酸化耕地治理与粮油作物丰产专栏

  • 农田土壤酸化:原理、危害及缓解措施

    苏亚飞;包文彬;李彦生;于镇华;刘晓冰;

    土壤酸化是农田土壤退化的表现形式之一,影响作物生产。自然条件下,土壤酸化是一个非常缓慢的过程,但由于人类活动引起的酸沉降,尤其是化肥过量施用和不合理耕作等因素,农田土壤酸化趋势正在加速。本文阐述了造成土壤酸化的基本原理,综述了不同国家及地区长期定位试验针对土壤酸化的研究结果,分析了我国农田土壤酸化趋势;总结了不同类型农田土壤酸化对土壤微生物、土壤理化性质和作物生长的危害;梳理了不同控制类实验的研究结果,讨论了施用碱性土壤改良剂、生物炭和有机肥对缓解土壤酸化的作用;最后展望了农田土壤酸化研究需要加强的可能方向。

    2025年01期 v.14;No.53 1-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1259K]
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  • 单次有机肥或石灰施用阻控镉污染酸紫泥田早晚稻镉累积的效应

    张丽娜;刘鑫;王俊;盛浩;

    为明确中度Cd污染的酸紫泥田单次施常规用量有机肥、石灰对早晚稻稻米降Cd的作用效果及其调控因素,设置早稻季单次施用生石灰或鸡粪发酵的商品有机肥处理,连续两季监测水稻不同部位Cd、土壤二乙烯三胺五乙酸提取态Cd(DTPA-Cd)含量及土壤理化性质,研究了单次施有机肥、石灰的稻米降Cd效果、持续性及其影响因素。与对照相比,单次施有机肥、石灰处理,分别使早、晚稻糙米Cd含量显著降低44.4%、11.8%和72.6%、34.7%(P<0.05),降幅呈逐季衰减趋势。单次施有机肥、石灰分别使早稻分蘖期土壤pH值提高了0.40和0.48个单位,土壤DTPA-Cd含量降低了13.6%和8.26%(P<0.05);但是,随着双季稻周年生长时间的延长,土壤pH值和DTPA-Cd含量逐渐恢复至接近对照田块的水平。此外,单次施有机肥、石灰显著降低了早晚稻茎叶Cd富集系数、早稻糙米Cd富集系数及Cd由稻根向糙米的转运系数,显著提高了土壤酸碱缓冲容量、碱解氮、有效磷含量和电导率。单次施石灰或有机肥改善酸紫泥田酸化状况,提高了土壤肥力质量,降低了土壤Cd有效性和水稻植株对Cd的富集转运,但随双季稻周年生长时间的延长,效果逐渐减弱。实际应用中,应注重有机肥、石灰的连续施用和及时补施,实现土壤Cd持续钝化和肥力提升,降低稻米Cd累积。

    2025年01期 v.14;No.53 15-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1234K]
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  • Meta分析评估无机改良剂对酸性农田土壤pH的影响

    韩天富;柳开楼;赵彦锋;陈杰;

    无机改良剂是改善土壤酸化的重要措施,然而该措施对酸性土壤pH的影响程度及关键的驱动因素目前仍不清晰。本研究利用Meta分析量化施用无机改良剂对pH的影响,并利用随机森林模型探究了影响pH对无机改良剂响应强弱的关键驱动因素。结果表明,与未施无机改良剂相比,施用无机改良剂显著增加pH(增幅为13.0%),增加的幅度受到气候、土壤属性和管理等因素的影响。石灰类改良剂对pH提升的效果优于非石灰类无机改良剂,石灰类改良剂与石膏配合施用的提升效果最好。土壤pH的增加效果随着无机改良剂施用量(换算CaO当量)和施用时间的增加而增加。当年均温度小于10℃、年降雨量在800~1 600 mm时pH增幅最高。随着初始土壤pH和有机碳含量的增加,施用无机改良剂对土壤pH增加效果逐渐减弱。在种植水稻或者水田情况下,pH增幅最低;在单施有机肥情况下,施用无机改良剂对土壤pH增加效果较强。随机森林模型结果表明,无机改良剂用量、作物类型、初始土壤pH和持续时间是影响pH对无机改良剂响应强弱的关键驱动因素,管理因素占比最大(54.8%);其次是土壤性质和气候条件,分别占32.2%和13.0%。因此,施用无机改良剂在改善土壤pH时,除了优先考虑用量和作物种类以外,应综合考虑土壤属性和气候因素的差异特征,并结合种植制度和施肥类型针对性地优化无机改良剂施用,进而达到改良土壤酸化的同时实现资源高效利用。

