氮素形态对油菜秸秆腐解及养分释放规律的影响

采用尼龙网袋研究法,研究了不同形态氮素对油菜秸秆腐解及养分释放规律的影响,以期为农业秸秆循环利用和改善秸秆还田效果提供理论依据。试验设置4个处理：不添加氮素（CK）、添加尿素（PU）、添加尿素硝酸铵（UAN）和添加石灰氮（CaCN₂）,周期120 d。结果表明,油菜秸秆腐解表现为前期快（0~30 d）、后期慢（30~120 d）的特征。120 d时,油菜秸秆累积腐解率为46.08%~52.34%,碳、氮、磷和钾的释放率分别为44.25%~51.52%、51.19%~54.87%、52.82%~58.45%和96.61%~97.46%。添加氮素可以显著促进油菜秸秆腐解。120 d时,添加氮素处理较CK处理油菜秸秆的累积腐解率提高10.80%~13.59%。不同形态氮素对秸秆的腐解特征和碳氮磷钾释放速率的效应不同。其中,PU处理秸秆腐解过程分两个阶段,快速腐解（0~30 d）和缓慢腐解（30~120 d）;30 d时油菜秸秆的腐解率达40.39%,30 d后腐解速率逐渐趋于稳定,120 d时腐解率达51.06%。UAN处理腐解过程分3个阶段,快速腐解（0~30 d）、腐解减缓（30~60 d）和缓慢腐解（30~120 d）;30 d时腐解率达40.67%,30~60 d腐解率上升7.54%,120 d时腐解率为51.63%。CaCN₂处理的秸秆腐解过程分两个阶段,快速腐解（0~30 d）和缓慢腐解（30~120 d）;其促进腐解作用主要表现在60 d后,60 d时油菜秸秆腐解率达44.37%,120 d时腐解率为52.34%。与不施氮处理相比,120 d时UAN处理秸秆累积腐解率提高12.04%,碳、氮和磷累积释放率分别提高9.33%、7.19%和6.97%。各处理对秸秆钾的释放率影响不显著。综合来看,以UAN促进油菜秸秆腐解的效果较为显著。     

麦秆和羊粪混合高温堆肥腐熟进程研究

试验研究了添加不同比例的麦秆对羊粪高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明, 羊粪高温堆肥时添加麦秆可缩短进入高温发酵阶段的时间, 减少氮素损失, 加快C/N降低速率。在堆肥过程中, 高温发酵层从中间向上下扩散; 有机质的下降速度在堆肥初期与麦秆比例呈正比, 在堆肥后期呈反比。堆肥结束时, 各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期提高2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%和5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆6︰4处理的增幅均为最高; 速效氮含量较堆肥初期下降34.62%~14.10%, 其中6︰4处理降幅最小。在实际应用中, 羊粪与麦秆按体积比6︰4进行堆肥较为适宜, 腐熟速度最快, 若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标, 则其腐熟速度比纯羊粪提高1倍, 28 d即可腐熟。     

碳氮比对叶菜废弃物好氧堆肥效果的影响

为提高叶菜废弃物好氧发酵效率和堆肥质量,研究不同物料配比对叶菜废弃物好氧堆肥效果的影响,确定叶菜废弃物好氧堆肥的最佳碳氮比(C/N),以叶菜废弃物为主料,玉米秸秆、玉米秸秆+ 牛粪为辅料进行好氧发酵,调节初始C/N 为15、20、25,以pH、电导率、有机质、全氮、全磷、全钾以及种子发芽指数来评价好氧堆肥腐熟度及堆肥质量,筛选出叶菜废弃物好氧堆肥的最佳C/N。结果表明:B1 处理(C/N 为20,底料为叶菜废弃物+ 玉米秸秆)种子发芽指数为115.30%,B2 处理(C/N 为20,底料为叶菜废弃物+ 玉米秸秆+ 牛粪)种子发芽指数为126.77%,其堆肥物料腐熟程度最高,腐熟效果最好,B1 处理有机质分解率最高(22.71%),全效养分含量最高(6.4%),全氮、全磷、全钾含量分别增加了26.61%、62.17%、57.23%。综合来看,叶菜废弃物和玉米秸秆联合好氧发酵的C/N 为20 时堆肥效果最好,堆肥底料中添加适量牛粪可以提高堆体物料腐熟程度。     

