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.

2017-2022年,福建省在第三次全国农作物种质资源普查与收集行动中,共收集作物地方品种和野生近缘植物种质资源6235份,蔬菜、粮食、果树、经济作物、牧草绿肥分别占33.57％、25.91％、24.35％、14.59％、1.57％;所有资源隶属于83科,229属,313种,其中豆科种质资源份数最多,占总数的16.04％.不同地区和海拔是影响收集农作物种质资源种类和数量的重要因素.全省9个地级市中,三明市收集种质资源数量最多,占20.65％.全省收集农作物种质资源数量随着海拔升高而下降,不同海拔收集数量随着市辖县(市、区)、乡(镇)、村(街道)的数量减少呈现减少趋势.沿海地区如漳州、福州、宁德、泉州、莆田、厦门等6个地级市,海拔0～200 m是种质资源Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数最高的海拔区间;闽西北山区,如龙岩、三明、南平等3个地级市,海拔200～400 m、400～600 m、600～800 m种质资源的Shannon-Wiener多样性指数和Brillouin丰富度指数较高.不同地级市、不同海拔区间与收集种质资源的物种多样性指数的相关性分析发现,三明和龙岩市与Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,莆田和龙岩市与Pielou均匀度指数呈现极显著负相关,这与全省农业经济分区有密切关系.通过梳理全省农作物种质资源的多样性,为因地制宜地开发、利用、挖掘全省地方农作物种质资源提供参考和科学依据.

明确旱地绿肥腐解规律和养分释放动态特征,可为绿肥资源在我国西北旱作农业区的合理利用提供科学依据.采用田间原位埋袋法研究了三叶草(Trifolium alexandrinum)、野豌豆(Vicia sepium)、黑麦草(Lolium perenne)和燕麦(Avena sativa)4种绿肥在玉米种植系统中的残余腐解动态,观测了绿肥残余腐解养分释放过程及其对土壤有机碳、全氮与春玉米产量的影响.结果表明:绿肥腐解及其碳氮释放过程均表现为前期(0～14d)快,第21～42天分解速率中等,42 d以后较慢;腐解至42 d时,4种绿肥残余累计腐解率均达到55％以上,碳释放率达到59.79％～74.75％,氮释放率达到60.79％～76.61％;绿肥腐解至第130天时,各处理的累计腐解率均达到60％以上,且豆科绿肥累计腐解率显著高于禾本科绿肥(P＜0.05);与无绿肥添加的对照相比,绿肥还田显著提高了土壤有机碳和全氮含量,并导致玉米增产2.21％～7.06％,其中豆科绿肥增产幅度大于禾本科绿肥.综上,豆科绿肥还田能有效改善土壤质量,是一种更适合西北地区可持续农业的管理措施.

救荒野豌豆(Vicia sativa L.)是一种粮菜兼用的食用豆类作物,也是重要的绿肥和优质牧草,具有重要经济价值和显著生态优势.目前关于西南地区救荒野豌豆资源的种子形态鉴定及萌发特性等相关研究存在空白.为了更好的保护和利用救荒野豌豆珍稀濒危野生种质资源,本研究对我国西南地区贵州、四川和云南三省的救荒野豌豆野生种质资源开展了调查收集,共调查了 20个县(区),收集到106份形态多样、耐逆性强的野生种质资源.对这些资源的百粒重、粒长和粒宽等8个种子性状进行了鉴定评价,发现百粒重变异系数最大(92％),百粒重最大的来自云南(9.18g),最小的来自贵州(0.31g).同时发现云南地区的救荒野豌豆与贵州和四川地区的资源在8个性状上均有显著差异.此外,对来自3个地区的3份代表性种质资源开展萌发特性研究,发现机械破皮和浓硫酸处理30 min均可有效打破休眠,显著提高救荒野豌豆野生种质资源的种子萌发率.以上研究结果为我国救荒野豌豆珍稀濒危野生资源的保护利用提供了重要理论基础和技术保障.

