酒糟等农业废弃物的堆肥化及水稻育秧基质研发

本试验旨在以农业有机废弃物酒糟为主要原料,制成高效水稻育秧基质。首先,以酒糟配合小麦秸秆、菇渣进行发酵腐熟试验,得到腐熟基质原料。然后,以蛭石、珍珠岩为辅料制成不同配比的基质进行水稻育秧试验,筛选高效水稻育秧基质。结果表明,通过堆肥发酵得到的腐熟堆肥,可作为水稻育秧基质的原料,以(酒糟+秸秆)堆肥60%+蛭石30%+珍珠岩10%(T6)处理的综合效果最好,其在水稻幼苗的株高,全氮、磷、钾含量,根系活力等方面显著优于市售商品基质(T8)处理,分别比T8处理增加13.94%、12.68%、24.62%、5.77%、15.78%,是较理想的水稻育秧基质。     

密闭式立体育秧系统水稻育苗基质配方研究

针对水稻育苗用土资源日益减少、适用于密闭式水稻立体育秧基质缺乏等制约水稻工厂化育苗技术发展的问题,该文以粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆、珍珠岩、大田土为基质材料,设计3种单一基质CK1(100%大田土)、CK2(100%盼碎玉米秸秆)、CK3(100%粉碎稻壳)和按体积比配制的6种复合基质S1(80%粉碎稻壳+10%大田土+10%珍珠岩)、S2(60%粉碎稻壳+20%大田土+20%珍珠岩)、S3(40%粉碎稻壳+40%大田土+20%珍珠岩)、T1(80%粉碎玉米秸秆+10%大田土+10%珍珠岩)、T2(60%粉碎玉米秸秆+20%大田土+20%珍珠岩)、T3(40%粉碎玉米秸秆+40%大田土+20%珍珠岩)进行育苗试验,并分析9种基质的理化指标,结果表明,各处理的理化指标含量差异显著;添加粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆复合基质的秧苗品质要优于单一基质;添加玉米秸秆的复合基质(T1、T2、T3)秧苗品质要优于添加稻壳的复合基质(S1、S2、S3);粉碎稻壳、粉碎玉米秸秆的添加量对秧苗生长影响较大,其添加量在60%(S2和T2)时,秧苗的各性状表现最优,其他2个处理差异不显著。以秧苗的农艺、生物量、力学性能作为评价指标,最佳的复合基质配方为处理T2。田间栽培结果表明,与常规育苗模式(普通平面大棚+自然光+大田土)对比,经T处理(密闭式立体+LED日光灯+T2基质)的秧苗在穴数上没有差异,株高平均值117.9 cm,低于对照的常规育苗平均值121.8 cm;千粒质量平均值25.35 g;其他各项指标平均值均高于常规育苗,实测增产5.9%。该研究结果可为密闭式水稻立体育秧系统高效稳定生产提供参考。     

不同物料育秧基质对水稻秧苗生长及养分积累的影响

研究不同物料育秧基质对水稻秧苗生长及养分积累的影响将对培育出合适的机插育秧有着重要的意义。基于此,选取水稻为研究对象,采用室内盆栽的方法,在培养盆内转入不同的混合基质,研究不同物料水稻育秧基质的理化性质、育秧过程中基质养分含量变化及其对水稻秧苗生长及养分积累的影响。     

利用煤矸石制作水稻育苗基质的研究

以配置合格水稻育苗基质为目标,针对现有水稻育苗基质的生产原材料多以草炭为主对环境影响大的问题,探索利用煤矸石作为水稻育苗基质的可行性研究,在生产育苗基质的同时做到固体废弃物的资源化利用。通过对试验原料进行前处理和各项理化性质的测定及试验前进行的配比试验,确定了适合水稻育苗基质的4个处理作为试验组与对照组进行了水稻育苗试验。结果表明:(1)煤矸石可作为水稻育苗基质的材料;(2)煤矸石的最大添加量可达到80%(体积比),但需要进行活化处理;(3)不经活化处理的煤矸石也可用于水稻育苗,生长情况也较好,但煤矸石的添加量缩减至38%(体积比)。     

