玉米秸秆腐解过程物质组成及胡敏酸的动态变化Ⅰ.物质组成的动态变化

采用恒温培养试验，利用植物化学组成系统分析法，对玉米秸秆腐解过程物质组成的动态变化进行了研究。结果表明，随腐解进行，腐解物中木质素、全氮以及灰分的含量逐渐增加；水溶性物质的含量在210d以前逐渐减小，210d以后也有所增加；苯醇溶性物质、纤维素和全碳的含量逐渐减小。腐解过程木质素、纤维素、全碳的总量均呈下降趋势，其分解率与腐解时间的关系可用指数方程来描述。同一腐解期，分解率的大小顺序是纤维素＞全碳＞木质素。腐解过程灰分的总量基本不变，全氮量略有减小。     

玉米秸秆还田下深松年限对土壤有机碳含量及胡敏酸结构特征的影响

为明确不同秸秆还田结合耕作措施下土壤有机碳组分的变化特征,基于6 a秸秆还田长期定位试验,利用三维荧光光谱技术,对CK（不深松+不秸秆还田）、NFG（不深松+每年秸秆还田）、EFG（隔一年深松+每年秸秆还田）、TFG（隔两年深松+每年秸秆还田）和SFG（连年深松+每年秸秆还田）处理下土壤有机碳（SOC）含量及胡敏酸（HA）结构特征进行分析。结果表明：与CK相比,EFG处理0~10 cm土层的SOC、HA含量和PQ值分别显著增加25.23%、16.19%和4.27%,FA含量降低4.55%。10~20 cm土层,EFG处理的SOC含量最高,较CK增加13.18%;SFG处理的HA和FA含量较CK提高最多,增幅分别为13.27%和32.74%。通过HA三维荧光图谱发现,与CK(Ex/Em=270/455,270/460)相比,EFG(Ex/Em=280/455,270/465)处理下0~10 cm和10~20 cm土层中的HA荧光峰波长均有红移现象。土壤胡敏酸中包含两个组分,C1(Ex/Em=270/280)和C2(Ex/Em=440/515)同为类腐殖酸物质,胡敏酸整体腐殖化程度较高,结构较为复杂;其中EFG和TFG处理的C2组分所占比例最高,分别为28.59%和31.38%。各处理的C1和C2组分F_max值均较CK有所增加,即腐殖化程度增加。综上所述,EFG处理（隔一年深松+每年秸秆还田）通过提升土壤有机碳及腐殖酸类物质含量,增加腐殖化程度,加强了土壤的供肥能力,为黑龙江黑土区较佳的耕作技术措施。     

不同原料好氧堆肥过程中碳转化特征及腐殖质组分的变化

为探讨不同畜禽粪便（牛粪和羊粪）为主料，添加不同作物秸秆（玉米秸秆和小麦秸秆）为辅料在堆肥过程中的碳转化特征及腐殖质组分的变化规律，采用条垛式好氧堆肥研究了不同原料组合（T1：牛粪+玉米秸秆；T2：牛粪+小麦秸秆；T3：羊粪+玉米秸秆；T4：羊粪+小麦秸秆）在堆肥过程中总有机碳（TOC）、可溶性有机碳（DOC）和腐殖酸含量的碳转化特征以及胡敏酸（HA）和富里酸（FA）的含量变化规律。结果表明：所有处理的TOC含量随堆肥过程的推进而下降，至堆肥结束时T1~T4处理的TOC含量分别下降了22.1%、21.5%、23.6、23.7%；DOC含量也随堆肥过程的推进而降低，至堆肥第15天时降低至最低，T1~T4处理分别降低至6.57、5.47、4.73 g·kg^-1和4.93 g·kg^-1，但不同处理的变化规律明显不同：以牛粪为主料的T1和T2处理在第10天以前几乎无变化，而以羊粪为主料的T3和T4处理从一开始就迅速下降至最低值，至堆肥第15天时T1~T4处理的降幅分别为32.4%、36.5%、51.8%和39.3%；总腐殖酸(THA)含量的增加始于堆肥的第10天，第15天时达到最高值，最高值分别为25.5%、22.5%、29.8%和30.0%，整个堆肥过程中T3和T4处理显著高于T1和T2处理（P＜0.05）。随堆肥过程的推进，游离腐殖酸(FHA)含量逐渐降低，堆肥结束时降幅为7.6%~18.0%； HA含量逐渐增加，至堆肥结束时增幅为65.4%~197.8%，堆肥过程提高了胡敏酸态碳。T3和T4处理的FHA和HA含量在整个堆肥过程中始终高于牛粪组合T1和T2处理。FA含量随堆肥进程推进逐渐下降，至堆肥结束时降幅为44.9%~54.9%。羊粪中较高含量的纤维素、半纤维素和HA可能是堆肥产品中THA和HA含量较高的主要原因，在以牛粪为主料的堆肥配料中适当加入羊粪可以提高堆肥产品的腐殖酸含量和胡敏酸态碳。     

