中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响

采用盆栽试验,研究了中微量元素和有益元素对水稻生长和吸收镉的影响。结果表明,在所有测试的元素和施用方法中,硅酸钠叶面喷施显著增加稻谷产量,而碳酸钙、硼酸、硅酸钠土施和亚硒酸钠显著降低了稻谷产量。镁、锌、铁的盐酸盐形态对水稻籽粒的增产效果优于硫酸盐形态,而钙、铜的硫酸盐形态增产效果略高于盐酸盐形态。在钙、镁、硫三种中量元素中,钙增加了水稻籽粒中的Cd浓度和吸收量,而镁和硫则降低了籽粒中的Cd浓度和吸收量,以硫磺粉处理为最低。稻草中的Cd浓度和总量均以氯化镁处理为最高,硫磺粉处理最低。镁能有效抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,其盐酸盐优于硫酸盐。在微量元素中,锌对水稻Cd的吸收抑制作用最为显著,其次是铜,而有益元素肥料硅酸钠叶面喷施则显著增加了稻谷中的Cd浓度和吸收量。硫酸亚铁、氯化锰、氯化铜、硼酸和硼砂处理都能有效地抑制Cd从秸秆向籽粒的转移,而硅酸钠叶面喷施和锌处理则促进了Cd的转移,表明硅酸钠抑制水稻吸收Cd的机制很可能发生在土壤中,而非在植株体内或地上部分。在Cd污染土壤上选用适宜的中微量和有益元素肥料及其施用方法,能有效降低水稻对镉的吸收和稻米中的Cd含量。     

Cd胁迫对杂交水稻及其亲本叶片丙二醛含量的影响

以15份杂交水稻及其亲本为材料,采用水培试验研究了不同Cd2＋浓度胁迫对水稻叶片丙二醛（MDA）含量的影响。结果表明：（1）在不同Cd处理水平和生育时期,保持系叶片MDA含量存在差异,如D83B叶片MDA含量各处理显著高于对照（p〈0.05）,MDA积累水平较高,受到Cd严重胁迫,而Ⅱ-32B在两个生育时期受低Cd浓度的影响不大,与对照差异不显著,且随着Cd浓度的增大,MDA含量均表现出较低的MDA积累水平,因此保持系Ⅱ-32B是一种较好的保持系材料。（2）Cd胁迫对恢复系各材料叶片MDA的影响不同,其中以R527、R498叶片MDA积累最明显,孕穗期和灌浆期各处理均显著高于对照,其余恢复系材料受不同Cd2＋浓度的影响,MDA积累不稳定。（3）同一保持系（Ⅱ-32B）与不同恢复系（R498、R549、R892）组合配制的3个杂交稻叶片在MDA含量的增加幅度上表现不同,其中Ⅱ优498、Ⅱ优892受Cd影响较小,无论在孕穗期还是灌浆期叶片MDA含量增幅相对较小,而Ⅱ优549受Cd严重胁迫,各处理均显著高于对照,MDA积累增幅最大。（4）同一恢复系（R498）与不同保持系（Ⅱ-32B、D62B）配制的杂交稻叶片MDA含量亦不同,如D优498仅在孕穗期低浓度下MDA较对照有所降低,其余各处理MDA均积累较多,而Ⅱ优498MDA含量随着Cd浓度的增加,MDA增幅相对较小,可见水稻亲本对子代MDA的积累存在差异,可根据优良亲本,寻找优势组合,培育出抗Cd性强的杂交水稻。     