不同有机物料及其配施对潮棕壤轻组有机碳的动态影响

用埋袋法研究了潮棕壤中加入单一物料(玉米秸秆,稻草秸秆,苜蓿,鸡粪,猪粪)和混合物料(玉米秸秆-鸡粪-猪粪和苜蓿-鸡粪-猪粪)后土壤中轻组有机碳的一年内动态变化。结果表明:施不同有机物料后,土壤中轻组有机碳与对照相比都有较大幅度提高。随着培养时间的推移,不同处理的土壤中轻组有机碳碳含量都逐渐下降,且其下降趋势与添加物料的C/N比值呈显著的正相关。相关分析表明,施用混合物料处理中轻组有机碳的含量与单一物料处理都呈显著的正相关。     

有机物料施用下原生盐碱土胡敏酸结构特征

为研究不同有机物料对原生盐碱土胡敏酸官能团组成的影响,以吉林省大安市原生盐碱地为研究对象,设置空白处理(CK)、颗粒状秸秆处理(KL)、正常玉米秸秆处理(JG)、牧草处理(MC)和羊粪处理(YF),通过红外光谱与主成分分析(Principal component analysis,PCA)相结合,研究不同有机物料施用下土壤胡敏酸红外光谱特征。结果表明,有机物料各处理与CK处理相比增加了土壤胡敏酸中脂肪碳和芳香碳的相对含量,减少了羧基碳的含量。除KL处理外,其他处理均增加了土壤胡敏酸中氨基化合物的相对含量。同时有机物料的施用增加了土壤胡敏酸的脂族碳/羧基碳和脂族碳/芳香碳比值,表征有机物料的施用使得土壤胡敏酸结构缩合度和氧化度下降,脂族性增强,芳香性降低,胡敏酸结构趋于脂族化、简单化、年轻化。对比两种秸秆处理,发现KL处理更有利于土壤新形成结构年轻化、简单化、脂族性强的胡敏酸分子。根据PCA结果,有机物料的施用是土壤中脂族性碳、芳香族碳以及氨基化合物的主要来源之一,为探讨胡敏酸官能团的来源提供依据。通过红外光谱结合PCA,发现了土壤胡敏酸官能团组成对有机物料的不同响应,为研究有机物料的施用对土壤胡敏酸性质的影响机制提供理论依据。     

添加玉米秸秆重金属污染对水稻土有机碳矿化的影响

为研究重金属污染环境胁迫下新碳的添加对水稻土有机碳矿化的影响,以苏南地区不同程度Cd/Pb污染的水稻土为研究对象,通过室内培养法,研究了添加玉米秸秆(新碳)条件下重金属污染对水稻土有机碳(老碳)矿化的影响。试验通过测定土壤CO_2-C排放动态及其δ~(13)C值、总有机碳和活性碳库组分含量,计算了相对激发效应,探讨了不同程度重金属污染对水稻土新老有机碳矿化的影响。结果表明:新鲜有机碳的添加均提高了土壤有机碳的矿化速率和累计矿化量,添加玉米秸秆后不同程度重金属污染的水稻土有机碳累积矿化量分别提高了120%(轻度污染土壤,P0)、540%(较高程度污染土壤,P1)和360%(高度污染土壤,P2)。添加玉米秸秆同时促进了不同程度重金属污染水稻土中原有有机碳的矿化速率,相对于P0与P1土壤,P2土壤更能促进水稻土老碳的矿化,并降低了可溶性有机碳含量,且在培养的不同阶段P2土壤相对激发效应显著高于P0与P1土壤,在培养第30天时相对激发效应值达到最高,分别为47.3%(P0)、148.2%(P1)、189.2%(P2)。     