玉米茎腐病侵染规律的研究

作者首次提出了玉米茎腐病侵染分成４个阶段的理论，即发病前期（Ｉ），根系显症期（Ⅱ），病害快速上升期（Ⅲ），植株地上部显症期（Ⅳ）。根据田间病株症状系统观察、病菌分离以及病组织显微观察，明确了茎腐病 是以生育前期侵 染为主，后期侵染为主，后期侵染为辅的病害。植株地上部受害症状受根系被害程度和环境因素制约。降雨和高温是影响病程发展速度的关键因子。两种茎腐病菌只有到植株散粉期才能进入茎基髓部。     

红砂灌丛沙堆土壤粒度组成及养分积累特征

为探究荒漠灌丛对其沙堆土壤结构和养分空间异质性的影响，以白音恩格尔自然保护区的优势种红砂（Reaumuria soongorica）灌丛沙堆为研究对象，对其土壤粒度组成及土壤养分积累特征进行分析。结果表明：（1）研究区土壤粒径组成以细砂为主，含量为36.34%～65.31%，黏粒、粉粒含量均小于7.00%;(2)红砂灌丛沙堆沉积物趋于细化，由背风侧、迎风侧到沙堆间空地土壤颗粒分选性依次变差，峰态逐渐宽平，分形维数逐渐变小，灌丛沙堆土壤粒径组成含量分布较丘间空地更对称；（3）灌丛沙堆迎风侧和背风侧有机质（SOM）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）含量分别较沙堆间空地增加29.37%和40.63%、23.49%和35.12%、62.72%和66.45%、30.10%和22.75%(P<0.05)，且相对作用强度（Relative Interaction Intense, RII），即RII>0。红砂灌丛起到防风滞沙和重新分选沙粒的作用，并且在丛间地风蚀和植物反馈作用下养分向灌丛沙堆富集，形成“肥岛”效应。     

牛粪与秸秆类废弃物配比好氧发酵新工艺对堆肥效果的影响

以牛粪为主料，玉米秸秆、枸杞枝条及葡萄枝条为辅料进行碳氮配比，添加微生物菌剂，通过自制式全封闭旋转通气加氧装置进行有机物料好氧发酵，比较不同有机辅料与牛粪配比腐熟发酵新工艺对堆肥腐熟效果的影响。试验共设置3个处理：T1（牛粪+玉米秸秆）、 T2（牛粪+枸杞枝条）、 T3（牛粪+葡萄枝条），以物理、化学、生物指标为考核标准进行各项指标的评价。结果表明：利用植物秸秆替代风化煤与糠醛渣进行好氧腐熟发酵完成后，T1、T2及T3处理有机质含量在45.47%～47.80%，且60℃以上温度维持均超过14 d，首先达标；含水率为28.21%～30.75%,pH值在8.29～8.49、粪大肠杆菌群数均小于3.60 MPN·g^-1,蛔虫死亡率97.04%～98.34%,重金属Cd、Cr、As及Pb含量分别在0.809～0.842、5.34～17.37、4.26～4.72、1.64～2.15 mg·kg^-1，轻易达标；N+P₂2O₂5+K₂2O在3.94%～4.70%，接近NY525-2012有机肥标准；纤维素、半纤维素及木质素降解明显。腐熟完成后，T1、T2及T3处理指标间优势明显。T1处理发酵所需时间最短，为21 d，T2与T3处理均为25 d腐熟完成。玉米秸秆配比最佳，葡萄枝条配比次之，枸杞枝条配比发酵最慢。综合考虑好氧腐熟发酵进程、理化指标与生物指标变化及发酵成本，建议在实际生产中采用玉米秸秆与牛粪配比发酵，能够有效促进腐熟进程，提升产品品质，节约成本。     

