保护性耕作对太行山前平原土壤质量的影响

保护性耕作被认为是华北平原农业可持续发展的重要措施, 但目前缺乏这些措施对土壤质量影响的系统报道。本研究以长期定位试验为基础, 探讨了太行山前平原两熟制高产农田不同耕作措施对麦田土壤质量的影响。试验始于2001 年, 设置翻耕玉米秸秆不还田(非保护性耕作对照, CK)、翻耕玉米秸秆粉碎还田(CT)、旋耕玉米秸秆粉碎还田(RT)和免耕玉米秸秆直立还田(NT)4 个处理。2007 年冬小麦收获后分层测定土壤有机碳(soil organic carbon, SOC)含量、容重(ρ_b)、水稳性团聚体、水分特征曲线、饱和导水率(K_s)和微生物量碳氮。2008 年测定了剖面SOC 含量、ρ_b 和蚯蚓数量。结果表明, 连续多年保护性耕作后土壤剖面的SOC 储量无显著变化, 但保护性耕作(RT 和NT)下SOC 的层化比率(1.74~2.04)显著高于翻耕处理(CK 和CT, 1.37~1.45); 保护性耕作显著提高了表层微生物量碳、氮含量以及单位面积土壤中的蚯蚓数量。NT 处理导致耕层(0~20 cm)土壤ρ_b 增加, 但提高了土壤团聚体的稳定性。CK 和CT 处理显著增加了0~5 cm 土层裂隙(>500 μm)和传输孔隙(500~50 μm)的比例, 而NT 处理则增加储水孔隙(50~0.5 μm)的含量。另外, 保护性耕作提高了土壤的K_s、田间持水量和有效水含量。对土壤质量指标S 的分析结果表明, 实施保护性耕作后, 太行山前平原地区土壤质量总体上得到改善。     

HDXRF法农田土壤镉测定结果准确度评价与精准校正模型构建

以甘肃白银某污灌区重金属污染农田土壤为研究对象，对影响高精度便携式X荧光光谱（HDXRF）法总镉（Cd_T）测定精度的主要因素进行了筛选，分别研究了土壤水分、有机质类型与含量、土壤类型对HDXRF法Cd_T测定的影响，并采用相对误差（RE）、相对标准偏差（RSD）和决定系数（R²）对测定结果的准确度和精密度进行了评价。结果表明：HDXRF法Cd_T测定的RE≤10%、RSD≤10%、R²>0.99，符合农田土壤环境质量监测技术规范和美国环境保护署标准的准确度和精密度规定。HDXRF法Cd_T测定结果随着土壤水分含量的增加呈指数衰减趋势，衰减方程为y=0.803e^–1.3284x，衰减系数（μ_ω）为–1.328 4，R²为0.984 5。HDXRF法Cd_T测定结果与有机质含量呈显著的负相关关系（r=–0.955），且腐殖酸（HA）比泥炭（Peat）对测定结果的影响更大，HA与测定结果的校正方程为y=–1.555x +0.780，R²为0.934 4。土壤类型对HDXRF法Cd_T测定结果存在一定的影响，相对于红壤和水稻土，灰钙土的测定结果与传统实验室分析方法测定结果更接近。总之，虽然HDXRF法Cd_T测定结果受多种因素影响，但通过校正模型校正，其校正结果的可靠性能够满足Cd污染农田土壤精准调查需求。     

淮北主要土壤持水性能及其与颗粒组成的关系

本文研究了淮北主要耕作土壤的持水曲线、颗粒组成和微团聚体组成等物理性质,发现经验方程θ=AS^-B在中、低吸力段对土壤持水曲线有良好的模拟性,F检验都达到0.001的显著性水平。由此推导出比水容量为:C_θ=-(dθ/ds)=ABS^-(B+1),用解析法计算出各吸力值下不同土壤的比水容量,并认为AB值可作为土壤持水性能好坏的评价指标。同时尝试了以对数S型曲线的I型:P=1/a₂+b₂c^-lgD拟合土壤的颗粒大小分配曲线,以Ⅱ型:N(μ,σ)=a₂+b₂ lgD拟合微团聚体分布曲线,得到了较好的结果。并分析了土壤水分性质与其它物理性质的关系,以及这三个拟合方程中各参数的意义与相互关系,说明该区域土壤持水性能与颗粒组成、微团聚体有密切相关。     