有机物料对原生盐碱土微团聚体特征及稳定性的影响

为了研究不同有机物料对原生盐碱土微团聚体粒径分布状况及不同粒径微团聚体间有机碳含量的影响,以施用有机物料的原生盐碱土为试验对象,设置空白处理(CK)、颗粒状秸秆处理(GW)、正常玉米秸秆处理(CS)、牧草处理(GS)和羊粪处理(SM),采用大田试验与室内分析相结合的方法,研究不同有机物料施用下土壤微团聚体的粒径分布状况及不同粒径微团聚体间有机碳含量,分析不同粒径微团聚体间有机碳对土壤微团聚体稳定性的贡献。结果表明,施用有机物料各处理较CK处理均增加土壤2~0.25mm的团聚体含量,增幅为9.02%~20.37%,其大小排序为GW>SM>GS>CS>CK。对于其他粒径微团聚体分布影响则有所差异。总体来说,有机物料处理增加了土壤大粒径团聚体含量,减少了土壤小粒径团聚体含量。不同有机物料的施用均能增加各粒径土壤微团聚体间有机碳含量。同时,有机物料的施用增加了土壤微团聚体的稳定性,采用回归模型分析、相关分析、冗余分析以及主成分因子分析,表明施用颗粒秸秆更有利于增加土壤微团聚体的稳定性。     

不同有机物料对苏打盐化土有机碳和活性碳组分的影响

【目的】在大同盆地苏打盐化土上,研究不同有机物料对春玉米产量、土壤有机碳及活性碳组分的影响,明确土壤有机碳及活性碳组分与主要盐碱指标的相关关系,为苏打盐化土改良及有机物料资源化利用提供理论支撑。【方法】2016-2017年在山西省北部怀仁县开展田间定位试验,设对照(CK)、风化煤、生物炭、牛粪和秸秆5个处理,各处理有机物料施用量按照每年9000 kg/hm^2等有机碳投入量折算,收获时对春玉米进行测产。2017年春玉米收获后,采集土壤样品测定土壤有机碳总量(SOC)和水溶性有机碳(WSOC)、易氧化有机碳(EOC)、轻组有机碳(LFOC)含量,分析土壤活性碳组分占有机碳的比例、土壤有机碳及活性碳组分与盐碱指标之间的关系。【结果】与CK相比,生物炭和秸秆处理春玉米产量无明显差异,而风化煤和牛粪处理春玉米产量则分别显著提高30.2%和30.3%。添加有机物料促进了0-20 cm土层SOC累积,其中以风化煤和牛粪处理效果最佳,较CK分别提高47.6%和36.1%。在有机碳组分方面,风化煤和牛粪处理提高WSOC、EOC含量的效果显著高于生物炭、秸秆处理;风化煤、牛粪和秸秆处理的LFOC含量显著高于生物炭处理。四类有机物料处理的WSOC占总有机碳的比例差异不显著,牛粪处理的占比显著高于CK。EOC占总有机碳的比例以牛粪处理最高,风化煤次之,且二者均显著高于CK处理;LFOC占总有机碳的比例则表现为秸秆、牛粪>风化煤、生物炭> CK。此外,添加有机物料能有效降低0-20 cm土层土壤pH、电导率(EC)和碱化度(ESP),其中以风化煤和牛粪处理降幅最大。相关分析表明,土壤SOC与pH、EC和ESP呈显著负相关。【结论】通过有机物料改良效果比较,发现牛粪和风化煤处理能促进苏打盐化土有机碳累积,提高可溶性、易氧化态及轻组有机碳组分在总有机碳中的占比,降低土壤pH、EC和ESP,明显提高春玉米产量。因此,风化煤和牛粪是山西北部苏打盐化土良好的改良剂。     