    2025年01期 v.14;No.53 25-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 2079K]
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  • 不同硒镉摩尔比值下硒对南方镉污染土壤水稻镉迁移转运的影响

    罗卓;陈清清;孙耿;孙梅;冯秋分;罗尊长;龙泽东;

    为探讨不同硒镉摩尔比下硒对水稻生长发育及镉吸收累积的影响,采用盆栽试验,设置不同硒镉摩尔比值1~6(T1~T6),分析不同硒镉摩尔比下水稻植株保护性酶活、叶绿素含量、生物量及不同部位硒镉含量的差异。结果表明,随着硒镉摩尔比值的增加,土壤p H值呈先增后减,在摩尔比为2时达到最大值(5.15)。土壤有效镉含量呈波浪式变化,摩尔比为2和4时降到最低(0.58 mg·kg~(-1))。对比T1,T2~T6丙二醛(MDA)含量降低幅度达4.31%~16.5%,谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)增加了5.04%~22.6%,过氧化物酶(POD)增加了4.38%~13.5%,超氧化物歧化酶(SOD)增幅达1.75%~14.6%(T5除外),过氧化氢酶(CAT)增加0.59%~18.2%。而T2~T6处理时叶绿素含量、籽粒和秸秆产量与T1均无显著差异。随着硒镉摩尔比值的增加,水稻植株硒含量显著增加,但T2~T6处理根和秸秆镉含量与T1均无显著差异,糙米镉含量则先增后减,T5和T6处理的糙米镉含量低于国家限量标准,分别为0.17 mg·kg~(-1)和0.19 mg·kg~(-1)。相关性分析结果表明,糙米镉含量与秸秆硒含量、TF_(Se-ros)呈显著负相关关系(P<0.05),与秸秆镉含量、叶绿素含量呈显著正相关关系(P<0.05)。施硒提高了水稻植株中保护酶活性,增强了对镉胁迫的抗逆性,抑制地上部秸秆的镉积累,减少镉向糙米中的转运,有效降低了水稻植株糙米中的镉含量。

    2025年01期 v.14;No.53 34-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K]
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  • 梨园秸秆腐解特点及不同秸秆覆盖量对土壤酶活的影响研究

    曹红妹;胡桂萍;熊江花;蔡翔;万雅静;马静;王丰;王亚威;叶川;杨柳青;

    探究梨园秸秆覆盖对秸秆腐解率及土壤酶活性的动态影响,为促进秸秆还田的实施和农业可持续发展起到积极作用。本研究采用尼龙网袋法开展梨园秸秆腐解特征调查,同时采集翠冠梨园4种秸秆覆盖量下的不同时期、不同深度土层土壤样品,研究了脲酶、蔗糖酶、中性蛋白酶和脱氢酶的活性变化。结果显示,在相同的间隔时间内,梨园前期秸秆腐解量大、腐解速率快,后期秸秆腐解量逐渐减少、腐解速率逐渐减慢,梨园秸秆腐解百分率在180 d时达64.8%,腐解速率在90 d时达到1.62 g·(g·a)~(-1)。不同秸秆覆盖量对土壤酶活性产生不同程度影响,但与对照CK相比,7.50×10~3、15.0×10~3和22.5×10~3 kg·hm~(-2)这3种秸秆覆盖量下梨园10~40 cm夏秋季土壤脲酶、蔗糖酶,0~20 cm夏秋季土壤中性蛋白酶及0~60 cm夏秋季土壤脱氢酶活性均提高,并且4种土壤酶活力最大值均出现在15.0×103 kg·hm~(-2)模式下的0~20 cm土壤,分别为夏季10~20 cm土壤脲酶含量为373 U·g~(-1)、夏季10~20 cm土壤蔗糖酶含量为20.3 U·g~(-1)、秋季0~10 cm土壤中性蛋白酶含量为0.76 U·g~(-1)、夏季0~10 cm土壤脱氢酶含量为39.3 U·g~(-1)。同时,采用Pearson相关分析对梨园秸秆腐解与土壤酶活性各指标间的相关性进行研究,发现不同指标之间存在不同程度的关联性,其中秸秆腐解百分率分别与中性蛋白酶活性、蔗糖酶活性分别呈显著正、负相关关系。综合分析以15.0×10~3 kg·hm~(-2)的秸秆覆盖量对梨园土壤酶活性的提升作用最佳。