添加不同外源氮对水稻秸秆腐解和养分释放的影响

探究添加不同外源氮对水稻秸秆腐解规律和养分释放特征的影响,为提高水稻秸秆养分利用提供理论依据。该研究采用室内恒湿网袋培养法,设置4个处理：不添加外源氮（CK）;添加尿素（PU）;添加尿素硝酸铵（UAN）;添加石灰氮（CaCN2）。结果表明：水稻秸秆腐解规律表现为0～5 d腐解速率最大,为0.39～0.47 g/d;5～30 d腐解速率较快,为0.12～0.16 g/d;30～150 d腐解缓慢并趋于平稳,腐解速率为0.045～0.050 g/d。与CK相比,添加外源氮可以显著提高水稻秸秆的累积腐解率（P < 0.05）。虽然秸秆累积腐解率在不同外源氮处理间差异不显著,但是不同外源氮的添加对水稻秸秆不同时期的腐解特征有着显著影响。主要表现在0～30 d PU、UAN和CaCN2处理水稻秸秆腐解速率分别为0.21、0.20和0.19 g/d,PU处理比UAN和CaCN2处理分别高5.00%和10.53%;在该时间段纤维素和半纤维素腐解率占累积腐解率的比例分别为63.65%和47.02%,这表明纤维素和半纤维素腐解主要集中在秸秆腐解前期,且PU处理对纤维素和半纤维素的促腐效果最佳。30～150 d PU、UAN和CaCN2处理腐解速率分别为0.046、0.046和0.050 g/d,CaCN2比PU和UAN处理高8.70%;在该时间段木质素腐解率占累积腐解率的比例为82.45%,这表明木质素腐解主要集中在秸秆腐解后期,且CaCN2处理对木质素的促腐效果最佳。由此可见PU处理前期促腐效果最佳,CaCN2处理后期促腐效果最佳。综合不同外源氮对水稻秸秆的促腐效应,建议不同种类外源氮进行配施,以达到最佳促腐效果。     

生物质炭对番茄秸秆和鸡粪好氧堆肥氮磷钾元素变化的影响及其机理

蔬菜秸秆和畜禽粪便的无序排放,既污染环境又损失矿质营养,可经过好氧高温堆肥去除病害,转化为理想有机肥料,实现农业废物的资源化利用。生物质炭因其多孔、稳定性以及在环境元素固化稳定化和调节生物活性方面应用广泛,可快速提高堆肥温度,增加生物活性,减少氮素营养损失。以番茄秸秆和鸡粪为原料,添加秸秆炭、泥炭和沸石作为堆肥调理剂,对比生物质炭与其它调理剂添加对番茄秸秆和鸡粪共堆肥系统中腐熟程度以及氮磷钾元素变化的影响和堆肥前后调理剂表面结构和基团的变化,探讨不同调理剂对营养元素变化的影响和机理。结果表明:秸秆炭处理升温最快,7d即达到最高温56℃,最高温比其他处理高10℃以上。堆肥结束时,添加秸秆炭、泥炭和沸石以及对照组的处理全氮增加量分别为91.67%,90.91%,54.78%和44.92%;全磷增加量分别为52.36%,29.02%,31.49%和-12.51%,秸秆炭处理对堆体中氮磷元素的影响较其他调理剂高。可见,添加秸秆炭较其他调理剂更能促进堆体有机物的快速降解和腐熟。傅里叶远红外光谱和电镜分析表明,秸秆炭孔隙度高,比表面积大,更有利于堆肥中促腐微生物附着生存,而且堆肥后秸秆炭表面原-OH官能团含量增加,促进了堆肥中氨的固定。因此,生物质炭较其他堆肥调理剂更易促进蔬菜堆肥的腐熟和减少氮磷营养的损失,从而达到堆体快速无害化、减少营养元素损失和促进农业秸秆、畜禽粪便资源化利用的综合目标。     

不同微生物菌剂对鸡粪高温堆腐的影响

以鸡粪和玉米秸秆为原料,采用好氧堆肥的方式,研究添加三种不同微生物菌剂对鸡粪高温腐熟效果的影响,探索有益微生物菌剂在畜禽废弃物高温堆肥中的作用。分析了堆肥不同时期各处理的堆温、pH值、种子发芽指数、水溶性铵态氮、水溶性有机氮、全氮、有机碳的变化。结果表明,在添加玉米秸秆调节物料碳氮比(25/1)的情况下,添加本研究中所采用的微生物菌剂可以迅速降低物料对种子发芽指数的影响,使发芽指数在21 d内达到80%以上,较对照提高45.52%;对水溶性铵态氮的转化和水溶性有机氮的形成都有明显的促进作用,腐熟堆肥的氮素保持提高25.46%;明显提高堆肥初期发酵温度,使堆体在第2 d达到高温阶段,并持续7 d以上,最高温度比对照高4.8℃,满足堆肥无害化卫生要求,大大缩短堆腐周期。综合多项指标分析,接种菌剂M2对促进有机碳的分解、有机氮的形成和提高腐熟效率更为有利。     