镁、锰、活性炭和石灰及其交互作用对小麦镉吸收的影响

采用盆栽试验,研究了在镉污染土壤上施用石灰、硫酸镁、硫酸锰和活性炭不同用量以及交互作用对小麦生长和吸收重金属镉的影响.研究结果表明,在试验条件下施用适量的硫酸镁、硫酸锰或与石灰配合能明显提高小麦籽粒产量,单施石灰或与活性炭配合施用降低了小麦籽粒产量;与对照(CK)相比,所有处理秸秆产量均下降.施用硫酸镁能显著降低小麦籽粒和秸秆中Cd浓度,且随用量的增加两增大.低量硫酸锰能有效降低小麦籽粒和秸秆中Cd浓度,高量反而增加小麦对Cd的吸收.石灰、活性炭单独施用或配合施用都能明显减少小麦对Cd的吸收,但籽/杆中Cd比却随石灰用量的增加呈明显的上升趋势.叶面喷施硫酸镁对降低小麦吸收镉的效果与土施相当,但叶面喷施硫酸锰却比土施硫酸锰显著降低了小麦籽粒中的镉浓度与吸收量.硫酸镁与硫酸锰,或石灰、硫酸镁和硫酸锰3种物质配合施用,对小麦籽粒镉浓度和吸收量的降低表现出明显的正交互作用,对抑制小麦体内镉从秸秆向籽粒的转移具有显著效果.     

成都平原不同土地利用方式对土壤剖面钾素分布的影响

为探索快速城市化背景下土地利用方式变化对土壤剖面钾素变化的影响,本研究选取成都平原4种典型土地利用方式(稻-麦、稻-蔬、稻-油和园林),基于187个土壤剖面数据,分析了不同土地利用方式下土壤剖面速效钾、缓效钾、矿物钾和全钾4种不同形态钾的含量特征及相互关系.结果表明: 从表层土壤来看,相较传统轮作(稻-麦、稻-油)而言,土地利用方式显著影响了土壤速效钾和缓效钾含量变化,稻-蔬轮作提高了表层土壤速效钾和缓效钾含量,园林用地则加剧了土壤速效钾和缓效钾的消耗.对于较为稳定的土壤矿物钾和全钾而言,其含量在不同土地利用方式间均无显著差异.从深层土壤来看,稻-蔬轮作方式下速效钾含量随土层加深下降最为明显,传统轮作土壤速效钾含量显著高于园林用地,缓效钾变化趋势与速效钾相反.不同土地利用方式土壤矿物钾和全钾含量差异较小.在4种土地利用方式中,稻-蔬轮作方式下表层土壤速效钾和缓效钾占全钾比例相对其他3种土地利用方式较高,20～40 cm土层,不同土地利用方式下速效钾占全钾比例均显著下降,缓效钾随土层向下比例变化与速效钾变化趋势恰好相反.矿物钾占全钾比例在不同土地利用方式下无显著差异.可见,不同土地利用方式对成都平原土壤速效钾和缓效钾在剖面中的分布具有显著影响.     

玉米种植制度对红壤磷素形态及其有效性的影响

以攀西地区抛荒地、玉米连作、西葫芦-玉米轮作、豌豆-玉米轮作下红壤耕层(0～20 cm)和亚耕层(20～40 cm)土壤为研究对象,探讨玉米种植制度对红壤磷素形态及其有效性的影响。结果表明: 耕层土壤全磷、有效磷含量和磷素活化系数均高于亚耕层,以豌豆-玉米轮作土壤最高。4种种植制度下红壤磷素均以有机磷为主,在耕层中占全磷的57.8%～81.1%,在亚耕层中占74.3%～85.5%。除豌豆-玉米轮作外,其余3种种植制度下土壤磷组分均以氢氧化钠提取态磷(NaOH-P)为主;而有效性较高的水溶性磷(H₂O-P)和碳酸氢钠提取态磷(NaHCO₃-P)含量较低,在耕层中仅占全磷的0.3%～2.1%、在亚耕层中仅占1.7%～10.0%;两层土壤的盐酸提取态磷(HCl-P)含量均以豌豆-玉米轮作最高,与其他3种种植制度差异显著。相关分析表明,两层土壤的有效磷、碳酸氢钠提取态有机磷(NaHCO₃-P_o)、氢氧化钠提取态有机磷(NaOH-P_o)、盐酸提取态无机磷(HCl-P_i)含量与土壤pH、阳离子交换量、铁氧化物、铝氧化物和土壤质地呈显著相关关系。说明攀西地区豌豆-玉米轮作是提高红壤磷素有效性的最优种植制度。     