    2025年01期 v.14;No.53 44-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1145K]
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黑土耕地地力提升专栏

  • 耕作方式与秸秆还田量对黑土有机碳组分和肥力指数的影响

    盛明;李佳垚;雷琬莹;滕培基;李娜;

    土壤活性有机碳(AOC)是土壤有机碳(SOC)的重要组成部分,尽管在土壤有机碳中占比较小,但对土壤管理措施的响应敏感,能够迅速对农田管理措施作出响应,是评价土壤质量变化的重要指标。本研究依托在海伦站建立的8年不同耕作方式与秸秆还田处理定位试验,系统探讨了不同耕作方式与秸秆还田量对黑土活性碳组分含量及有效率的变化以及对黑土碳库活性及综合肥力的影响,并通过综合肥力指数(IFI)和碳库管理指数(CPMI)来综合表征土壤肥力状况和土壤碳库质量。结果表明,相较于CTS0处理(翻耕20 cm,秸秆不还田),不同耕作方式与秸秆还田量均显著提高了SOC、全氮(TN)、溶解性有机碳(DOC)和微生物量碳(MBC)含量及其有效率(P<0.05)。其中,CTS2处理(翻耕20 cm,10 t·hm~(-2)秸秆全量还田)在改善土壤肥力方面效果最显著,SOC和TN含量分别提高13.7%和18.9%,IFI值增加7.7%;其次是CTSA处理(翻耕20 cm,10 t·hm~(-2)秸秆全量还田焚烧后还田)使SOC含量提高12.3%,DOC和MBC含量分别显著提高18.9%和31.6%,CPMI值增加12.5%。此外,研究发现IFI与SOC、TN、有效磷(AP)、速效钾(AK)、DOC和MBC呈显著正相关关系(P<0.05),CPMI与DOC、MBC和易氧化碳(EOC)呈显著正相关关系(P<0.05),表明活性碳组分的提升直接影响土壤碳库稳定性与管理效果。

    2025年01期 v.14;No.53 53-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
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  • 秸秆还田后效对土壤微生物群落功能多样性的影响

    杨舒纯;严君;高瑞敏;许梦琪;韩晓增;邹文秀;陈旭;陆欣春;

    探讨秸秆还田后效对土壤微生物群落功能多样性的影响,为农业可持续发展提供理论支持。以2016年在黑龙江省海伦市胜利村设置免耕秸秆覆盖(D0)、秸秆均匀混于0~15 cm土层(D15)、0~35 cm土层(D35)和0~50 cm土层(D50)4个处理,2017年后不再进行秸秆还田,研究不同秸秆还田4年后对黑土土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,不同秸秆还田方式后效土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)均随着土层深度的增加而下降。同一土层秸秆还田后效土壤微生物的AWCD值表现不同,0~15 cm土层中表现为D15> D35> D50> D0;15~35 cm土层表现为D35> D50>D15> D0;35~50 cm土层表现为D50> D35> D15> D0。不同秸秆还田方式后效均会提高全土层(0~50 cm)McIntosh指数,对Shannon和Simpson指数没有显著影响。秸秆还田后效土壤微生物对碳源的利用能力不同,0~50 cm土层土壤微生物对碳源总的利用能力均表现为:D35> D50> D15> D0,从上至下各土层碳源利用能力最高的处理分别是D15、D35和D50。不同秸秆还田方式后效微生物代谢碳源最多的是糖类、氨基酸类、羧酸类及多聚物类碳源。因此,在质地黏重的黑土中采用秸秆深混还田方式是提升微生物群落功能多样性和碳源利用能力的有效农田管理措施。