覆盖栽培模式对冬小麦花后旗叶 光合特性及产量的影响

为探究旱地小麦秸秆带状覆盖栽培增产的光合特性和干物质积累转运的特征，在甘肃省半干旱雨养农业区以“陇中2号”为材料，研究了秸秆带状覆盖栽培（BS）、地膜覆盖栽培 （PF）和无覆盖露地栽培（CK）3种栽培模式下冬小麦花后旗叶光合特征、叶绿素荧光动力参数、干物质积累转运及产量的差异。结果表明：与CK相比，BS和PF显著提高了花后旗叶光合势、叶绿素和类胡萝卜素含量及叶绿素/类胡萝卜素比率，且BS在生育后期优于PF。BS整个生育期的净光合速率、气孔导度均高于CK，而PF仅生育前期发挥正效应，生育中、后期出现了负效应。BS生育前中期胞间CO₂浓度、生育中后期旗叶瞬时水分利用效率均高于PF和CK，前者分别高出2.8%~8.2%和6.7%~11.3%，后者分别高出30.3%~44.8%和27.5%~39.3%。PF在灌浆中期以前，BS在整个花后生育期显著提高了小麦花后旗叶F_v/F_m、F′_v/F′_m、ΦPSⅡ、qP、ETR，降低了NPQ。BS较PF和CK显著提高了花后干物质输入籽粒量和对籽粒粒重的贡献率，2个指标分别增加2.6%、1.0%和14.2%、8.6%。BS显著增加了单位面积穗数，提高了产量，较CK增产35.4%。说明秸秆带状覆盖能显著改善旱地冬小麦花后光合效率，促进干物质积累转运，从而达到增产的效果。     

干旱胁迫下牛心朴子幼苗的抗旱生理反应和适应性调节机理

为探讨牛心朴子抵御干旱的生理反应和适应性调节机理，对其幼苗进行不同PEG（聚乙二醇）浓度和不同胁迫时间的处理。结果表明：各项生理反应主要受PEG浓度的影响，而受胁迫处理时间长短的影响较小；在10％－20％的PEG浓度胁迫下，叶片相对含水量、根系活力、根系及地上部生长量下降的幅度较小，根冠比、可溶性糖、Pro、K^ 上升的幅度也较小，表现出耐旱的生理特性；在25％的PEG浓度胁迫下，上述指标发生了很显著的变化，叶片相对含水量，根系活力明显下降，可溶性糖最大含量出现的时间较20％浓度胁迫提早3d，且较20％PEG浓度时的最大含量低，并在延长处理3d后进一步下降，根系和地上部的生长受到严重抑制,且地上部影响大于根系，根冠比显著增大，胁迫后期趋于恒定状态，生长几乎完全停止；在PEG浓度为25％的严重干旱胁迫下，处理9d时，其渗透调节物质的累积量开始下降，致使渗透调节效应减弱。研究表明，25％的PEG浓度是牛心朴子抗旱胁迫的最大适应阈值。     