控释掺混尿素对稻、麦土壤氮与酶活性的影响

通过大田试验,共设7个处理,即不施氮、常规施肥以及掺混控释氮肥10%、20%、40%、80%、100%处理,探讨了不同施肥处理对土壤中4种形态氮(全氮、铵态氮、硝态氮、微生物生物量氮)和3种氮功能性酶(脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶)活性的影响,以探究控释掺混尿素对稻、麦土壤肥力和环境的影响.结果表明: 土壤全氮在稻、麦全生育期内趋于稳定,且掺混比例20%以上各控释氮肥处理在稻、麦季均无显著差异;掺混40%以上控释氮肥能有效促进稻、麦生育中后期土壤无机氮水平;随稻、麦生育期推进,掺混40%以上控释氮肥处理可显著提高土壤微生物生物量氮,但常规施肥处理的微生物生物量氮整体呈明显下降趋势;掺混40%以上控释氮肥能明显提升稻、麦生育中后期土壤酶活性,土壤蛋白酶与硝酸还原酶活性在作物生育后期均随掺混比例增加而提高,以100%控释氮肥处理土壤酶活性最高.掺混20%以上控释氮肥处理能明显降低水稻季分蘖期脲酶活性,推迟铵态氮峰值期,有利于减少氮损失;掺混40%以上控释氮肥处理均可保障稻、麦生育中后期的氮素供应,刺激土壤脲酶与蛋白酶参与氮素转换,促进了土壤氮素有效性;100%控释氮肥处理对稻、麦生育后期土壤硝酸还原酶活性增加最明显,与掺混40%～80%控释氮肥处理相比,可显著减少小麦季20～40 cm土壤硝态氮残留量,在减少氮素损失方面的效果明显.     

川中丘陵县域土壤碳氮比空间变异特征及其影响因素

以四川仁寿县为案例区,通过实地采样分析了该紫色丘陵区县域尺度上土壤碳氮比的空间变异特征及其影响因素.结果表明:研究区表层土壤碳氮比(C/N)在4.84~21.79之间,平均值为11.93,变异系数26.3%,属中等程度的空间变异.半方差分析表明,土壤C/N的块金效应为73.0%,其空间分布受结构性因素和随机因素的共同影响,但受随机性因素的影响更大;土壤C/N的空间分布特征表现为西北和东南高、中部低的趋势,大部分区域土壤C/N处于10.0~13.5之间.成土母质、土壤类型、地形和土地利用方式对土壤C/N的影响显著(P<0.05);地形因子中高程和坡度与土壤C/N呈显著正相关关系(P<0.05),成土母质可解释土壤C/N 8.7%的空间变异,土类、亚类和土属的解释能力分别为3.8%、5.0%、8.7%,地形因子的解释能力为0.8%;土地利用方式对土壤C/N空间变异影响程度最高,达到23.9%,是调控该区域土壤C/N的重要因素.     

稻麦轮作下水稻土重金属形态特征及其生物有效性

在成都平原稻麦轮作下86个土样中重金属全量和各形态含量分析的基础上,采集分析相应点位上种植的主要粮食作物小麦和水稻籽粒的重金属含量,通过描述性统计分析、相关性分析及线性回归方程的模拟,研究了土壤中重金属的形态分布特征及其生物有效性。统计分析结果表明：土壤中Cr、Cu、Pb、Zn各形态含量的分配顺序为：残渣态〉有机物结合态〉铁锰氧化物结合态〉碳酸盐结合态〉可交换态,而Cd各形态含量的分配顺序为：铁锰氧化物结合态〉残渣态〉碳酸盐结合态〉有机物结合态〉可交换态。若以活性态（非残渣态含量）而论,Cd的活性最高,Cr的活性最低。除Cr外,各元素全量与各活性形态之间的关系较为密切。土壤中全Cd含量与4种活性形态Cd含量间的相关性均达极显著水平;Cu、Zn全量分别与其铁锰氧化物和有机物结合态含量,Pb全量分别与其可交换态和铁锰氧化物含量间的相关系数达显著或极显著水平。用卫生部颁布的食品中重金属限量卫生标准评价稻麦籽粒重金属累积情况,其结果表明,小麦籽粒（旱作）中的Cd、Cr、Cu、Pb分别超标14.71%、8.70%、6.50%和17.40%,而水稻籽粒（水作）仅有Pb和Cd含量超标10.90%和8.70%。不同形态重金属对水稻和小麦籽粒中重金属累积的影响效应不同，从多元线性回归方程的回归系数来看：稻一麦籽粒中Cd含量受到土壤中各活性形态Cd含量的影响。除铁锰氧化态Cd和有机物结合态Cd含量分别对小麦和水稻籽粒中Cd的累积表现出负效应外，其余均为正效应。可交换态Cu含量对稻-麦籽粒Cu累积的效应最大，其次受碳酸盐结合态Cu含量的影响。稻一麦籽粒Pb含量的累积受土壤各活性态Pb含量影响效应的差异不甚明显。稻-麦籽粒Zn含量与土壤各活性态Zn含量间无显著线性关系。     