不同类型基质对机插水稻秧苗生理特征及产量的影响

为解析基质的类型特征、秧苗生理特性、机插质量和产量间的内在联系,评价育秧基质的适用性与应用广泛性,该研究以营养土为对照,以2种代表性的基质类型(混合基质和轻型无土基质)为研究对象,研究了不同类型育秧基质对水稻秧苗生长特征、大田机插质量、生育期和产量形成的影响。结果表明,轻型无土基质和混合基质容重均显著低于对照,分别比对照低85.19%和74.07%(P0.05),通气孔隙、持水孔隙和养分含量显著高于对照(P0.05),育秧工序简单操作。轻型无土基质和混合基质所育秧苗地上部生长特征与根系生长特征显著优于对照处理(P0.05),根系盘结成块,漏插率分别比对照低4.17%和4.32%,达显著差异水平(P0.05)。轻型无土基质的伤秧率为3.07%,和对照无显著差异,但显著低于混合基质(P0.05)。轻型无土基质和混合基质水稻大田机插后,分蘖发生分别比对照处理早4和2 d,全生育期缩短2 d。轻型无土基质与混合基质处理的水稻库容量分别比对照高14.01%和10.67%;产量分别比对照高5.30%和6.14%,均显著高于对照处理(P0.05)。轻型无土基质与混合基质理化属性优于对照处理,培育秧苗与机插技术兼容性强,利于工厂化育秧基质的开发,其中轻型无土基质是由由作物秸秆加工而成的无土基质,更适宜于基质的生产与应用。     

接种菌剂腐熟稻草育秧基质提高机插稻秧苗素质及产量

为探明稻草育秧基质在机插稻生产中的应用效果,该文以水稻土(CK)为对照,研究了接种自制腐秆菌剂的稻草基质(T1)、不接种腐秆菌剂的稻草基质(T2)2种基质理化性状及其对机插稻秧苗素质、机插质量及产量形成的影响。结果表明,T1、T2容重显著低于CK,含水量、孔隙度(通气孔隙度和持水孔隙度)和养分含量则显著高于CK;接种腐秆菌剂改善了稻草育秧基质的理化性状,可降低基质有机质含量、提高速效养分浓度及减小碳氮比(C/N)。与T2和CK相比,T1培育出的秧苗综合素质较好、机插质量高,有利于促进大田分蘖早生快发,同时增加了各时期叶面积指数、干物质质量及N、P、K吸收量,可形成较多的有效穗和充足的总颖花量,最终促进水稻高产的形成。T1产量比CK提高了4.37%,增产效果显著。可见,接种腐秆菌剂的稻草基质能满足水稻秧苗正常生长,与当前机插技术兼容性强,有利于提高机插稻产量及稻草的资源化利用,是一种较为理想的机插稻育秧基质。     

菌糠等物料施入风沙土对其溶解性有机质组分的动态变化影响

采用室内培养试验研究菌糠等不同物料对风沙土溶解性有机质组分的动态变化的影响。结果表明:菌糠施入土壤后,其溶解性有机质组分水溶性碳(WSOC)、热水溶性碳(HWSOC)、溶解性酚酸(DP)、可溶性糖(DS)含量均比对照增加,以施入时间1个月内增加效果明显,针对菌糠以调节C/N比值效果好。与玉米秸秆比较,菌糠施入土壤后,土壤的溶解性有机质组分水溶性碳(WSOC)、热水溶性碳(HWSOC)、溶解性酚酸(DP)均比玉米秸秆处理含量高,而可溶性糖(DS)含量前3d较高,后期低于玉米秸秆。与麦麸比较,菌糠施入土壤前1周溶解性有机质组分水溶性碳(WSOC)比麦麸含量高,而热水溶性碳(HWSOC)、溶解性酚酸(DP)、可溶性糖(DS)含量均低于麦麸处理,1周后麦麸可溶性糖(DS)含量均高于菌糠,在整个试验培养期间,麦麸溶解性酚酸(DP)含量均高于菌糠。生产实践中,麦麸被认为是目前较好的微生物载体,以热水溶性碳(HWSOC)、溶解性酚酸(DP)、可溶性糖(DS)含量评定微生物载体的质量标准,以木屑生产的食用菌菌糠作为生物载体不及麦麸。     