城市污泥与调理剂混合堆肥过程中有机质组分的变化

【目的】研究城市污泥堆肥过程中各项有机质组分及碳、 氮在堆肥过程中的形成与转化,以期改善堆肥的生物有效性,促进其土地利用。【方法】在工厂规模化下,以城市污泥、 蘑菇渣锯末以及返混料按照6∶3∶1的质量比混合形成堆肥物料,辅以强制通风措施和翻抛,进行为期18 d的高温堆肥试验。堆肥期间定期采样,测定指标包括温度、 C/N值、 pH、 含水率、 有机质降解率、 水溶性组分、 半纤维素、 纤维素和木质素,研究堆肥期间不同阶段堆肥物料中有机质组分的动态变化。【结果】堆体温度随着发酵时间的延长呈现先升高后降低的趋势,最高温度达到71.3℃; 含水率由60.7%降低到51.4%,pH呈现先升高后降低的趋势,总体处于6.0~7.5之间; 总有机碳含量持续下降,氮素含量表现为高温期持续下降随后呈上升的趋势; 初始阶段,堆肥物料中四种成分含量分布为: 水溶性组分纤维素半纤维素木质素,至堆肥结束变化为: 纤维素水溶性组分木质素半纤维素,经过堆肥之后水溶性组分及半纤维素含量分别由39.5%和20.1%下降为27.9%和14.4%,纤维素含量由初始的21.8%上升至29.5%,木质素含量相对稳定不变。物料经过堆肥化处理后达到腐熟标准,水溶性组分和半纤维素含量分别降低了38.6%和38.8%,纤维素和木质素含量在高温期分别降解了11.7%和18.5%; 物料总量降低了9.8%。水溶性组分的主要降解阶段为高温期,期间降解部分占总降解量的65.5%; 半纤维素的主要降解阶段为稳定期,稳定期降解部分占总降解量的69.1%,且有继续降解的趋势; 纤维素和木质素仅在高温期有少量降解; 氮素则表现为高温期铵态氮的损失及稳定期硝态氮的积累。【结论】堆肥化处理在实现污泥减量化基础上,污泥中有机质得到了稳定化,有利于城市污泥的土地利用。     

不同微生物菌剂对番茄秸秆好氧堆肥中氮磷钾元素的转化规律的影响

以番茄秸秆为堆肥原料,添加鸡粪和玉米秸秆后调节含水量及C/N,添加3种微生物菌剂进行好氧堆肥,研究不同微生物菌剂作用下堆体氮、磷、钾元素的动态变化及其对堆肥品质的影响。结果表明,番茄秸秆堆肥经历了升温期、高温期和降温期,霉菌、放线菌和酵母菌混合菌剂(菌剂1)作用下堆体升温快,高温持续时间长,堆肥腐解25 d即达到腐熟,堆肥腐熟后发芽指数最高达115%。与对照相比,添加霉菌、放线菌和酵母菌混合菌剂可使堆体氮素损失率下降27.7%,有效磷增加126%,速效钾增加105%。因此,添加霉菌、放线菌和酵母菌混合菌剂可加快堆肥的腐熟进程,减少营养元素的损失,提高堆肥产品的品质。     

秸秆还田下氮肥运筹对白土田水稻产量和氮吸收利用的影响

【目的】研究小麦秸秆直接还田条件下不同氮肥基追比例运筹方式对白土稻田水稻产量和氮素吸收利用的影响, 为华中低产白土稻田水稻合理施肥提供科学依据。【方法】设置2种小麦秸秆还田量(0和3000 kg/hm2)及3种氮肥基肥-分蘖肥-穗肥施用比例(80-0-20、 60-20-20 和40-30-30)和不施氮的对照, 共7个处理, 分别为N80-0-20、 N60-20-20、 N40-30-30、 N80-0-20+S、 N60-20-20+S、 N40-30-30+S和CK。水稻收获期采集代表性样品考察水稻产量结构性状, 同时测定水稻籽粒和秸秆产量, 分析籽粒和秸秆氮素含量, 计算水稻氮素吸收量和氮肥利用效率。【结果】基肥-分蘖肥-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒产量最高, 两年试验较不施分蘖肥的对照分别增产9.4%~12.9%和7.4%~8.9%。实施小麦秸秆直接还田后, 水稻籽粒产量较不施秸秆的对照分别提高10.2%~23.4%和0.8%~5.5%。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥施用比例60-20-20的处理水稻籽粒含氮量最高, 较不施氮的对照提高11.3%, 而秸秆含N量随中后期追肥比例的加大而提高。秸秆还田条件下, 氮肥后移能明显提高水稻籽粒和秸秆含氮量。水稻籽粒氮素吸收量, 基-蘖-穗肥比例60-20-20处理最多, 2011年较对照N80-0-20分别增加13.7%和24.8%, 2012年提高14.5%和9.2%; 秸秆氮素积累量则随中后期追肥用量的增加而增多, 基-蘖-穗肥比例40-30-30处理最多。不施秸秆条件下, 基-蘖-穗肥比例60-20-20的处理氮素干物质生产效率、 氮素稻谷生产效率、 氮收获指数均最高, 百公斤籽粒吸氮量最低。秸秆还田条件下, 氮素干物质生产效率和氮素稻谷生产效率均随中后期追肥量的增加而下降, 而百公斤籽粒吸氮量则最高。氮素农学效率、 氮肥回收利用率和偏生产力也是60-20-20比例的处理最高, 较对照N80-0-20农学效率分别提高4.90和2.44 kg籽粒/kg N, 氮肥利用率提高7.82和21.29个百分点, 偏生产力提高4.90和2.44个百分点。【结论】综合水稻产量、 氮素吸收量以及氮肥利用效率, 安徽省江淮丘陵低产白土地区, 小麦秸秆直接还田条件下, 单季中稻氮肥的基肥-分蘖肥-穗肥施用比例, 以60-20-20运筹方式较为适宜。     