    2025年01期 v.14;No.53 64-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1162K]
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  • 黑土农田土壤甲螨多样性对不同耕作方式的响应

    韩丹丹;刘冬;敖曼;刘吉平;管强;武海涛;

    保护性耕作具有保水改土、增产增收和改善生态环境的综合效益,然而目前缺乏其对土壤生物多样性的影响评估。土壤甲螨作为土壤生物的重要组成部分,对土壤环境变化敏感,能够指示土壤健康状况。为阐明土壤动物对保护性耕作的响应,在吉林省农安县保护性耕作试验田,以土壤甲螨为研究对象,比较了常规耕作(CT)、宽窄行免耕(WN)和条带耕作(ST)下土壤甲螨多样性及分布特征。通过形态学鉴定和数量统计,3种耕作方式下共采集土壤甲螨13 068头,隶属于24科26属28种。数据分析表明,ST下土壤甲螨个体数和类群数最高。非度量多维标度排序(NMDS)和群落相似性分析(ANOSIM)表明,CT和WN下土壤甲螨群落结构均与ST显著不同;相似性百分比分析表明,CT和WN间土壤甲螨群落差异最大贡献物种为马氏顶甲螨Tectoribates mahunkai,CT和ST间为小上罗甲螨大洋亚种Epilohmannia (Epilohmannia) minuta pacifica,WN和ST间则为尼兰莫小奥甲螨Oppiella(Moritzoppiella)neerlandica。不同耕作方式下土壤甲螨群落beta多样性的主要成分是物种丰富度差异组分(RichDiff)。指示物种分析表明,土壤甲螨可作为农田不同保护性耕作方式的指示生物,其中ST下指示物种共有5种。总体而言,相较于CT和WN,ST更利于增加土壤甲螨密度和丰富度,对黑土区土壤动物多样性保护具有重要意义。

    2025年01期 v.14;No.53 73-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1463K]
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作物生理与土壤生态

  • 石灰性土壤与作物系统中重金属的迁移运转及安全阈值研究

    路港滨;俄胜哲;袁金华;刘雅娜;张鹏;赵晓龙;

    建立土壤重金属安全阈值是保障我国农产品质量安全的重要措施。本研究在田间条件下,通过研究金昌市、张掖市和白银市三地Cr、Cd、Pb、As和Hg五种重金属在玉米和小麦不同器官的富集转运特点,建立作物根、茎、籽粒与土壤Cr、Cd、Pb、As、Hg总量的关系,确定玉米及小麦种植系统中的安全阈值。结果显示,小麦植株中Cr、Cd、Pb、As和Hg的富集规律一致:根>茎>籽粒,玉米植株中Cr、Pb、As和Hg的富集规律同样为根>茎>籽粒,而Cd的富集规律为茎>根>籽粒。采用回归分析方法,建立作物籽粒重金属与土壤重金属总量之间的回归模型,预测种植玉米土壤中Cr、Cd、Pb、As和Hg全量的安全阈值分别为434、12.8、378、231、9.74 mg·kg~(-1);小麦土壤中Cr、Cd、Pb、As和Hg总量的安全阈值分别为119、1.49、115、149、15.8 mg·kg~(-1)。经多因素逐步回归分析,土壤pH、有机质、土壤碳酸钙和重金属总量是影响玉米籽粒Cr、Cd、Pb、As、Hg含量的重要因素,可用对数模型拟合,拟合程度达显著水平;而上述因素对小麦籽粒中Cr、As含量无明显的影响,利用此方程能更好地预测石灰性土壤玉米、小麦籽粒中的重金属含量。

    2025年01期 v.14;No.53 84-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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  • 大豆根中响应早期共生固氮的转录组分析

    黄慧超;王佳龙;于春静;潘钰;赵晓宇;周舒扬;

