从微生物的角度为罗汉松施肥及管护提供了理论依据.