添加不同外源氮对长期秸秆还田土壤中氮素转化的影响

【目的】秸秆还田能够改变土壤中各活性氮库的含量与比例,进而影响土壤氮素供应能力。本文研究了长期秸秆还田条件下添加不同外源氮对土壤中不同形态氮素的影响,旨在明确长期秸秆还田土壤活性氮库的含量差异。【方法】长期定位施肥试验点位于湖南省望城县(112°80′N、28°37′E,海拔高度100 m)。试验开始于1981年,供试土壤为第四纪红色黏土发育的水稻土,轮作制度为稻—稻—冬闲。2014年晚稻收获后,采集单施化肥和长期秸秆还田配施化肥两个处理的耕层土壤样品,开展室内培养试验。每个土壤样品设置灭菌和不灭菌两组主处理,在主处理下设:对照(CK)、添加尿素(N 150 kg/hm^2,U)、添加秸秆(N 150 kg/hm^2,S)和添加尿素和秸秆(N 300 kg/hm^2,U+S)四个副处理,4次重复。在25℃下恒温培养5、10、20、30、50、90、130天时,分析土壤铵态氮、硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量。【结果】1) U、S和U+S处理均显著提高土壤铵态氮和硝态氮含量,高低顺序为U> U+S> S> CK。非灭菌条件下,U处理的土壤铵态氮含量较其他处理高出90.8%~288%。2)灭菌后土壤铵态氮长期维持在较高水平,其向硝态氮转化过程受阻。在培养90天内,土壤硝态氮、微生物氮和可溶性有机氮含量均处于较低水平。3)而不灭菌条件下,各处理土壤硝态氮均在培养50天后迅速增加,至培养结束土壤硝态氮达最大值(117.43~243.17 mg/kg)。4)土壤微生物氮和可溶性有机氮分别于培养20天(106.72~244.01 mg/kg)和30天(95.76~140.63 mg/kg)时达到最大值。5)至培养结束,灭菌条件下长期NPKS土壤中U+S处理可溶性有机氮显著高于其他处理,较U和S处理分别提高51.55%和29.96%。【结论】添加不同外源氮有利于提高长期秸秆还田土壤中活性有机氮的含量,尤其是添加秸秆和尿素处理,能够显著提高土壤氮素的供应能力。     

适量通风显著降低鸡粪好氧堆肥过程中氮素损失

【目的】研究不同通风量对鸡粪好氧堆肥过程中温度、含水率、种子发芽指数 (GI) 及氮素形态转化的影响，以期在达到鸡粪无害化要求的前提下，为减少鸡粪好氧堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥成品品质、优化通风曝气工艺参数和节省能耗提供参考。【方法】试验在山东某有机肥厂好氧堆肥车间开展，以鸡粪和稻壳为原料，按照1∶1(质量比) 混合均匀之后作为堆肥初始物料。在间歇性强制通风和翻抛条件下，设置低、中、高3个通风水平，即通风量依次为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min)，好氧堆肥周期为28 天。通过现场定期采样，测定温度、全氮、NH₄+-N、NO₃–-N、pH、含水率和发芽指数等指标，研究不同堆肥阶段各指标的变化和氮素形态的转化。【结果】在整个好氧堆肥周期内，堆体温度呈现先升高后降低的趋势，低、中和高通风量的最高温度分别达到68.3℃、71.8℃和68.6℃，高温 (≥ 50℃) 持续时间均超过12 天，达到了畜禽粪便无害化卫生要求；含水率逐渐下降，各通风量处理分别由最初的63.2%、62.1%和64.5%降低到32.4%、30.1%和29.2%；pH先升高后降低，至好氧堆肥结束时，各通风处理的pH均处于7.5～8.0 之间；种子发芽指数 (GI) 均大于80%，说明经过28 天的好氧堆肥后，三个通风处理条件下的鸡粪堆肥成品均达到了腐熟度要求。NH₄+-N含量均呈现先增长后逐渐降低的趋势；NO₃–-N含量呈现明显的增加趋势；总氮 (TN) 含量在整个好氧堆肥周期内整体上呈现先降低后增加的趋势；经过28 天的好氧堆肥结束之后，低、中、高通风处理的氮素损失率分别为19.8%、20.2%和29.6%，低通风量与中通风量之间差异不显著，高通风量显著高于低通风量和中通风量 (P ≤ 0.05)。【结论】在鸡粪进行好氧堆肥过程中，通风量为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min) 下，堆肥成品均能达到腐熟度和无害化要求，其中采用中通风量0.2 m3/(m3·min) 时的氮素损失较少，且种子发芽指数较高。综合以上指标及实际工厂化运行过程的影响因素，在鸡粪好氧堆肥过程中建议采用的通风量为0.2 m3/(m3·min)。     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程中磷素形态变化的影响