猪粪配施化肥对稻-麦轮作系统籽粒产量和氮素利用率的影响

通过大田试验,以水稻(品种‘F优498’)-小麦(品种‘内麦863’)轮作体系为研究对象,根据成都平原稻麦种植体系常规施氮水平,设7个不同猪粪施用处理:对照(CK,无化学氮肥,无猪粪)、常规化肥(T₁,无猪粪)、化肥减量25%+猪粪2500 kg·hm^-2(T₂)、化肥减量50%+猪粪5000 kg·hm^-2(T₃)、猪粪10000 kg·hm^-2(T₄)、猪粪15000 kg·hm^-2(T₅)和猪粪20000 kg·hm^-2(T₆),研究添加猪粪对稻麦干物质、氮素积累及分配特征、籽粒产量和氮素利用率等的影响.结果表明: 猪粪配施化肥对稻麦各生育期干物质积累均有促进作用,稻麦成熟期作物地上部干物质积累量均以高量猪粪施用处理(T₆)最高,但其干物质积累及氮素分配向茎叶富集,且籽粒干物质积累及氮积累分配率显著低于T₂处理;随着配施猪粪用量的增加,稻麦氮肥偏生产力、氮肥农学利用率、籽粒产量均呈现先增加后减少趋势,其中水稻季以T₃处理最优,较常规化肥处理提高11.4%、55.4%、11.4%,小麦季则以T₂处理最优,较常规化肥处理提高14.0%、29.1%、14.0%.本试验条件下,2500～5000 kg·hm^-2猪粪+化肥减量25%～50%处理,有利于促进稻麦干物质积累、氮素向籽粒运移,达到增产及提高氮素利用率的效果,超量施用猪粪(15000～20000 kg·hm^-2)后,土壤氮素供应过量,干物质向经济器官运移受阻,氮素向茎秆富集,贪青晚熟现象严重,稻麦籽粒产量显著下降.     

基于神经网络模型和地统计学方法的土壤养分空间分布预测

采用径向基函数神经网络模型与普通克里格法相结合的方法,预测川中丘陵区县域尺度土壤养分(有机质和全氮)的空间分布,并与普通克里格法和回归克里格法进行比较.结果表明:各方法对研究区土壤养分的预测结果相似.与多元回归模型相比,神经网络模型对验证样点土壤有机质和全氮的预测值与样点实测值的相关系数分别提高了12.3％和16.5％,表明神经网络模型能更准确地捕捉土壤养分与定量环境因子间的复杂关系.对469个验证样点预测结果的误差分析表明,神经网络模型与普通克里格法相结合的方法对土壤有机质和全氮预测结果的平均绝对误差、平均相对误差、均方根误差较普通克里格法分别降低了6.9％、7.4％、5.1％和4.9％、6.1％、4.6％,降低幅度达到极显著水平(P＜0.01);与回归克里格法相比则分别降低了2.4％、2.6％、1.8％和2.1％、2.8％、2.2％,降低幅度达显著水平(P＜0.05).