水浸泡玉米秸基质对番茄育苗效果的影响

草炭是一种广泛应用的优良作物栽培基质,过度开采会对环境造成危害,研究性能稳定能够替代草炭基质的材料一直受到国内外的重视。该文把单位体积的玉米秸基质加入2倍体积的水中浸泡不同时间,风干后与一定比例的蛭石混配作为育苗基质,以草炭基质为对照,进行番茄育苗试验。在育苗期间,定期观测幼苗地上部、地下部的相关形态指标及干物质积累指标,研究水浸泡时间对玉米秸基质育苗效果的影响,结果表明：水浸泡的玉米秸基质能促进番茄幼苗的生长,增加地上部、地下部及全株鲜质量和干质量,并且这种效果随播种后天数的延长表现的更为明显;不同浸泡时间对番茄幼苗生长的影响有差异,延长浸泡时间对番茄幼苗的生长和干物质积累有明显促进作用,但浸泡时间过长,这种效果有减弱趋势,以浸泡10 d的处理育苗效果最优。浸泡10 d的玉米秸基质可以替代草炭基质用于番茄育苗,水浸泡是改良玉米秸基质理化性状的有效措施。     

有机肥、化肥及接种微生物对甜玉米生理和生长的影响

A pot culture experiment was carried out in a glasshouse to compare the physiology and growth of sweet corn plants(Zea mays L.cv,Honey Bantam) grown under orgainc and chemical fertilizations with or without microbial inoculation(MI).The organic fertilizer used was fermented mainly using rice bran and oil mill sludge,and the MI was a liquid product containing many eneficial microbes such as lactic acid bacteria,yeast,photosynthetic bacteria and actinomycetes.The application amounts of the organic fertilizer and chemical fertilizers were based on the same rate of nitrogen,phosphorus and potassium.Sweet corn plants fertilized with organic materials inoculated with beneficial microbes grew better than those without inoculation.There were no significant differences in physiology and growth of the sweet corn plants between treatments of chemical fertilizers with and without MI.Among the organic fertilization treatments.only the sweet corn plants with organic fertilizer and MI applied 4 weeks before sowing had simlilar photosyntheitic capacity,total dry matter yield and ear yield to those with chemical fertilizers.Sweet corn plants in other organic fertilization treatments were weaker in physiology and grown than those in chemical fertilization treatments.There was no significant variance among chemical fertilization treatments at differenct time.It is concluded form this research that this organic fertilizer would be more effective if it was inoculated with the beneficial microbes.Early application of the organic fertilizer with beneficial microbes before sowing was recommended to make the nutrients available before the rapid growth at the eraly stage and obtain a yield simlar to or higher than that with chemical fertilizations.     

外源添加作物秸秆对PAHs污染土壤有机碳矿化和污染物降解的影响

本文通过土壤腐解试验研究外源添加水稻或玉米秸秆对多环芳烃（PAHs）污染土壤CO2-C释放和污染物去除率的影响，同时清晰秸秆腐解中间产物溶解性有机碳（DOC）与土壤PAHs降解的关系。结果表明：秸秆添加处理促进了PAHs污染土壤CO2-C的释放，以玉米秸秆提升效果较好。外源添加秸秆显著增加了土壤DOC含量，且增加幅度随秸秆添加量的增加而增大；水稻秸秆对土壤DOC含量的提升幅度较大。与对照相比，秸秆添加处理下土壤菲、芘残留量均显著降低，菲、芘去除率显著增加，去除效果：玉米＞水稻，高量＞低量，菲＞芘；与对照相比，添加高量玉米秸秆处理（PY15）对土壤菲、芘去除率的增加幅度分别为91.7%和182%。此外，在一定范围内土壤DOC含量与PAHs去除率呈正相关关系。可见，农作物秸秆，尤其是玉米秸秆添加可提升PAHs污染土壤有机碳矿化，亦可在提升土壤DOC含量的同时促进污染土壤PAHs的降解。     

Effects of Different Organic Materials on Crop Production under a Rice–Corn Cropping Sequence