[目的]明确秸秆预处理加快堆肥效率的同时,考察其是否能对堆体中磷的转化产生影响。[方法]通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2、C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了水稻秸秆的改变程度,并用传统方法分级测定了堆肥过程中连续浸提的磷形态。[结果]秸秆腐熟剂预处理对秸秆结构破坏性更强,且预处理时间越长效果越好。秸秆腐熟剂预处理可缩短堆肥高温期,促进水稻秸秆与猪粪混合堆肥的进程,而氢氧化钙预处理则并无明显效果。堆肥结束后,C1和C2的总磷含量分别为26.47和23.68 g/kg,CK为22.51 g/kg;而B1和B2处理分别高达29.84和32.88g/kg。不同处理堆体中各形态磷含量差异较大,但整体来看各形态总磷含量高低依次为HCl-P>NaHCO3-P>H2O-P>NaOH-P。从植物有效磷(H2O-P+NaHCO3-P)含量上来看,秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理(B1和B2分别为14.44和13.74 g/kg,C1和C2分别为12.27和12.02 g/kg)。不同的秸秆预处理时间对堆肥过程中磷素形态的转变影响不大,但与氢氧化钙预处理组相比,秸秆腐熟剂预处理更有利于NaOH-Po向NaOH-Pi的转化。[结论]秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理破坏性强于氢氧化钙预处理,且预处理时间越长效果越好。预处理有利于促进秸秆、猪粪混合堆肥过程中磷植物有效性的提高,且秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理。     

秸秆还田结合减氮调控旱地土壤硝化潜势维持作物产量的机理

  【目的】  氮肥过量使用所导致的氮素利用率低和环境污染等问题严重影响现代农业生产。研究秸秆还田改善旱地农田土壤性质、提升土壤肥力和氮素利用率的潜力和作用机理，为减少氮肥用量、提高作物氮素利用率和土壤肥力提供科学依据。  【方法】  本研究选取河南许昌潮土和云南曲靖红壤两种典型旱作农田，2016～2018年开展了田间玉米－大麦/小麦轮作定位试验，在两地同时设置以下4个处理:不施氮 (CK)、常规施氮 (N)、减氮20% (80%N)、减氮20%配合秸秆还田 (80%NS)，研究不同处理对土壤养分、土壤硝化潜势和作物产量及氮肥利用率的影响。  【结果】  与N处理相比，80%NS处理可稳定保持麦季抽穗期和玉米季抽雄期两种旱地土壤可溶性有机碳氮养分含量，促进土壤中NH₄+-N的积累并降低了NO₃–-N含量；80%NS处理使潮土和红壤硝化潜势分别降低了5.5%～33.9%和7.8%～37.5%；3年连续减施20%氮肥配合秸秆还田能够稳定产量并表现出一定的增产效果 (11.2%～20.4%)，提高氮肥利用率6.4%～10.3%；而80%N处理会使作物产量下降3.9%～13.4%，氮肥利用率降低1.8%～38.9%。  【结论】  连续3年减少常规氮施用量20%配合秸秆还田，不仅增加了土壤有机碳氮含量，还减缓了土壤的硝化作用，增加了土壤铵态氮积累，实现对作物所需养分的持续供应，因而在维持和提高作物产量的同时，提高了氮肥利用率。单纯降低氮肥用量则有降低作物产量的风险。     

盐碱地玉米产量及土壤硝态氮对深松耕作和秸秆还田的响应

【目的】盐碱地是我国重要的土地资源,研究合理可行的耕作技术和培肥措施,为提高产量和实现盐碱地农业可持续发展提供理论依据。【方法】2014-2017年,在山东省滨州市无棣县的盐碱土上,以玉米为供试作物,连续进行了4年田间试验。试验采用裂区设计,以耕作方式为主区,分别设夏季旋耕15 cm (R)和旋耕后再深松35 cm处理(S);副区为冬季秸秆还田量,设秸秆半量还田(3350 kg/hm^2,B)和秸秆全量还田(6700kg/hm^2,Q)两个用量,以无秸秆还田为对照。所有处理的养分总量保持一致。开花后每隔10天取样1次,直到收获期,测定植株干物质和穗位叶硝酸还原酶活性。在玉米小口期、开花期及收获期,取0-100 cm土层样品,每10 cm为一层,测定了土壤硝态氮含量及累积量。【结果】各生育期玉米干物质积累量和产量在两个耕作方式间的差异不显著,与秸秆半量还田相比,秸秆全量还田处理开花期前干物质量较少,但在开花期时,已经开始赶超秸秆半量还田的处理。在收获期,秸秆全量还田处理的干物质量显著高于秸秆半量还田处理的干物质量,4年中的提高幅度为8.6%~9.7%,秸秆全量还田处理的籽粒产量显著优于秸秆半量还田处理(P <0.05)。4年干物质积累量,SQ处理平均比SB、RQ和RB分别提高2.5%~7.3%、1.6%~4.2%和7.6%~20.3%。深松与秸秆全量还田有明显的正耦合作用,秸秆全量还田与深松耕作相结合有利于籽粒产量的提高,与其他处理差异显著(P <0.05)。相同耕作方式下,4年中秸秆全量还田处理的平均硝态氮含量在小口期低于秸秆半量还田,在开花期显著高于秸秆半量还田,但在收获期又显著低于秸秆半量还田的处理,硝态氮累积量平均降低17.9%(P <0.05)。在4年中深松耕作处理的0-100 cm平均硝态氮累积量比旋耕处理的显著降低8.9%。【结论】在供试盐碱地土壤条件下,秸秆全量还田结合浅旋耕后再深松的效果最好,可提高玉米产量,减少土壤中硝态氮的累积。     