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题.为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫.结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素.间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比.间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长.

以西南地区具有代表性的16种绿肥植物为受体材料,采用培养皿药膜法研究了铁核桃(Juglans sigillata)根水浸提液对受体种子发芽率及幼苗鲜重、干重的化感效应;并进一步研究了铁核桃根、叶水浸提液和胡桃醌对化感效应存在明显差异的4种绿肥植物(绿豆、红三叶、白三叶、花生)种子萌发与幼苗生长以及抗氧化酶特性的影响,以筛选适宜中国西南地区核桃园种植的绿肥植物,探讨核桃根和凋落物对绿肥作物的化感作用机制.结果表明:(1)铁核桃根水浸提液对绿豆的发芽率没有影响,但对绿豆幼苗鲜重和干重有显著抑制作用,而对其他15种绿肥的发芽率和鲜重、干重均有抑制作用.(2)胡桃醌显著抑制绿豆种子萌发,而铁核桃根或叶水浸提液对绿豆种子萌发没有影响.(3)铁核桃根或叶水浸提液以及胡桃醌对绿肥植物幼苗生长的化感效应趋势一致,但核桃根或叶水浸提液的化感效应强于胡桃醌.(4)绿豆幼苗在铁核桃根或叶水浸提液以及胡桃醌处理下,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)的活性均高于其他3种(红三叶、白三叶、花生)受体幼苗,表明绿豆清除活性氧能力高,细胞受损害程度较低,受化感作用影响最弱.研究认为,绿豆为适宜中国西南地区幼龄核桃园种植的间作绿肥植物.

紫苏是我国卫生部首批公布的60种药食两用型植物之一,用途广泛.目前随着紫苏产业的发展,优良品种的选育与应用推广已成为限制其发展的主要瓶颈.该研究报道通过系统选育,结合分子标记辅助鉴定的方法进行紫苏新品种选育.通过全基因组测序,根据已有的基因集对检测到的变异进行注释,并与紫苏常见变异数据库比对分析,最后筛选出30个非同义突变SNPs标记作为中研肥苏1号特征性SNP标记,用于紫苏新品种的材料鉴选.Z最终选育形成具有叶籽两用,丰产,高抗,耐瘠等特性,可做绿肥使用的中研肥苏1号紫苏新品种.中研肥苏1号通过北京市植物新品种鉴定,鉴定编号为京品鉴药2016054.分子标记辅助鉴定指导新品种选育,可为药用植物育种提供新的参考.

为了探讨施氮和冬种绿肥下稻田重金属含量的响应机制, 通过设计紫云英翻压量和施氮量 4×4 双因素试验,研究施氮和冬种绿肥对稻田土壤重金属含量的影响, 探讨土壤重金属含量与土壤养分、土壤生物学性状之间的相关性,对稻田环境质量状况进行综合评价研究.结果表明: (1)对照处理、单施氮肥区组、处理M3N3(紫云英翻压100%+施氮100%)和M1N0(紫云英翻压30%+不施氮)的土壤Cd含量高于国家土壤环境质量标准(0.25 mg·kg-1), 其中处理M0N2(紫云英不翻压+施氮60%)达到最大值, 是背景值的2.53倍, 处理M1N3(紫云英翻压30%+施氮100%)含量最低.各处理的土壤Hg含量均高于国家土壤环境质量标准(0.20 mg·kg-1), 处理M0N1(紫云英不翻压+施氮30%)达到最大, 是背景值的6.49 倍, 处理 M2N3(紫云英翻压 60%+施氮 100%)最低.(2)通过分析土壤养分、微生物数量、酶活性与重金属含量的相关性, 表明土壤 Pb 与过氧化氢酶、脲酶、转化酶均呈正相关, 且与脲酶呈极显著相关.Cr 与过氧化氢酶、脲酶、转化酶之间的相关性也呈正相关, 但相关性不显著.但 Cd、As、Hg 与过氧化氢酶、脲酶、转化酶呈负相关, 相关性表现不显著.因此, 施氮和冬种绿肥有利于缓解土壤重金属污染, 但要注意选择绿肥翻压量和施氮量, 其中紫云英翻压30%+施氮100%和紫云英翻压60%+施氮100%表现较好.