Soil organic matter (SOM) is an important index of soil quality because of its relationship with crop yield. The application of organic matter to soil is a significant method for increasing SOM. Different organic materials have varying effects in increasing SOM. This study investigates the effects of combining different sources of organic matter (i.e., compost, leguminous green manure, and peat) with a chemical nitrogen (N) fertilizer on the growth and N accumulation in corn and rice plants. This study examines seven treatments, including a no-fertilization check and a conventional chemical fertilizer treatment. Shoots of corn and rice were sampled at the tasseling (panicle initiation for rice) and maturity stages. The biomass yield was measured and the total N was analyzed. At the maturity stage, the soil samples were collected to determine the chemical properties. The results showed that a small percentage of the N in the compost and peat, after their application, was available to the crop during the growth season; the production of biomass and N absorption among rice and corn plants was minimal compared to that treated with chemical N fertilizer. The application of compost and peat resulted in SOM accumulation, particularly with peat. However, the application of compost combined with chemical fertilizer not only produced sufficient nutrients for crop growth but also resulted in an accumulation of SOM, which is vital for enhancing the soil quality. Most of the N in green manure (GM) was mineralized shortly after application, causing excessive growth of rice and corn plants during the early stage, but reducing their reproductive growth and grain yield.     

生物质炭醋糟复配物代替草炭对辣椒幼苗生长的影响

生物质炭的农业利用日益受到关注。针对草炭资源日益耗竭的问题,以药渣炭、木屑炭和猪粪炭为试验对象,配比一定量的醋糟,分析了不同配比生物质炭复合基质对辣椒幼苗生长的影响,探讨了生物质炭复合基质代替草炭基质的可能性。试验结果表明:生物质炭在与醋糟按4∶2、3∶3、2∶4等不同配比混合后,基质的pH大多数在6.0~7.5,基质的通气孔隙有所提高。综合整个幼苗生育期,含20%生物质炭的各复合基质处理的辣椒幼苗株高、茎粗、叶面积、地上部生物量均显著优于对照草炭基质;含20%、40%药渣炭的基质处理的幼苗根表面积、根体积表现较好,在前期与草炭基质无显著差异,后期显著高于草炭基质。药渣炭和木屑炭与醋糟混配基质的壮苗指数优于草炭处理,其中B1A2(药渣炭∶醋糟∶蛭石∶珍珠岩=4∶2∶3∶1)、B1A4(药渣炭∶醋糟∶蛭石∶珍珠岩=2∶4∶3∶1)、B2A4(木屑炭∶醋糟∶蛭石∶珍珠岩=2∶4∶3∶1)处理的壮苗指数均显著高于其他处理。综合评价各生长指标,B1A2和B1A4处理基质的表现最好,可代替草炭基质在辣椒育苗上应用。     

秸秆腐熟剂对水稻秧苗素质及育秧基质微生物的影响

为探究接种腐熟剂堆沤秸秆作为育秧基质培育水稻秧苗的可行性及其在生态学方面的机制,本研究结合理化测定并采用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析,探究了浅盘试验条件下的水稻秧苗素质、基质矿质成分及基质微生物多样性。结果表明,与对照组相比,接种腐熟剂堆沤秸秆作为育秧基质使得水稻鲜重、水稻株高、水稻假茎宽、水稻根等形态学指标有所提高;基质中有机质、全氮、有效磷含量增加显著;基质中细菌和霉菌的生物量分别增加了3.61、70.67倍;细菌中参与C循环、S循环、N循环、抗致病微生物、有益微生物、未知功能微生物、营养代谢相关细菌的生物量分别提高了0.80、1.33、4.86、2.62、6.27、3.24、2.69倍;基质中亚硝化细菌、反硝化细菌、好气性纤维素分解菌、硅酸盐细菌、硝化细菌、好气性自身固氮菌、硅酸盐细菌等功能微生物的数量分别提高了136.50、17.61、8.26、5.65、3.99、2.63倍。研究表明,秸秆腐熟剂改变了原始环境的微生物群落结构并有益于水稻生长。本研究为合理利用堆沤秸秆基质育秧提供了科学依据。