秸秆一次性深埋还田量对亚表层土壤肥力质量的影响

【目的】在以小麦–玉米轮作制为主的黄淮海北部地区,由于长期实施浅旋耕,亚表层土壤结构紧实、有机质匮乏,本研究通过分析不同倍量的粉碎秸秆深埋还田对亚表层土壤肥力的影响,为该地区选择适宜的秸秆还田方式进行亚表层培肥提供理论依据。【方法】本试验在微区土池中进行,设置低(6000 kg/hm^2,T1)、中(12000 kg/hm^2,T2)、高(18000 kg/hm^2,T3) 3种不同量粉碎秸秆的一次性深埋还田试验,并与常规旋耕下的秸秆不还田处理(CK)进行对比,研究2013-2016年深埋还田条件下不同用量秸秆对土壤蓄水量、紧实度、有机碳、全氮、速效氮磷钾含量及作物根系生物量、籽粒产量等指标的影响,并运用主成分分析法评估秸秆增量深还对亚表层土壤肥力质量的影响。【结果】1) 0-40 cm土壤蓄水量随秸秆用量增加而提高,其中T3、T2处理下土壤蓄水量在冬小麦季平均分别提高了50.94%(P <0.05)和59.77%(P <0.05),夏玉米季增幅低于冬小麦季,这表明增加秸秆用量更有利于干旱季土壤水分的保蓄;增加秸秆用量能降低亚表层土壤紧实度高达60%,且能调节土壤pH使之趋于中性;2)中、高量秸秆深埋还田显著提高了亚表层土壤养分含量,如T2、T3处理下有机碳含量显著提高7%~20%(P <0.05),全氮含量显著提高7%~18%(P <0.05),速效养分含量显著提升10%~30%(P <0.05),并增加了亚表层土壤C/N及养分库容;3)主成分分析表明,T3处理的土壤肥力质量略优于T2处理,而以T1处理最差,一次性秸秆增量深还能够长时间维持较高的土壤肥力;4)中、高量秸秆深埋还田可提高冬小麦及夏玉米籽粒产量及其根系生物量,以T2处理冬小麦、夏玉米3年平均籽粒产量最高,增幅分别为7.02%和5.11%(P <0.05),T2、T3处理冬小麦根系生物量平均提高21.9%和16.0%(P <0.05),提高夏玉米根系生物量18.4%和19.5%(P <0.05),然而对秸秆生物量的提高不显著,且T2处理在还田前期对作物生物量的提升作用优于T3处理。【结论】秸秆深埋还田可显著改善亚表层土壤结构,增加土壤养分库容,并提高根系生物量及籽粒产量。12000~18000 kg/hm^2秸秆一次性深埋还田可显著提高亚表层土壤肥力质量,是该地区培肥土壤的有效措施。     

