科研产出
多样化种植对提升耕地质量的作用:进展与展望
《土壤学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：多样化种植是现代生态农业的重要举措之一,对提高生物多样性、生态服务功能和土壤质量等具有重要意义.在全球粮食供给紧张和耕地短缺背景下,多样化种植在提升我国耕地质量和保障粮食安全中将会发挥越来越重要的作用.但现有研究对多样化种植的理解多集中在提高生物多样性和发挥生态功能等方面,对其提升耕地质量的作用关注较少,特别是多样化种植如何通过改善土壤物理、化学、生物多样性来提高耕地质量和维持土壤健康方面的理解还较为局限.本文在总结多样化种植的内涵及对促进耕地土壤健康和提高生态服务功能作用的基础上,系统梳理了多样化种植对改善土壤物理、化学、生物多样性等方面的作用研究进展,展望了未来以提升耕地质量为核心发展多样化种植亟需关注的方向和研究重点,以期为多样化种植在我国耕地质量提升策略中发挥更大作用提供参考.
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滨海盐碱地苜蓿-小黑麦轮作对土壤细菌和真菌群落多样性与网络结构的影响
《生态环境学报 》 2024 北大核心 CSCD
摘要：把豆科植物纳入作物轮作体系，不仅促进农业生态系统的可持续发展，而且为提高作物产量提供了一条关键途径，尤其是应用在低投入和低多样性农业系统时。然而，土壤微生物群落对于豆科作物轮作的响应仍鲜有研究。以典型滨海盐碱地为研究对象，利用高通量测序技术深入探究了土壤微生物群落结构和共现网络模式对于冬小黑麦(Triticosecale Wittmack)-夏玉米（Zea mays L.）和紫花苜蓿(Medicago sativa L.)-冬小黑麦两种轮作模式的响应。结果显示，相对于小黑麦-玉米轮作，苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落多样性影响较小，但降低了真菌群落丰富度，这可能与土壤氮和磷含量的变化有关。非度量多维尺度分析（NMDS）结果显示，苜蓿-小黑麦轮作对细菌群落结构的影响较小，但改变了真菌群落结构，这可能与土壤pH和土壤有机碳含量的变化有关。共现网络分析结果表明，苜蓿-小黑麦轮作增加了细菌群落共现网络的复杂性和稳定性，具体表现在网络节点数、连接数、平均连接度、关键节点以及负连接数的增加，平均路径长度的降低。然而，真菌群落共现网络的复杂性和稳定性却表现出了相反的趋势。该研究表明，细菌和真菌对苜蓿轮作具有不一致的响应，在探究豆科作物轮作对土壤微生物的影响时，应当充分考虑这种不一致响应。
关键词： 豆科作物 轮作 土壤微生物 多样性 群落结构 网络分析
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多样化种植对土壤团聚体组成及其有机碳和全氮含量的影响
《中国农业科学 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：【目的】阐明东北黑土区禾本科与豆科作物多样化种植模式下土壤团聚体组成及其碳氮分布特征，为促进黑土地用养结合型种植制度优化提供理论依据与技术指导。【方法】田间试验于2016—2020年在中国农业科学院作物科学研究所公主岭试验站进行，设置玉米大豆间作（M/S）、玉米大豆轮作（M-S）、玉米花生间作（M/P）和玉米花生轮作（M-P）等多样化种植模式，以玉米连作（CM）常规种植模式为对照。2020年作物收获后采集0—20和20—40 cm土层土壤样品，分析多样化种植模式对土壤团聚体及其有机碳、全氮含量的影响。【结果】多样化种植有利于增加0—20和20—40 cm土层水稳性大团聚体（>0.25 mm）含量，降低黏粉粒（<0.053 mm）含量，4种多样化种植模式的土壤团聚体平均重量直径和平均几何直径均显著高于CM处理（P<0.05）。M/S和M-S处理0—20 cm土层>0.25 mm土壤团聚体比例分别比CM处理高17.6%和13.4%,M/S、M-S和M-P处理20—40 cm土层>0.25 mm土壤团聚体比例则分别比CM处理高10.4%、8.3%和10.5%。多样化种植增加了土壤大团聚体中有机碳和全氮含量，0—20 cm土层，M/S、M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体有机碳含量分别比CM处理高20.7%、24.3%、18.8%和17.8%;0—20 cm土层，M-S、M/P和M-P处理>2 mm土壤团聚体全氮含量分别比CM处理高13.0%、16.8%和14.8%。M-S和M/P处理0—20 cm土层>2 mm土壤团聚体有机碳和全氮对土壤总有机碳和全氮贡献率高于CM处理，而M/S和M-S处理<0.053 mm土壤团聚体有机碳和全氮对总有机碳和全氮的贡献率则低于CM处理。【结论】东北黑土区多样化种植提高了土壤大团聚体含量，降低了黏粉粒含量，增加了土壤团聚体稳定性及有机碳和全氮含量，有利于促进农田土壤碳氮固持。
