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用宏基因组学方法研究绿肥对水稻根际微生物磷循环功能基因的影响 被引量：12
1
作者 唐治喜 高菊生 +6 位作者 宋阿琳 王恩召 司知远 易可可 黄晶 赵士诚 范分良 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1578-1590,共13页
【目的】绿肥对土壤微生物磷循环的影响受到研究者们的广泛关注,但绿肥影响土壤磷循环的微生物机理尚不明确。利用宏基因组学方法剖析长期绿肥还田对土壤磷循环功能微生物的影响,旨在阐明绿肥对土壤磷循环影响的微生物机理,为绿肥的科... 【目的】绿肥对土壤微生物磷循环的影响受到研究者们的广泛关注,但绿肥影响土壤磷循环的微生物机理尚不明确。利用宏基因组学方法剖析长期绿肥还田对土壤磷循环功能微生物的影响,旨在阐明绿肥对土壤磷循环影响的微生物机理,为绿肥的科学利用提供依据。【方法】以中国湖南祁阳绿肥及稻草还田定位试验的水稻根际土为材料,利用宏基因组学方法,对土壤微生物DNA进行PE150(双端读长150 bp)宏基因组测序,使用MetaWRAP软件中的read_qc模块进行质控,用assembly模块megahit方法进行组装;基于组装的较长序列(>1000 bp)使用Diamond软件的BLASTX和UniProtKB/SWISS-PROT数据库进行序列比对,根据磷活化(磷酸酯矿化、膦酸酯矿化、无机磷溶解)、磷吸收(膦酸酯运输、磷酸酯运输和无机磷酸盐运输)和缺磷诱导响应调控三大类主要磷循环功能相关基因(重点关注的64个磷循环功能基因)进行筛选;再利用R语言进一步分析水稻根际土壤中磷循环功能基因相对丰度及其与土壤理化指标之间的关系,阐述绿肥对土壤磷循环功能微生物的影响。【结果】土壤pH等9个常规指标在有、无绿肥处理之间均无显著差异。无稻草还田时,绿肥处理对64个磷循环功能基因中的11个相对丰度影响显著,这11个基因广泛分布在除磷酸酯运输及无机磷溶解外的5个功能组中,其中phnA、phnN、phnV等3个基因相对丰度上升,phnI、phnL、glpB、glpO、pitA、phoA、phoP、phoU等8个基因相对丰度下降。而在稻草还田时,绿肥处理仅phnPP基因相对丰度显著降低。相关性分析显示,土壤pH与磷酸酶活性、无机磷溶解基因pqqB、pqqC、pqqCD、pqq E、pqqF相对丰度呈显著负相关(P<0.05);无机磷溶解pqqB、pqqC、pqqCD、pqq E等4个基因相对丰度分别与有效磷含量、磷酸酶活性以及有机氮含量呈显著正相关(P<0.05)。冗余分析(RDA)结果表明,绿肥处理通过pH、AP以及磷酸酶活性影响磷循环功能基因。【结论】绿肥翻压下水稻根际微生物磷功能基因相对丰度深受稻草还田的影响。与单绿肥或单稻草还田相比,绿肥翻压基础上增加稻草还田对磷循环功能基因影响效果不明显,秸秆甚至减弱了绿肥对磷循环功能基因的影响,其原因可能是绿肥和稻草还田下不同微生物及不同磷循环功能基因之间存在激烈竞争。 展开更多
关键词 水稻根际土 绿肥 土壤微生物 磷循环 功能基因 宏基因组
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广东省增城区不同耕地利用类型下赤红壤酸度变化 被引量：8
2
作者 蔡泽江 余强毅 +1 位作者 吴文斌 文石林 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期980-988,共9页