玉米免耕留膜可减少后茬轮作春小麦水氮用量

【目的】河西绿洲灌区玉米普遍采用地膜覆盖措施,其收获后地膜的完整率仍高达70%。研究后茬小麦继续利用该地膜条件下相适应的水氮耦合管理,以期最大化发挥农资的效益,提高小麦产量和氮肥利用率。【方法】2016—2017年度,在甘肃河西绿洲灌区玉米–小麦轮作田进行三因素裂区田间试验。选择头茬玉米进行免耕 (NT) 和传统耕作 (CT) 的田块,在后茬小麦播种时,保留免耕玉米的覆盖地膜,免耕进行小麦播种,而在传统耕作玉米地块,清理残膜,粉碎后翻入土壤中。在两种耕作处理方式下,设传统灌水减量20% (1920 m3/hm2,I1) 和传统灌水量2400 m3/hm2 (I2) 两个灌溉处理,传统施氮减量40% (135 kg/hm2,N1)、传统施氮减量20% (180 kg/hm2,N2) 与传统施氮225 kg/hm2 (N3) 三个施氮水平,组成12个处理。从春小麦出苗20 d后,每15 d采集植株样,测定各器官含氮量,计算营养器官的氮素转运量、转运率、营养器官氮素转运对籽粒贡献率及氮素收获指数。【结果】与传统耕作相比,免耕留膜各处理显著提高了春小麦地上部氮素累积量,两年提高10.9%～14.2%。灌水减量20%+施氮减量20%处理提高了春小麦地上部氮素累积量,较传统耕作、灌水与施氮处理提高4.3%～6.1%。免耕较传统耕作提高了春小麦叶、茎营养器官氮素向穗部的转运量、转运率及对籽粒的贡献率,以免耕同步集成减量20%灌水+减量20%施氮 (NTI1N2) 处理提高幅度较大,较灌水减量20%+施氮减量40% (CTI1N3) 处理叶、茎氮素向穗部的转运量分别提高31.9%～45.7%与54.5%～61.5%,转运率分别提高15.5%～16.3%与20.8%～23.1%,对籽粒的贡献率分别提高13.3%～29.0%与26.4%～36.7%。NTI1N2处理可获得较高籽粒产量与氮素收获指数,较CTI2N3处理分别提高15.2%～22.0%与7.6%～10.0%。【结论】在玉米–小麦轮作体系下,前茬免耕玉米覆盖的地膜对后茬小麦生长依然有显著效果。而且,此时减少20%的常规灌水量和常规施氮量,可以获得更高的产量和氮肥利用率。因此,在河西绿洲灌区小麦–玉米轮作体系中,应推广玉米收获后采用免耕,并在后茬小麦继续使用覆盖的地膜,同时减少20%的灌水量和氮肥施用量。     

碳源类型和添加量对植烟黄壤氮素同化的影响

  【目的】  降低烤烟生长后期植烟土壤的氮素供应对提高烤烟烟叶质量非常重要,而微生物同化作用在调控土壤有效氮含量过程中起着重要作用,且受添加有机碳源质量和数量的影响。因此,我们研究不同有机碳源降低土壤矿质氮的效果,以及碳添加量与矿质氮降低量间的定量关系。  【方法】  供试土壤采自贵州玉米烟草轮作土壤,属于黄壤土。供试有机碳源有5种,分别为小麦秸秆、玉米秸秆、芦苇秸秆、木屑和葡萄糖。有机碳源添加量均设置4个纯碳水平,分别为0、2.0、5.0和10.0 g/kg,在室内培养开始前,每个处理添加N 0.2 g/kg (NH₄NO₃),培养周期为30天,期间共采集培养瓶内气体样品8次,测定CO₂排放量和N₂O排放量,采集土壤样品5次,分析了土壤矿质氮、有机碳和微生物量碳含量。  【结果】  与未添加碳源处理相比,添加碳源处理在培养结束时显著提高了土壤呼吸速率,CO₂累积排放量增加幅度为64.8%～729.3%;并显著增加了微生物量碳含量,且微生物量碳含量与碳添加量之间呈极显著正相关。培养结束时,添加碳源处理显著降低了矿质氮含量,降低幅度分别为20.7%～55.9% (玉米秸秆)、24.4%～99.8% (小麦秸秆)、21.4%～99.7% (芦苇秸秆)、31.4%～99.9% (木屑) 和44.3%～84.8% (葡萄糖);且矿质氮降低量与碳添加量之间呈极显著正相关关系,1 g有机碳降低矿质氮的量为玉米秸秆11.4 mg、小麦秸秆20.8 mg、芦苇秸秆20.8 mg、木屑20.5 mg和葡萄糖16.1 mg。当碳添加量 ≤ 5.0 g/kg时,有机碳源的C/N值与培养结束时的矿质氮降低量之间呈极显著正相关 (P < 0.01)。添加秸秆类碳源可降低N₂O排放量,比未添加碳源处理降低78.7%～96.5%,而添加葡萄糖可显著增加N₂O排放量,比未添加碳源处理增加153.6%～298.6%。  【结论】  有机碳源的C/N值显著影响着其降低矿质氮含量的潜力,在一定添加范围内,向植烟土壤中添加有机碳源,矿质氮的降低量随有机碳添加量的增加而增大,而且添加秸秆类碳源还可显著减少土壤N₂O的排放量,尤其以添加木屑的效果最优。     