基于断奶羔羊生理和生长性能的热应激发生阈值预测

热应激对绵羊的生长和健康产生了较大影响，但目前对羊热应激的发生程度尚无评价标准。为有效预防绵羊热应激，该研究基于不同温湿度条件下断奶羔羊生理指标和生长性能的变化，对热应激发生的温湿度阈值进行了预测。试验采用环控舱将12只健康、质量相近的断奶羔羊〔小尾寒羊×杜泊羊，2月龄，（18±2.1）kg〕分为两组，分别饲养于相对湿度60%和80%的舱内，舱内温度采用梯度爬坡法逐渐升高（21.5～35.5 ℃），试验期24 d。通过非线性回归模型，根据不同温湿度条件下（60%和80%，21.5～35.5 ℃）断奶羔羊生理指标〔体表温度（body surface temperature，BT）、呼吸频率（respiratory rate，RR）和直肠温度（rectal temperature，RT）〕及生长性能指标〔采食量（dry matter intake，DMI）和饮水量（average daily water intake，ADW）〕的变化，预测各项指标发生拐点（inflection point，I）的温度和温湿指数（temperature-humidity index，T_HI）。结果表明，1）在该试验条件下羔羊RR变化范围为28～211次/min，BT和RT则分别为29.90～35.65 ℃和38.38～41.42 ℃。2）3项生理指标（BT、RR和RT）在2种湿度条件下I出现的时间不同。60%时，各项生理指标出现I的环境温度分别为：I_BT=22.99℃（ R²=0.98）、 I_RR=23.25 ℃（ R²=0.99）和 I_RT=26.69 ℃（ R²=0.99）。80%时，各项生理指标出现I的环境温度分别为：I_BT=22.33℃（R²=0.97）、I_RR=23.02 ℃（R²=0.99）和I_RT=25.41 ℃（R²=0.98）。3）随着环境温度的升高，2项生长性能指标中ADW先出现I，I_ADW=23.02 ℃（60%）和22.43 ℃（80%），当环境温度超过I温度时，ADW开始线性增加；而DMI出现I的环境温度为：I_DMI=24.95 ℃（60%）和23.21 ℃（80%），当超过I温度时，DMI开始线性下降。4）随着T_HI升高，各项指标出现I的早晚顺序依次为：I_BT（69.84）<I_ADW（70.12）<I_RR（71.46）<I_DMI（72.11）<I_RT（74.83）。综上所述，T_HI≤71.46认定为无热应激区，71.46<T_HI≤72.11为临界热应激区，72.11<T_HI≤74.83为热应激区，74.83<T_HI为警惕区。该结果可为断奶羔羊热应激的评判提供依据。     

刺萼龙葵土壤种子库特征及其对替代控制的响应

土壤种子库在退化生态系统植被的恢复和演替中起重要作用,为明确外来入侵植物刺萼龙葵（Solanum rostratum Dunal.）土壤种子库特征,评价植物替代控制刺萼龙葵的效果,调查了河滩及农田边缘两个典型生境中的刺萼龙葵土壤种子库特征,分析了刺萼龙葵种子在土壤中的垂直分布与季节变化动态,并利用多种多年生禾本科与豆科牧草对刺萼龙葵进行替代控制研究,以期为刺萼龙葵生态调控提供理论依据。结果表明：1）两个生境中共鉴定出23种植物,禾本科和菊科为优势科;河滩及农田边缘刺萼龙葵种子总储量分别达347粒·m^-2和2 600粒·m^-2,占整个种子库的2.46%及35.16%。2）河滩生境中刺萼龙葵种子多集中于表层（0~2 cm）土壤,占种子总量的64.3%,且随土层深度的增加而减少;而农田边缘生境0~2 cm、2~5 cm和5~10 cm 3层种子数量差异不大（P>0.05）,分别占种子总量的32.7%、38.2%及29.1%。3）两个生境中刺萼龙葵种子主要集中于4月份采集的土样中,分别为273粒·m^-2（河滩）和1 970粒·m^-2（农田边缘）,显著高于6月份与8月份采集的土样种子数（P<0.05）;4）从替代控制第2年起,刺萼龙葵的密度、生物量及土壤种子储量即被控制在较低水平,均显著低于同期对照（P<0.05）,沙打旺+苇状羊茅+冰草+羊草组合对刺萼龙葵控制效果最佳,同时还可获得牧草鲜重20 396.1 kg·hm^-2,干重7 710.6 kg·hm^-2（2017年）,经济效益可观。5）刺萼龙葵种子库与刺萼龙葵密度（P<0.01）、生物量（P<0.05）呈正相关,牧草产量与刺萼龙葵种子库储量、密度、生物量均呈负相关,但相关性不显著（P>0.05）;降雨显著影响刺萼龙葵种子库储量（P<0.05）,可用幂函数模型y=2.619x^0.001（R²=0.822,F=18.486,P=0.013）描述二者之间的关系。     