为了摸清色季拉山蕨类植物资源的种类和资源特征,为该区蕨类开发利用提供依据.该研究通过查阅《西藏植物志》和标本,结合色季拉山多年植物调查名录,对该区野生蕨类植物进行统计分析,并对其用途进行了描述.结果显示:(1)色季拉山共有蕨类植物资源29科、57属、196种(包括变种和变型),分别占西藏蕨类植物总科、属、种的65.91％、45.24％、41.70％;优势科为鳞毛蕨科(3属/50种)、水龙骨科(9属/31种)、蹄盖蕨科(7属/22种)、中国蕨科(6属/14种),优势属为鳞毛蕨属(27种)、耳蕨属(19种).(2)色季拉山蕨类植物的地理成分以热带类型的科和属占优势(分别占非世界分布科、属的80.00％、68.18％),具有明显的热带性质;生态分布类型以陆生为主(118种,占60.20％),其次为附生(45种,占22.96％).(3)色季拉山共有药用蕨类植物66种,且以清热药种类最多(30种);观赏蕨类植物共有71种(其中新增加23种);食用蕨类植物共有14种,且多以嫩叶或嫩茎或根状茎为食;少数蕨类还具有指示、工业原料、饲料和绿肥等方面的作用.研究表明,色季拉山蕨类植物资源种类丰富,在西藏蕨类植物区系中占很大比例,具有很高的开发利用价值.

研究华北冬绿肥二月兰对不同供氮水平的响应特征,确定实现绿肥高产高效的土壤适宜供氮量,可为华北集约化农田最大化发挥绿肥生态效应和优化春玉米/冬绿肥轮作体系氮素管理提供理论依据和技术参考.选取多年不施肥试验地设置供氮梯度试验,研究了不同供氮水平对冬绿肥二月兰翻压前地上部生物量累积、氮素吸收、土壤无机氮残留和冬绿肥季土壤氮素平衡的影响.结果表明:在土壤无机氮含量较低(0～90 cm土层15 kg·hm-2)条件下,施氮显著提高二月兰生物量和吸氮量.其中,施氮90 kg·hm-2处理表现最高,绿肥生物量(干质量)和吸氮量分别为2031.0和42.0 kg·hm-2;土壤无机氮残留量随施氮量增加而增加,且在施氮量高于60 kg·hm-2后呈现快速增加趋势;随施氮量增加二月兰生长季的表观氮平衡表现出由亏缺到盈余的变化特征,在施氮量为60～90 kg hm-2条件下氮收支基本平衡.土壤供氮量(绿肥播前O～90 cm土壤无机氮含量与施氮量之和)与二月兰生物量、吸氮量和绿肥翻压前土壤无机氮含量的关系可以分别用二次、线性加平台和指数方程进行模拟,依据模型计算二月兰生物量最高值(2010 kg· hm-2)时的播前土壤供氮量和绿肥翻压前土壤无机氮残留量分别是136和78 kg·hm-2;而在二月兰吸氮量最高值40 kg·hm-2时,二月兰生物量为1919 kg· hm-2,相当于最高生物量的95％,绿肥翻压前土壤残留无机氮降低至57 kg· hm-2,与之对应的播前土壤供氮量为105 kg·hm-2,该值与目前华北地区优化施氮下玉米收获后土壤残留无机氮推荐含量(100 kg·hm-2)基本相当.综合考虑绿肥的农学和环境效应,春玉米/冬绿肥轮作体系中二月兰播前土壤供氮量应控制在100～ 105 kg·hm-2.