关键词： 东北黑土区 轮作 间作 玉米 大豆 花生 土壤团聚体 土壤有机碳 土壤全氮
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适宜花生粮棉轮作制度的高产花生品种筛选与评价
《花生学报 》 2023
摘要：十三五期间,国家花生产业技术体系重点任务之一是进行花生-粮棉轮作制度研究,筛选出适于轮作的花生品种,以期提高农作物产量和经济效益,促进农业可持续发展.为筛选出适宜花生-粮棉轮作的高产花生品种,选用本团队培育的10个优质花生品种为研究对象.2018-2020年连续三年,分别在新疆综合试验站开展了花生-棉花轮作试验,在徐州综合试验站、山西综合试验站、临沂综合试验站和潍坊综合试验站等地开展了花生-小麦轮作试验,在东北地区锦州综合试验站、阜新综合试验站和四平综合试验站等地开展了花生-玉米轮作试验.结果表明,高产花生品种花育50号、花育60和花育9111适合在新疆地区与棉花进行轮作种植;花育50号、花育60、花育9120、花育9111、花育9113和花育9114等品种在花生-小麦轮作种植模式中的产量表现都比对照品种好,其中高油酸品种花育9111适应性广、高产稳产,是在小麦主产区进行花生-小麦轮作种植的优选品种;在东北玉米主产区,由于各个区域存在地理环境差异,适宜花生-玉米轮作的品种各不相同,花育23号、花育616、花育615、花育9120和花育60等花生品种适合在辽宁锦州地区与玉米进行轮作种植,花生品种花育614和花育60适合在辽宁阜新地区与玉米进行轮作种植,花生品种花育9120和花育60适合在吉林四平地区与玉米进行轮作种植.其中花育60适应性最广、表现高产稳产,是花生与其他作物进行轮作的优选品种.
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4个菜用大豆品种在草莓温室大棚中的轮作表现
《安徽农业科学 》 2023
摘要：为筛选出适宜草莓温室大棚中与草莓轮作高产优质的菜用大豆品种,缓解草莓连作障碍问题.引进早福娃、三青玉豆、开科源5号和绿将军4个鲜食菜用大豆品种进行比较试验,分析其农艺性状和产量表现差异等.结果表明,早福娃、三青玉豆、开科源5号3个菜用大豆品种在济南的生育期小于80 d,产量在9 533.70~10 279.20 kg/hm2,表现为早熟,能正常采摘,适宜与草莓轮作.绿将军生育期较长,为96 d,存在徒长情况,不适宜与草莓轮作.综合其农艺性状和产量表现,早福娃、三青玉豆、开科源 5 号适宜在草莓温室大棚草莓收获后轮作种植,尤其是三青玉豆表现最佳.
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荒漠草原过渡地带粮食作物种植现状与发展对策建议
《黑龙江农业科学 》 2023
摘要：为明确北方荒漠草原过渡地带县域内的农作物种植制度调整方向,本研究基于2012-2021年陕西省榆林市定边县各乡镇的农作物生产数据,分析了近十年该县所有农作物和粮食作物的种植面积变化,以及各乡镇粮食作物的种植面积、产量和单产状况.结果表明:定边县的农作物以粮食作物为主,其中玉米、荞麦和马铃薯是三大主要粮食作物.进一步对各乡镇三大主要粮食作物的种植状况分析,并结合定边县农业用水资源分布特征,建议增加北部滩区水资源比较丰富的白泥井镇、郝滩镇、堆子梁镇和石洞沟乡的玉米种植面积,压减南部山区玉米种植面积,改种荞麦等耐旱耐寒作物;重点压减荞麦单产水平较低的红柳沟镇、樊学镇和张崾先镇的荞麦种植面积;增加北部滩区堆子梁镇、盐场堡镇和石洞沟乡的马铃薯种植面积,优先在种植面积较大的白泥井镇、砖井镇、贺圈镇开展马铃薯和玉米、荞麦之间的轮作种植,同时减小贺圈镇和砖井镇的荞麦种植面积,为马铃薯轮作模式的开展提供更大的空间.