半干旱黄土地区幼龄侧柏叶蒸腾的数学模型

 通过人工控制水分,形成单株幼龄侧柏的不同土壤水分梯度环境。在自然环境下对侧柏叶片定时、定位进行蒸腾速率及林冠层的光照、空气温度、空气湿度、叶水势和土壤水分等因子的同步观测。蒸腾速率与各个因子的相关分析表明:黄土半干旱地区侧柏蒸腾速率η_t/(μg·cm^-2·s^-1)与光照强度E/(μmol·m^-2·s^-1)、空气饱和差p_v/kPa、叶水势Ψ/kPa、气温t/℃的关系可以分别表示为:η_t=>αE_b,η_t=αp_vb,η_t=αψ^b,η_t=αt²+bt+c;侧柏的蒸腾速率η_t与气孔阻力R_s/(s·cm^-1)和土壤含水量W/％有密切关系,可以分别表示为:η_t=α+bW+cW₂+dW₃,R_s=α+bW+cW₂+dW₃。用气温、空气饱和差、叶水势3个因素建立了半干旱黄土地区幼龄单株侧柏蒸腾速率的非线性指数预测模型:η_t=0.6950_exp（0.03158t-14.2492/p_v+0.7606/Ψ）,经检验获得了满意的数值模拟结果。     

生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布的影响

本研究以番茄–黄瓜轮作下的设施土壤为研究对象，共设4个处理（1/2化肥氮+1/2生物有机肥氮，COF；全部施用生物有机肥氮，OF；全部施用化肥氮，CF；不施肥处理，CK），探讨生物有机肥配施化肥对设施土壤养分含量及团聚体分布和稳定性的影响。研究结果表明，相较于单施化肥处理，施用生物有机肥均提高了土壤有机碳、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾养分含量和土壤pH，分别提高了9.61%~54.28%、7.38%~35.45%、31.86%~98.53%、40.88%~96.40%、3.02%~15.99%、0.96%~18.23%和0.73%~7.03%；单施生物有机肥或与化肥配施均可使土壤大团聚体（>0.25 mm）比例上升，微团聚体（<0.25 mm）比例下降，显著提高了土壤团聚体平均重量直径（MWD）、几何平均直径（GMD）和>0.25 mm团聚体含量（R_0.25）（P<0.05），且土壤团聚体稳定性随着施入生物有机肥年限的增加而增加；相关分析表明，MWD、GMD和R_0.25均与>2 mm和0.25~2 mm团聚体质量分数呈显著正相关（P<0.05），与<0.053 mm团聚体组成呈极显著负相关（P<0.01），与0.053~0.25 mm团聚体组成呈显著负相关（P<0.05）。生物有机肥替代化肥更有利于提高土壤养分含量、大团聚体的数量及团聚体的稳定性。     