半干旱半湿润农田生态系统不可忽视的土壤氮库-土壤剖面中累积的硝态氮

为了有效利用氮肥，减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积，在位于半干旱半湿润地区的陕西岐山、杨凌、澄城和甘肃的定西，我们连续几年对不同试验处理条件下土壤剖面中残留NO3^--N的累积强度及其影响因子进行了系统研究。研究结果表明，在半干旱半湿润农田生态系统石灰性土壤剖面中累积着大量的残留NO3^--N。在所有测定土壤剖面中，NH4^4-N含量和累积量不仅在不同土层中差异不大，而且在不同生态系统和管理条件土壤剖面中的差异也不大，其含量变化在1～3μgN／g之间，累积量相当于14～42kg／hm^2，平均28kg／hm^2，显著小于残留NO3^--N。残留NO3^--N累积量平均占总矿质氮(NO3^--N NH4^ -N)累积量的75％以上，是土壤剖面中可浸取态矿质氮的主体。在岐山测定的129个土壤剖面中，O～100cm土层残留NO2^--N累积量小于50kg／hm^2的有26个，占20％，大干70kg／hm^2的有86个，占66．7％，大于100kg／hm^2的有47个，占36％，大干140kg／hm^2的有13个，占10％，每季作物吸氮量大约是70kg／hm^2，说明在目前施肥和生产水平下，有66．7％田块O～100cm土层中的残留NO3^--N最少与1季作物吸氮量相当；在杨凌、澄城、定西等地大部分试验小区(与当地一般施肥水平相当的小区)，甚至有些不施氮肥对照小区土壤剖面中残留的．NO3^--N与1季作物的吸氮量也基本一致。这些结果充分说明，在半干旱农田生态系统石灰性土壤剖面中残留累积的NO3^--N是不可忽视的有效氮库。因此，在估计土壤供氮水平和确定施氮量，或者在制定这一地区土壤供氮指标测定方法时，必须要充分考虑在一定土层土壤剖面中的残留NO3^--N。土壤剖面中的残留NO3^--N通过对流(Convection)和扩散(Diffusion)等途径，逐渐向深层移动，脱离根区。在杨陵灌溉试验站和蔬菜试验站的测定结果表明，O～1000cm土层累积的NO3^--N分别高达1295．6kg／hm^2和710．4kg／hm^2，O～600cm土层累积的NO3^--N分别为。706．1kg／hm2和435．1kg／hm^2。在200cm土层以下累积着大量NO3^--N。在以上观测的2个剖面中，200～400cm、400～600cm、600～800cm和800～1000cm各土层累积的NO3^--N数量显著大干0～200cm土层，说明在上层(特别是在耕层)以各种途径增加的NO3^--N，通过长期淋溶，完全有可能脱离根区，淋溶到1000cm以下土层。在不同试验区进行的所有试验结果均表明，与不施氮对照小区相比，施氮小区在作物收获时，土壤剖面中残留．NO3^--N累积量呈增加趋势，并随施氮量增加，残留累积量增加。在杨凌和澄城进行的长期定位试验表明，连续施用氮肥，特别是高量氮肥田块，土壤剖面中残留NO3^--N与不施氮对照之间的差异很大：在杨凌长达25a的长期定位试验中，NP处理O～120cm土层残留NO3^--N累积量(163．4kg／hm。)比不施肥对照(51．8kg／hm^2)增加111．6kg／hm^2，如果在施NP的基础上休闲，残留NO3^--N增加效果更加突出，比对照增加156．5kg／hm^2；试验还发现，在施NP的基础上，配施玉米秸秆，一定程度上能够降低残留NO3^--N累积量，并随秸秆用量增加，残留NO3^--N累积量下降；在澄城，连续4季作物施用氮肥后，从2个灌水处理平均结果看，与不施氮对照相比，在每季作物施氮量低(＜75kg／hm^2)时，不会发生NO3^--N残留累积，而当施氮量高于112．5kg／hm^2时，在O～120cm土层中残留NO3^--N累积量显著增加。在杨凌进行的2次大田试验表明，无论是在降雨丰富年份，还是在干旱年份，休闲都能够显著增加土壤剖面中NO3^--N的累积量，并且不管在任何采样时期，休闲小区100～120cm土层的NO3^--N含量均比复种玉米小区高，复种玉米能够减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积。由于地膜覆盖改变了土壤水热状况和生物性质，因而也必然影响土壤氮素转化过程，从而影响NO3^--N在土壤剖面中的累积。在定西进行的2a试验结果表明，如果在春小麦播种后全生育期覆膜，能够显著增加收获时土壤剖面中残留NO3^--N的累积：1999年，不施氮时，增加9.4kg／hm^2，施氮后，增加88．9kg／hm^2；2000年，不施氮时，增加17．9kg／hm^2，施氮后，增加39．9kg／hm^2；定西试验还表明作物生育前期覆膜，后期揭膜，有利于减少残留NO3^--N在土壤剖面中的累积。在作物生长后期，地膜覆盖处理耕层土壤水分条件较好，温度较高，有利于土壤有机氮的矿化。而在这一时期，小麦对NO3^--N的吸收能力减弱，需要量减小，因而在土壤剖面中易产生残留NO3^--N的大量累积。小麦收获后，值降水较多期，累积的NNO3^--N非常容易通过淋溶和反硝化损失，从这一角度考虑，在春小麦栽培中，不宜提倡全生育期地膜覆盖。