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间作和轮作通过根冠互作调控作物产量形成的生理生态机制
《植物生理学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：作物轮作和间作是提高农业资源利用效率和作物生产力的重要途径。平衡协调的根冠关系是作物正常生长发育和产量品质形成的保证。轮作能增加土壤养分和有机质含量、改善土壤结构,改变土壤微生物多样性及其生态功能,影响根系形态和功能,进而调控地上部冠层的生长发育和产量品质形成;间作一方面改变地下部微生态,并通过根系间的交流与互作,影响根系形态和功能,另一方面改变冠层小气候,影响作物株型和群体结构特征,调控地上部冠层光合生产、同化物分配和产量形成。间作和轮作通过改变根冠的生态生理打破了原有的根冠关系,并通过根冠互作实现根冠关系再平衡来调控产量和品质的形成。以两种作物宽幅间作、年际种植位置互换为特征的交替间作新模式兼具轮作和间作的作用,能更有效地调节和再平衡根冠关系,促进作物产量形成。本文提出了根冠关系再平衡的观点,并从这一角度论述了作物间作和轮作,特别是交替间作促进作物产量形成的效应和机理。
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不同轮作休耕下潮土细菌群落结构特征
《环境科学 》 2021 北大核心 CSCD
摘要：本研究旨在明确不同轮作休耕方式对潮土细菌群落的影响,为推动黄河下游冲积平原农田生态修复和促进农业绿色发展提供参考依据.以2018年开始的长期轮作休耕定位试验农田土壤为研究对象,采用Illumina MiSeq高通量测序技术,通过Tax4Fun细菌功能预测工具,分析4种轮作休耕方式（长期休耕、冬小麦-夏休耕、冬休耕-夏玉米和冬小麦-夏玉米周年轮作）定位条件下,土壤细菌群落结构与功能差异,并探究影响农田土壤细菌群落结构及功能变化的环境因子.结果表明,不同轮作休耕方式的土壤样本中共检测到细菌44门、 146纲、 338目、 530科、 965属和2073种;在0～20 cm和20～40 cm土层中,主要优势菌群同为放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）,但各主要优势菌群的相对丰度在不同轮作休耕方式中存在差异.0～20 cm土层季节性休耕（冬小麦-夏休耕和冬休耕-夏玉米）较麦玉周年轮作或连续两年休耕的土壤细菌群落更丰富且多样性程度更复杂,20～40 cm土层则表现出冬小麦-夏休耕的土壤细菌群落更丰富、多样性程度更复杂.通过Tax4Fun功能预测发现,不同轮作休耕土壤细菌具有一级功能代谢通路（pathway level 1）6类,二级功能代谢通路（pathway level 2）40类（其中18类相对丰度大于1.0%）,三级功能代谢通路（pathway level 3）264类;季节性休耕可提高参与新陈代谢、环境信息处理和遗传信息处理等有益细菌代谢通路的相对丰度.根据RDA分析,0～20 cm土层的土壤细菌群落受土壤含水率、全磷、有效磷、速效钾、 pH和碳氮比影响显著（P<0.05）, 20～40 cm受土壤全磷和有效磷影响显著（P<0.05）.由此可见,不同休耕方式可以改变土壤细菌群落结构、多样性及代谢功能,季节性休耕可以促进农田土壤生态系统的健康与稳定.
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葱麦轮作模式下菌渣有机肥与氮肥配施对作物产量、品质的影响
《江西农业学报 》 2019
摘要：以'大梧桐'大葱及'济麦22'小麦为试验材料,在多年大葱/小麦轮作种植地进行田间试验,设置7个处理,即农民习惯施肥(FP)、优化施肥(OPT)、菌渣有机肥+不施氮肥(MN0)、菌渣有机肥+氮肥减施50%(MN140)、菌渣有机肥+OPT(MN280)、菌渣有机肥+氮肥增施50%(MN420)、菌渣有机肥+控释氮肥(MNc),研究了菌渣有机肥与化肥氮配施对大葱、小麦产量和品质以及土壤有机质含量的影响.结果表明:施用菌渣有机肥可显著提高大葱株高4.45%~7.74%,提高大葱维生素C含量14.19%~22.06%;除高氮处理MN420外,各处理可降低大葱硝酸盐含量17.48%~22.85%,显著增加大葱可溶性固形物含量22.76%~29.25%;在化肥施用量一致的基础上,增施菌渣有机肥可提高大葱平均产量1455.55 kg/hm2,提高小麦平均产量164 kg/hm2;大葱和小麦的氮肥偏生产力均以处理MN140最大;有机无机肥配施使大葱的氮肥农学效率平均提高了91.19%.综上,菌渣有机肥与280 kg/hm2化肥氮配施对大葱产量、品质的提升效果最好.
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轮作模式下设施菜地主要重金属元素空间分布特征
《山东农业科学 》 2016
摘要：选取代表性日光温室,以设施菜地中主要重金属元素(Cd、As、Pb、Cr、Cu、Ni)为研究对象,对两种种植模式(连作、轮作)条件下6种重金属元素在土体中的空间分布特征进行调查研究。结果表明:连作模式条件下,土壤中Cd、Pb、Cr、Cu含量具有表聚的趋势,0~20 cm耕作层为主要分布区,且土层越深含量越低,As、Ni含量在0~60 cm土层范围内则呈现先降后升的趋势。参照HJ 333—2006《温室蔬菜产地环境质量评价标准》发现,连作模式0~20 cm土层中Cd、As分别超出限量值220%、15.6%;而轮作模式可显著降低0~20 cm耕作层Cd、As含量降幅分别达37.5%、6.2%;与连作相比,轮作增加了6种重金属元素在20~40 cm土层中的含量。综上所述,在设施菜地遭受重金属污染后,采用轮作模式可以减少主要重金属元素在土壤耕作层的积聚,使其往下层土壤迁移,从而减轻了设施农产品对耕作层中重金属污染物的吸收。
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