为研究典型区域不同耕地利用类型下土壤酸度变化特征及主要影响因素,通过调查采样分析增城区三种耕地利用类型(水田、水浇地和旱地)下土壤的pH、交换性酸、有机质、阳离子交换量、全量养分、速效养分含量及其相互关系。结果表明:83.7%... 为研究典型区域不同耕地利用类型下土壤酸度变化特征及主要影响因素,通过调查采样分析增城区三种耕地利用类型(水田、水浇地和旱地)下土壤的pH、交换性酸、有机质、阳离子交换量、全量养分、速效养分含量及其相互关系。结果表明:83.7%的土壤样品pH低于6.5,其中pH区间为(5.5,6.5]和(4.5,5.5]的样品均占37.8%,低于4.5和高于6.5的样品比例分别为8.1%和16.3%;水田土壤pH最高,其次为水浇地,再次为旱地,平均pH分别为6.02、5.51和4.87。水浇地和旱地土壤交换性氢含量显著高于水田;旱地土壤交换性铝含量最高,其次为水浇地,再次为水田,分别为1.38、0.72、0.31 cmol·kg^(-1)。土壤pH与土壤碳酸钙和全钾含量均呈显著正相关,而与土壤交换性酸、Olsen-P含量呈显著负相关。土壤交换性氢与Olsen-P和有效钾呈显著正相关,而与土壤碳酸钙含量呈显著负相关;土壤交换性铝与土壤阳离子交换量、Olsen-P含量呈显著正相关,与土壤碳酸钙和全钾含量呈显著负相关。研究表明,增城区耕地土壤以弱酸性和酸性为主,且耕地利用类型是影响土壤酸度的主要因素之一,旱地土壤酸度最强,其次为水浇地,再次为水田,但其作用机理还有待进一步研究。 展开更多
关键词 土壤酸化 PH 交换性酸 有机质 碳酸钙
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有机肥替代化学氮肥提升红壤抗酸化能力 被引量：31
3
作者 胡天睿 蔡泽江 +4 位作者 王伯仁 张璐 文石林 朱建强 徐明岗 《植物营养与肥料学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2052-2059,共8页
【目的】长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。【方法】本研究基于2009年在湖南祁... 【目的】长期过量施用化学氮肥加剧了红壤区农田土壤酸化,严重制约着该区域农业的可持续发展。施用石灰和有机肥是防治红壤酸化的主要措施,我们研究了有机无机肥配合提高红壤抗酸化能力的作用与机理。【方法】本研究基于2009年在湖南祁阳中国农业科学院红壤站开展的有机肥替代化学氮肥长期定位试验,其中4个处理分别为单施化肥(由于酸化严重,于2018年底添加石灰改良)、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%,供试有机肥为猪粪。采集2018和2020年的土壤样品,分析各施肥处理红壤pH、交换性酸铝、阳离子交换量、有机质、酸缓冲能力等指标的变化及相互关系。【结果】至2018年,单施化肥处理较试验之初土壤pH降低了0.48个单位,交换性酸、铝分别增加了2.74和1.06 cmol/kg;添加石灰改良后,土壤pH升高了0.58个单位,交换性酸、铝分别降低了2.62和1.45 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理均可有效防治红壤酸化,其中以替代60%处理效果最佳;至2020年60%有机替代处理土壤pH较初始值提高了0.78个单位,交换性酸和交换性铝分别降低了1.10和1.25 cmol/kg。有机肥替代化肥氮40%和60%处理较单施化肥处理显著提高了土壤阳离子交换量,而石灰改良前后土壤阳离子交换量无显著变化。土壤酸缓冲曲线表明,土壤交换性铝含量随着pH的降低而显著升高,单施化肥、有机肥替代化肥氮20%、40%和60%处理的斜率分别为2.71、2.42、1.93和0.16;土壤交换性铝对pH响应斜率与土壤pH、交换性镁、阳离子交换量、交换性钾、有机质含量呈极显著或显著负相关关系。【结论】有机肥替代40%以上化学氮肥既能防治红壤酸化,又能提升红壤抗酸化能力。土壤阳离子交换量和有机质可能是导致土壤交换性铝对pH响应差异的主要因素,即阳离子交换量和有机质含量高的土壤pH降低1个单位时,交换性铝增幅较小,但其作用机理还有待进一步研究。 展开更多
关键词 红壤旱地 长期施肥 土壤酸碱缓冲性能 土壤交换性铝 阳离子交换量
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长期不同施肥下红壤酸碱缓冲性能变化 被引量：10