小麦-玉米轮作体系不同旋耕和深耕管理对潮土微生物量碳氮与酶活性的影响

【目的】通过研究黄淮平原潮土区两年不同轮耕模式下土壤微生物量碳氮、酶活性的差异和变化特征,为该地区选择适宜的耕作制度提供理论依据。【方法】2016-2018年采用裂区设计进行田间小麦–玉米轮作系统下的轮耕试验。主处理为小麦季旋耕(RT)和深耕(DT),3个副处理为玉米季免耕(NT)、行间深松(SBR)、行内深松(SIR),共6个处理。2017、2018年玉米收获后,每10 cm一个层次,测定了0-50 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性。【结果】各处理土壤有机质、全氮、速效养分、SMBC、SMBN及酶活性均随土层深度的增加而降低,40-50cm土层不受耕作方式的影响。小麦季深耕和玉米季深松对表层土壤有机质和全氮影响不明显,但显著提高了深层土壤有机质和全氮含量。小麦季旋耕显著增加了玉米季0-10 cm土层中速效养分含量,而小麦季深耕条件下的DT-SBR和DT-SIR处理则显著增加了20-40 cm土层中的速效养分含量。在0-20 cm土层,小麦季旋耕条件下的RT-NT、RT-SBR和RT-SIR处理的SMBC明显高于小麦季深耕条件下的DT-NT、DT-SBR和DT-SIR处理,但在20-40 cm土层,SMBC和SMBN均表现为小麦季深耕处理显著高于旋耕处理,且以DT-SIR处理SMBC (67.99 mg/kg)和SMBN (45.96 mg/kg)最高。小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)土壤微生物量氮/全氮值,但降低了表层(0-20 cm)土壤中的微生物熵。玉米季深松处理(RT-SBR、RT-SIR、DT-SBR和DT-SIR)较免耕处理(RT-NT和DT-NT)均提高了土壤酶活性,其中,在0-20 cm土层,RT-SBR和RT-SIR处理土壤脲酶活、蔗糖酶和中性磷酸酶活性较高;而DT-SBR和DT-SIR处理则提高了深层(20-40 cm)土壤中这三种酶的活性。【结论】在本试验期内,小麦季旋耕–玉米季深松处理(RT-SBR和RT-SIR)能明显提高0-10 cm土壤速效养分含量、0-20 cm土壤微生物量碳含量,而小麦季深耕–玉米季深松处理(DT-SBR和DT-SIR)则提升了20-40 cm土层土壤有机质、全氮、速效养分、微生物量碳和氮含量;小麦季深耕处理提高了深层(30-40 cm)微生物量氮/全氮比,但降低了表层(0-20 cm)土壤微生物熵。     

不同C/N下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥试验,研究添加鸡粪对小麦秸秆高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求鸡粪与小麦秸秆高温堆肥的最佳配比,为农作物秸秆快速资源化利用提供科学依据和技术指导。结果表明,鸡粪与小麦秸秆在C/N=25时堆体达到的温度最高,为62℃,达到最高温度所需的时间最短,为2 d。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,都是先上升后下降的过程。堆肥结束时A2处理C/N=14.4,NH4＋-N含量比最高时降低了76.2%,腐殖质比初始增加了50.2%,胡敏酸相对于最低点升高了160%,富里酸与堆肥前相比降低57.1%。堆肥结束时,全氮含量除A1处理有所降低外,其余处理均有所增加。各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。综合判断,鸡粪与小麦秸秆C/N=25进行堆肥较为适宜。     

优质樱桃番茄高效水氮耦合管理

【目的】水分和氮素是限制作物产量和品质的最重要因素,合理的水肥管理是农业生产高产高效的关键。结合同位素技术研究最优水氮耦合模式,为樱桃番茄生产中合理灌水和施氮,提高番茄果实品质及水分利用效率(WUE)提供科学依据。【方法】以樱桃番茄品种‘千禧’为试验材料,结合稳定同位素技术进行水肥耦合盆栽试验。试验设置3个灌溉水平(W)和3个氮素水平(N),灌溉水平包括90%土壤持水量(充分供水,WH),70%土壤持水量(中度水分胁迫,WM)和50%土壤持水量(重度水分胁迫,WL);氮素水平包括高氮(0.23 g/kg,NH),中氮(0.16 g/kg,NM)和低氮(0.08 g/kg,NL)。试验采用完全随机设计,共9个处理。在灌溉施肥处理60天后收获,分析测定了植株不同部位的生物量及碳、氮、氧同位素含量。【结果】在WH和WM条件下,增加氮素用量使番茄地上部干物质量和叶面积显著增加,增幅分别为19.8%~45.4%和29.4%~106.8%;相同氮素水平下,WH和WM的地上部干物质量和叶面积比WL分别增加24.7%~83.4%和17.6%~90.4%。WHNH处理干物质量和叶面积最高,WMNH处理次之,但后者耗水量低,具有最高的WUE。在WH和WM下,随着氮素用量的增加番茄植株的WUE和氮素含量同步增加。土壤水分水平下降提高了植株的WUE以及δ13C和δ18O,而WUE提高的主要原因是由于叶片气孔的优化调控,植株叶片的δ13C和δ18O可以用于表示灌溉施肥条件下长时间尺度上的WUE信息。WLNM处理提高番茄的糖分含量,而WHNM处理能降低番茄的有机酸含量,从而使番茄口感更好,提高番茄品质。【结论】中度水分胁迫和高氮处理(WMNH)能在促进番茄生长和提高氮素吸收和利用效率的同时减少水分用量,提高番茄的水分利用效率,为本试验的最优水氮耦合处理。