东北平原典型玉米种植区农业景观植物多样性研究——以昌图县为例

非耕作生境是农业景观中的重要组成部分,为生物提供食物和栖息地,对生物多样性保护具有重要意义。本文以辽宁省昌图县为例,选取了20个非耕作生境比例为0~50%的网格(1 km?1 km)为样区,采用典型样地法对调查区域内农业景观中的林地、田间路、草地、沟渠、果园5类主要非耕作生境中的植物群落进行调查,探讨不同非耕作生境类型和比例中植物多样性及其与景观异质性之间的关系。研究结果表明,随着非耕作生境比例增加,植物物种多样性和均匀度先增加后减小,在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例在0~40%范围内时,植物物种丰富度同样呈现先增加后减小,且在20%~30%时达到峰值;非耕作生境比例高于40%时,植物物种丰富度再次出现峰值且高于20%~30%。随着非耕作生境比例的增加,农业景观香浓多样性、香浓均匀度指数和景观斑块形状复杂程度逐渐增加,蔓延度恰好相反。不同生境中重要值最高的均为禾本科植物,但植物种不同;优势种优势度为果园沟渠草地田间路林地。果园、草地和沟渠的物种多样性和均匀度指数显著高于林地和田间路,丰富度指数为草地林地沟渠果园田间路,且草地、果园和田间路的不同调查区域间植物群落指数存在较大的变异性。草地、果园、沟渠、田间路和林地中景观异质性与物种多样性相关性顺次降低。研究结论表明,东北平原典型玉米种植区农业景观中,最适宜非耕作生境比例为20%~30%;非耕作生境中林地、沟渠对物种多样性维持、湿生植物多样性保护具有积极作用;不同生境干扰类型和方式不同,景观异质性与植物物种多样性相关性程度也不同。在今后农业景观生物多样性保护中应综合考虑非耕作生境的类型和比例,干扰的类型和方式等多种因素对生物多样性、生态服务及农业产量的影响。     

莲子酶解动力学分析与酶解产物多糖的表征

为开发更温和与简便的高纯度植物多糖新型酶法水解提取工艺,该研究以胃蛋白酶（内肽酶）和曲蛋白酶（端肽酶）作为复合酶,建立酶解过程的动力学模型。对上述工艺所提取制备的多糖与45 ℃水提法、90 ℃水提法、胃蛋白酶提取法所制得的莲子多糖进行营养成分分析与结构（单糖组成、红外光谱、热特性、低场核磁和动态热机械）表征。结果显示,单酶（胃蛋白酶）/双酶分段酶解的动力学模型分别为：D_H=2.101ln[1+(0.6133(E₀/S₀)+0.1441)t]和D''_H-D_H1=2.439ln[1+(3.923(E₀/S₀)+1.1756)t];双酶法提取的莲子多糖中多酚浓度（（0.42±0.008）mg/mL）和糖醛酸含量（15.65%±0.98%）最高,而以双酶法制得的莲子多糖蛋白质含量（0.73%±0.24%）最低;4种莲子多糖均含有葡萄糖 (Glc)、阿拉伯糖（Arab）、甘露糖（Man）和鼠李糖（Rha）,其中双酶法提取的多糖中半乳糖醛酸（Gal-UA）和Man的含量较多,分别为10.700%和10.752%;4种多糖均为α-型吡喃糖;双酶提取法相比水提法可有效降低莲子多糖中的蛋白质含量和玻璃化温度,提高结合水含量和亲水能力。酶解动力学模型可为莲子多糖纯化机制提供有效参考,尤其是双酶分段酶解法的特异性强、步骤简便,有利于提取和纯化莲子多糖成分,该研究可为动植物非淀粉类多糖的高质量提取和工业化生产提供理论基础。     

藏东南高寒土坡面细沟水流输沙能力变化特征

为探究高寒土坡面细沟侵蚀过程机理,建立科学的坡面细沟输沙能力因子模型,服务高寒坡面水土流失治理工作,以藏东南高寒土壤为研究对象,采用室内径流放水冲刷试验,探讨不同流量和坡度条件下细沟水流输沙能力特征。结果表明：（1）高寒土坡面细沟水流输沙能力的临界坡长随输沙能力的增加而变短,范围为3.27~8.31 m;坡度在15°~25°时,临界坡长大约稳定在5.0 m;（2）不同坡度下,高寒土细沟水流输沙能力与流量表现为明显的线性正相关关系（T_c=Aq）;小坡度的输沙能力受流量的影响程度大于大坡度;（3）高寒土细沟水流输沙能力与坡度可以用指数方程较好地表示（T_c=-ae^（-S/b）+c）,输沙能力随坡度的增大先快速增大,后逐渐过渡到平稳,当坡度达到15°时增幅平缓;（4）坡面细沟水流输沙能力可以用二元幂函数方程T_c=1697.83S^0.491q^1.043表示。通过本模型与其他模型的比较分析,ANSWERS模型在计算高寒土的坡面细沟水流输沙能力还值得商榷,本试验模型、Lei模型与Gao模型均能较好地模拟高寒区细沟侵蚀输沙能力。     