4
作者 胡天睿 蔡泽江 +4 位作者 王伯仁 张璐 朱建强 徐明岗 张强 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期48-54,共7页
土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆... 土壤酸碱缓冲能力是表征土壤抵抗酸化的重要指标,明确长期不同施肥下红壤酸化特征及酸碱缓冲性能的变化,对红壤酸化防治和耕地质量提升具有重要意义。选取红壤旱地30年定位试验的不施肥(CK)、单施化肥(N、NP、NK、PK、NPK)、化肥加秸秆还田(NPKS)以及单施或配施有机肥(M、NPKM)共9个处理,分析了各处理红壤酸度、酸碱缓冲容量等指标的变化及相关性。与不施肥处理(16.89 mmol·kg^(-1)·pH^(-1))相比,各施肥处理红壤酸碱缓冲容量均显著增加(19.08~28.01 mmol·kg^(-1)·pH^(-1)),其中增加幅度最大的是NPKM和M处理,分别增加了6.53和11.12 mmol·kg^(-1)·pH^(-1)。土壤酸碱缓冲容量与有效磷、阳离子交换量、有机质、碱解氮、全氮和全磷均呈极显著正相关(P<0.01)。长期施用有机肥提高了土壤阳离子交换量和有机质含量,是红壤酸碱缓冲容量提高的主要原因之一。长期施用有机肥既可有效防治红壤酸化,又能提高红壤对酸的缓冲能力,是红壤酸化防治的有效措施之一。 展开更多
关键词 红壤旱地 长期施肥 土壤酸化 土壤酸碱缓冲性能 影响因素
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从作物轮作角度评价华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异 被引量：6
5
作者 刘园 蔡泽江 +2 位作者 余强毅 吴文斌 周清波 《农业资源与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1051-1063,共13页
为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于S... 为从作物轮作角度分析华南典型赤红壤农区耕地质量空间差异,针对华南典型赤红壤农区构建作物轮作系统遥感分类体系,基于空间分析、文献支持、野外实地调查、农户访谈与专家知识,建立不同作物轮作系统与耕地质量等级之间的关联关系;基于Sentinel-1与Sentinel-2时间序列遥感数据、利用决策树制图方法,开展作物轮作系统遥感制图,并在不同空间尺度分析耕地质量空间差异与规律。结果表明,作物轮作系统与耕地质量之间存在关联关系,总体而言,水田轮作系统由于化肥投入较低、对土壤干扰较小、长时间被水面覆盖,不易引起土壤酸化等耕地质量问题,耕地质量等级较高;蔬菜、果园系统由于化肥投入较高,耕地质量一般较低,具体表现为土壤酸化、土壤重金属污染等问题。研究区蔬菜轮作系统比例最高,其次为果园系统。研究区耕地质量总体一般,主要为三等地,呈现出明显的空间分异。本研究初步探明作物轮作与耕地质量的关联关系,并将作物轮作遥感制图结果应用于耕地质量空间差异研究,由于耕地质量特征较难直接通过遥感反演获取,通过监测地表作物种植情况进而反演耕地质量具有理论可行性,未来有必要深入解析作物轮作、地形地貌、气象水文等要素与耕地质量的关联关系,构建大数据驱动的耕地质量时空差异评估技术体系,支撑跨尺度耕地质量监测与评价研究。 展开更多
关键词 赤红壤 遥感 谷歌地球引擎 哨兵数据 作物轮作 耕地质量
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不同磷肥调控措施下红壤磷素有效性和利用率的变化 被引量：16
6
作者 王一锟 蔡泽江 冯固 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期235-246,共12页