    为挖掘大豆根中响应早期共生固氮过程中的关键基因,并探究这些关键基因的功能和代谢途径,本研究利用转录组学技术对不接种根瘤菌与接种根瘤菌1 d后的大豆根系材料进行RNA测序,通过对差异表达基因进行GO富集和KEGG富集分析来挖掘参与早期共生固氮过程中的关键基因,进一步筛选受根瘤菌调控的转录因子,再对其中富集数量最多的AP2/ERF家族成员进行进化分析,最后通过qRT-PCR验证其中部分基因的表达情况。研究共鉴定出824个响应根瘤菌侵染的差异表达基因(DEG),GO富集和KEGG富集分析结果表明,DEG主要富集在转录调控、激素相关以及次生代谢产物合成等通路上。进化分析结果,表明大豆中AP2/ERF家族成员可根据与MtERN1/2和LjERN亲缘关系的远近聚为三个分支,其中第Ⅰ分支可能在诱导根瘤菌侵染和根瘤器官发生中发挥作用。qRT-PCR结果表明,AP2/ERF转录因子在接种根瘤菌后确实受到不同程度地调控。本研究中发现的DEG为更好地理解早期共生固氮机制提供了候选分子。

    2025年01期 v.14;No.53 95-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1263K]
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  • 野生与人工种植的辽东楤木土壤理化性质及生理特性差异

    连强雷;穆立蔷;臧丹丹;赵恒田;段亚东;张秋爽;王宁;

    基于辽东楤木野生资源少、原生境破坏严重、人工种植易死亡及成林困难等一系列问题,对东北林区人工种植地与野生分布的辽东楤木展开调查研究,探讨不同栽培方式下辽东楤木生理特性与土壤理化性质等方面的差异,为人工种植条件下辽东楤木的丰产增收提供依据。研究表明,辽东楤木喜温润湿,在pH 5.13~5.24偏酸性的土壤环境下生长最为适宜;其存活率与抽条率关系密切,土壤电导率高低与盐度大小也影响辽东楤木的生长状况,高盐度与高电导率均降低其根系活力;人工种植地内,其叶片的丙二醛含量高于野生分布区,可溶性糖、可溶性蛋白含量及土壤表层全氮、碱解氮、全磷、速效磷、速效钾和全碳含量均低于野生分布区。人工种植辽东楤木应适当施用氮、磷、钾复合肥料,从而提高其存活率和抗性。

    2025年01期 v.14;No.53 108-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
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  • 保护性耕作抑制玉米真菌病害发生的机制

    白子轩;敖曼;葛志强;焦明翠;潘珠云;马驷骢;关义新;

    玉米是我国第一大粮食作物,为保障粮食安全起到重要作用。然而,玉米生长过程中极易受到病害侵染,其中真菌病害分布广、传播快且危害大,对玉米产量和质量都有较大影响。本文针对病原侵染玉米后“呼救”-响应-抵抗3个方面,综述了保护性耕作抑制玉米真菌病害的研究进展,以期为防治玉米真菌病害的研究及生态阻控提供参考。保护性耕作下土壤微生态会产生响应抵抗玉米真菌病害侵染的信号,进而引发玉米的主动抗病反应。在这一过程中,保护性耕作会促进根际有益微生物的富集,增加土壤中矿质元素的含量,在抑制真菌病害发生的同时,对玉米具有促进生长和提高抗病能力的作用。本文也提出了保护性耕作抑制玉米真菌病害未来需要研究的问题。

    2025年01期 v.14;No.53 120-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1117K]
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  • 欢迎投稿及订阅2025年《土壤与作物》

    <正>《土壤与作物》(ISSN:2095-2961,CN:23-1580/S),中国科学院东北地理与农业生态研究所主管,中国科学院东北地理与农业生态研究所农业技术中心主办,重点刊登气候变化背景下的土壤与作物交互作用的过程、机理和调控技术方面的基础理论和应用层面的简报、学术论文及综述文章,包括土壤肥力质量与作物生产力、土壤水分和养分有效性与作物生育、土壤有益/病原微生物与作物互作、作物适应气候变化的根际微环境等与土壤-作物互作相关的土壤生物化学和物理学、分子生物学、作物逆境生物学和作物生长发育模型等。

    2025年01期 v.14;No.53 128页 [查看摘要][在线阅读][下载 608K]
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