玉米糁胚惯性气流分离的计算机模拟

玉米的糁胚分离问题,一直是干法玉米加工中较难解决的问题。在实验研究的基础上,采用计算机模拟的方法,对玉米糁胚的惯性气流分离进行了较深入的研究,得到一组最佳参数,并经实验验证。为进一步设计惯性气流分离机奠定了基础。     

In-field management of corn cob and residue mix: Effect on soil greenhouse gas emissions

In-field management practices of corn cob and residue mix (CRM) as a feedstock source for ethanol production can have potential effects on soil greenhouse gas (GHG) emissions. The objective of this study was to investigate the effects of CRM piles, storage in-field, and subsequent removal on soil CO₂ and N₂O emissions. The study was conducted in 2010–2012 at the Iowa State University, Agronomy Research Farm located near Ames, Iowa (42.0°′N; 93.8°′W). The soil type at the site is Canisteo silty clay loam (fine-loamy, mixed, superactive, calcareous, mesic Typic Endoaquolls). The treatments for CRM consisted of control (no CRM applied and no residue removed after harvest), early spring complete removal (CR) of CRM after application of 7.5 cm depth of CRM in the fall, 2.5 cm, and 7.5 cm depth of CRM over two tillage systems of no-till (NT) and conventional tillage (CT) and three N rates (0, 180, and 270 kg N ha⁻¹) of 32% liquid UAN (NH₄NO₃) in a randomized complete block design with split–split arrangements. The findings of the study suggest that soil CO₂ and N₂O emissions were affected by tillage, CRM treatments, and N rates. Most N₂O and CO₂ emissions peaks occurred as soil moisture or temperature increased with increase precipitation or air temperature. However, soil CO₂ emissions were increased as the CRM amount increased. On the other hand, soil N₂O emissions increased with high level of CRM as N rate increased. Also, it was observed that NT with 7.5 cm CRM produced higher CO₂ emissions in drought condition as compared to CT. Additionally, no differences in N₂O emissions were observed due to tillage system. In general, dry soil conditions caused a reduction in both CO₂ and N₂O emissions across all tillage, CRM treatments, and N rates.     

Modeling Effect of Residual Nitrogen on Response of Corn to Applied Nitrogen

Abstract

The logistic model has been used extensively to describe crop response to applied nutrients and water availability. It contains three parameters that can be estimated from data by regression analysis. One of the parameters refers to the reference state of the system, either at zero applied nitrogen (N) or applied N to reach 50% of maximum yield (N _1/2). A negative value of N _1/2 indicates that the soil already contains more than enough N to reach 50% of maximum yield. In the present analysis, data from a field study at Watkinsville, Georgia, which measured response of corn [Zea mays (L.) Pers.] to applied N following plowunder of grass sod is used to verify this point. It was found that N _1/2 shifted from –50 kg ha^?1 in the first year to +25 kg ha^?1 after several years. Availability of N from decaying vegetation declined exponentially with time. The time constant for decomposition and nitrification was 2 years. Total amount of N released from the vegetation was estimated as 190 kg ha^?1.     