南方红壤区磷肥当季利用率仅为10%~25%,提高磷肥利用率是亟待解决的问题。通过两年田间试验,分析了不同磷肥品种(过磷酸钙、猪粪、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵)、磷肥梯度(常规施磷、减磷20%、减磷30%)以及调控措施(石灰、钙镁磷肥配... 南方红壤区磷肥当季利用率仅为10%~25%,提高磷肥利用率是亟待解决的问题。通过两年田间试验,分析了不同磷肥品种(过磷酸钙、猪粪、钙镁磷肥、磷酸一铵、磷酸二铵)、磷肥梯度(常规施磷、减磷20%、减磷30%)以及调控措施(石灰、钙镁磷肥配施磷酸二铵、钙镁磷肥配施秸秆)对红壤磷素有效性和作物生长的影响,探索提高磷肥利用率的途径。结果表明,各磷肥品种间,以猪粪处理土壤有效磷、地上部生物量、磷肥累积利用率等指标最高,土壤有效磷较不施磷处理两年分别提高了32%和241%,地上部生物量较不施磷处理两年分别提高了73%和510%,两年的磷肥累积利用率分别为16.4%和26.5%;伴随磷肥用量的减少,土壤有效磷含量显著降低,而对油菜生长、磷肥利用率及磷肥农学效率无显著影响;与单施钙镁磷肥相比,钙镁磷肥配施磷酸二铵能显著提高油菜籽粒产量、土壤有效磷含量、磷肥累积利用率、磷肥农学效率、土壤磷素盈余量等指标。添加石灰可提高作物产量及土壤有效磷含量。油菜产量与土壤有效磷呈极显著正相关关系。上述结果表明,猪粪替代化学磷肥可达到减施增效、促进作物生长的目的,且以减磷30%为宜;钙镁磷肥配施磷酸二铵可推荐为磷肥调控措施。 展开更多
关键词 红壤 磷肥 土壤有效磷 作物产量 磷肥利用率
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不同改良材料对红壤酸度的改良作用及玉米生长的影响 被引量：2
7
作者 刘锐 金玉霞 +5 位作者 王好圆 杨昌富 余发美 文石林 徐明岗 蔡泽江 《中国土壤与肥料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期199-205,共7页
通过盆栽试验分析了4种改良材料(生物炭、炭基肥、猪粪、石灰)及其用量对红壤pH、交换性酸、土壤养分以及玉米生长的影响。共设置10个处理:不添加改良材料的对照(CK),添加1%和3%生物炭(B1、B3),1%和3%炭基肥(BF1、BF3),猪粪替代化学氮肥... 通过盆栽试验分析了4种改良材料(生物炭、炭基肥、猪粪、石灰)及其用量对红壤pH、交换性酸、土壤养分以及玉米生长的影响。共设置10个处理:不添加改良材料的对照(CK),添加1%和3%生物炭(B1、B3),1%和3%炭基肥(BF1、BF3),猪粪替代化学氮肥20%和40%(M20、M40),0.02%和0.04%石灰(L0.02、L0.04),M20+L0.02(M20L0.02)。结果表明,与CK相比,BF3、生物炭、有机肥和石灰处理均能维持红壤pH,而BF1处理显著降低了土壤pH,降幅为0.19个单位;B3、BF1、M40和L0.04处理均显著降低了土壤交换性酸含量。BF1和BF3处理较CK土壤碱解氮含量分别增加了83和305 mg/kg;M40处理土壤有效磷含量显著增加4.1 mg/kg,而M20处理无显著差异;B1、B3和BF3处理较CK土壤速效钾含量分别增加46、138和171mg/kg。与CK相比,BF3%处理地上部生物量显著降低37%;各改良措施间以B3处理最高,显著高于BF3、M20、L0.02、L0.04和M20L0.02处理。与CK相比,BF3处理显著增加玉米吸氮量,增幅为32%,而其它处理无显著变化。研究表明,4种改良材料均可以改善红壤酸度;综合作物生长和养分平衡,以生物炭作为红壤酸度改良材料,可适当减少钾肥投入,炭基肥则可减少化学氮、钾肥投入,以猪粪为材料则可减少化学磷肥投入。 展开更多
关键词 酸度改良 红壤 PH 交换性酸 养分含量
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