玉米固定床干燥的计算机模拟和试验研究

提出一种玉米固定床干燥的计算机模拟方法,编制了相应程序。用其计算不同品种和不同初始水分的玉米在床层不同深度处的水分和热风温度,分析品种和初始水分对玉米固定床干燥速率的影响,其结果与相应试验结果吻合。为进一步进行玉米固定床干燥系统工艺参数的选择和优化提供了基础。     

玉米测土配方施肥技术参数研究

在中等偏上土壤肥力棕壤上开展玉米氮磷钾5处理田间试验。试验结果表明,玉米100kg产量吸氮量为1.81kg～2.53kg,不同施肥配比养分吸收量不同,施肥配比越全面,吸氮量越多;100kg吸磷量(P2O5)1.1kg左右;100kg吸钾量(K2O)1.5kg左右。尿素中氮素利用率50%;普通过磷酸钙中磷(P2O5)利用率为18.8%,氯化钾中钾素利用率为36.5%,尿素和过磷酸钙的利用率较正常,氯化钾利用率偏低,说明氯化钾施用量偏高。土壤氮的校正系数为46.9%,土壤中磷的校正系数为66.1%,钾的校正系数为51.4%。     

影响玉米薄层干燥速率的诸因素研究

通过对吉林省几个主要品种的玉米进行薄层干燥试验,确定了影响玉米薄层干燥速率各因素的主次,分析了各因素对玉米薄层干燥速率影响的规律性,提出了玉米品种对薄层干燥速率有不可忽视的影响,建立了吉林省两个产量较大的玉米品种的薄层干燥方程,从而为进一步进行玉米深床干燥的研究打下了基础,为设计适合我国特点的玉米干燥系统提供了理论依据。     

玉米质扩散率的研究

谷物干燥是一个复杂的传热传质过程。目前主要有三种模型用来描述谷物的干燥过程,即经验模型、半经验模型和理论模型。但是,这些模型只能给出谷物的宏观干燥过程,而不能描述谷物的传质特性。该文采用新的数学模型描述谷物的干燥过程,同时介绍了用热天平研究玉米质扩散率的方法,研究结论具有理论意义和实用价值,测试方法具有一定的通用性。     

玉米应力裂纹的生成和发展过程研究

观察了干燥、冷却和储存阶段玉米应力裂纹的生成和发展过程。结果显示，玉米应力裂纹生成在籽粒侧面的冠部，随时间的推移向脐部发展。单一裂纹的发展趋势是星状斑点－短裂纹－长裂纹。裂纹数量的发展趋势是单裂纹－双裂纹－龟裂纹。裂纹籽粒中，侧面有裂纹的占很大比例，正面和反面裂纹较少，出现正面及反面裂纹时裂纹已发展到龟裂阶段。总裂纹中大部分是冷后短暂的储存阶段生成和发展的裂纹     

玉米秸秆还田对塑料大棚蔬菜连作土壤改良效果研究(初报)

研究了施用玉米秸秆对蔬菜塑料大棚连作土壤的改良效果及其对黄瓜生长的效应。结果表明：施用０．４％～１．２％玉米秸秆能明显提高土壤有机质含量和孔隙度、降低土壤容重，改善耕层的通透性。秸秆处理还可降低土壤的电导度（ＥＣ），遏制土壤次生盐渍化。施用玉米秸秆促进了黄瓜生产，春茬黄瓜比对照增产５．０％～１０．１％，秋茬黄瓜比对照增产１１．７％～２６．９％。     

Agronomic Traits of Corn Fertilized with Sewage Sludge

Although research on the environmental impacts of using waste as a fertilizer is of great importance, the basic principle for using a product as fertilizer is that it should provide nutrients for plants without causing any harm to them. The objective of this study was to evaluate the agronomic traits (number of nodes, plant height, leaf number, yield, and protein content of grains) and the nutritional status of corn treated with sewage sludge. The experiment was conducted in the municipality of Jaboticabal in a Red Latosol. A randomized block design with four treatments (0, 55, 110, and 167.5 Mg ha^?1 of sewage sludge) and five repetitions was used. At 30 days after emergence (DAE), the dose of 110 Mg ha^?1 dry weight presented greater values for plant height, leaf number and stem diameter. At 60 DAE, the treatments did not affect the agronomic traits. No influence from the treatments tested was observed for protein content of grains and yield. The dose of 167.5 Mg ha^?1 showed greater weight of 100 seeds. All treatments showed nutritional imbalances. This study confirmed the agricultural potential of sewage sludge as a source of nutrients.