秸秆还田对稻麦轮作农田活性有机碳组分含量、酶活性及产量的短期效应

【目的】秸秆还田作为一种有效的秸秆处理方式不仅能够提高土壤肥力,增加作物产量,还可以缓解农田生态压力。研究稻麦轮作系统下不同秸秆还田量对土壤活性有机碳库、酶活性和作物产量的短期影响,可为提出适宜当地生产的秸秆还田量提供理论依据。【方法】利用稻麦轮作农田定位试验进行了研究。采用随机区组设计,设7个处理,以稻麦季秸秆均不还田为对照处理(CK),6个不同秸秆还田量处理。测定了秸秆还田后土壤活性有机碳库和土壤酶活性的变化,稻麦产量以及三者之间的相关关系。【结果】1)与秸秆不还田处理相比,试验范围内的秸秆还田量能在一定程度上提高土壤活性碳组分的含量和土壤酶活性,并能增加水稻和小麦的产量及其构成因素;2)土壤总有机碳和微生物生物量碳的含量随着秸秆还田量增加,增幅呈先增大后减小的趋势,以连续两季50%秸秆还田量处理下显著较高,而水溶性有机碳、活性有机碳含量和碳库管理指数在连续两季25%秸秆还田量处理下最高;3)相比秸秆不还田处理,连续两季25%秸秆还田量对土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的影响均最显著;4)水稻和小麦的产量均为在连续两季25%和50%秸秆还田量处理下增产较显著,与秸秆不还田相比,水稻增产达9.0%,小麦增产达11.45%;5)土壤碳库、土壤酶活性以及水稻和小麦产量之间均存在显著相关。【结论】在本试验条件下,连续两季25%和50%秸秆还田量表现出显著提高土壤碳汇能力和增加作物产量的优势。     

秸秆还田对中国主要粮食作物病害影响的Meta分析

秸秆还田作为一项重要的生态农业措施,对于农作物病害的影响一直备受关注却尚未形成完全一致的观点。为明确秸秆还田对中国主要粮食作物病害的影响及其在不同病害类型、环境条件和农业管理方式下的具体表现,该研究采用Meta分析法,系统分析了公开发表的中国范围内秸秆还田对作物病害影响相关研究。结果表明：秸秆还田会显著增加中国主要粮食作物病害发病率和病情指数,增幅分别达9.5%和12.2%（P<0.05）。病害类型、环境条件和农业管理措施会显著改变秸秆还田对作物病害发生的影响。具体地,病毒病害和土传病害对秸秆还田的响应较为敏感;亚热带季风气候下还田病害显著减轻,温带季风气候下显著加重,水田下还田有利于病害减轻,旱地,尤其是冬小麦与春玉米轮作下还田病害加重显著,微酸性土壤中还田病害轻于微碱性土壤,此外,有机质含量大于15 g/kg、还田量小于7 000 kg/hm2、初始碳氮比大于15时还田均会导致病害的加重。线性回归分析显示,秸秆还田病害发生与年平均降雨量、有机质含量呈显著负相关,与初始碳氮比和土壤pH值呈正相关。综上,通过增加初始氮肥用量、调节土壤酸碱至微酸性以及改善土壤墒情,可最大限度地减少秸秆还田下中国主要粮食作物的病害发生。研究为改善病、虫、草害的发生以及促进秸秆资源高效利用与粮食作物生产提供依据。     

秸秆还田提高水稻-油菜轮作土壤固氮能力及作物产量

为探讨西南山区水稻-油菜轮作模式下秸秆还田对作物产量和土壤氮素固持能力的影响,于2013-2015年在洱海流域稻油轮作农田中设置空白处理(CK)、单施化肥(CF)、化肥+玉米秸秆(CFMS)以及化肥+蚕豆秸秆(CFBS)4个处理,测定分析了作物产量、土壤微生物量及土壤理化性质等关键指标。结果表明,与CF处理相比,秸秆还田提高水稻、油菜产量及其地上部含氮量,增加氮素有效输出。不同处理土壤微生物量碳、氮质量分数存在差异,其大小顺序为:CFMSCFBSCFCK。与土壤碳氮比相比,土壤微生物熵和微生物量C/N对秸秆还田做出快速响应,秸秆还田提高土壤微生物熵,降低微生物量C/N。此外,秸秆还田显著降低油菜收获后的土壤硝态氮残留(P0.05),与CF相比,玉米秸秆和蚕豆秸秆还田分别使土壤硝态氮残留量减少11.6%~55.0%和13.7%~52.3%。可见,中国西南山区稻油轮作模式下秸秆还田能提高作物产量和含氮量,增强土壤微生物氮素固持能力,有效降低土壤氮素流失风险,且玉米秸秆在增产、固氮方面的作用优于蚕豆秸秆。结果可为提高西南山区水稻、油菜产量,增强土壤氮素固持能力,降低土壤氮素流失风险提供参考。     

秸秆还田和耕作方式对花生土壤微生物量、酶活性和产量的影响

通过两年的田间小区定位试验,研究免耕无秸秆还田(RN)、常规翻耕无秸秆还田(RS)、垄耕无秸秆还田(RD)、免耕秸秆还田(TN)、常规翻耕秸秆还田(TS)、垄耕秸秆还田(TD)6种耕作方式对科尔沁风沙地花生耕层土壤微生物量、土壤酶活性和产量的影响,探究适合辽西风沙半干旱条件下花生高产的耕作方式。结果表明:相同耕作条件下秸秆还田处理组土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性均高于无秸秆还田处理组,秸秆还田能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和酶活性;在相同秸秆还田处理条件下,与常规耕作和垄耕处理相比,免耕处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性;免耕秸秆还田处理下,花生产量高出未还田处理4.32%。综上,免耕秸秆还田处理能显著提高土壤微生物量碳、氮、磷含量和土壤酶活性,提高耕层土壤生物学肥力,促进作物增产。     

秸秆还田配施化肥对稻油轮作土壤有机碳组分及产量影响

【目的】水稻-油菜轮作是我国重要的农业种植模式。秸秆还田是目前我国秸秆利用最主要、最直接的途径。因此,研究水稻-油菜轮作系统下,秸秆还田配施化肥对水稻和油菜产量、土壤有机质组分及其养分含量的影响,有助于提高水稻和油菜产量,培肥土壤,推进秸秆还田技术的应用。 【方法】通过水稻和油菜7年13季作物的田间定位小区试验,设置了不施氮肥不还田处理（CK）、农民习惯处理（FPP）和3个秸秆还田配施化肥处理（SF1、SF2、SF3:每年水稻秸秆以3000 kg/hm2的量还田,配施不同量氮、磷、钾肥）,分析了各处理土壤有机碳及其组分、土壤养分含量、作物产量和经济效益。 【结果】与不施氮肥处理比较,秸秆还田配合氮、磷、钾平衡施肥能显著提高土壤总有机碳及其各组分、土壤养分含量、作物产量和经济效益。与农民习惯处理相比,秸秆还田配施化肥处理土壤总有机碳、胡敏酸和胡敏素分别显著增加了5.62%~12.08%、9.05%~22.57%和7.93%~10.23%,而水溶性有机碳和富里酸含量差异则不明显;土壤全氮、有效磷和速效钾含量分别显著提高了6.74%~14.04%、134.67%~249.46%和40.18%~70.54%;水稻、油菜和周年平均产量分别增加了8.55%~19.34%、19.06%~27.27%和10.34%~24.08%;净利润提高了1651~4905 yuan/hm2,但总投入增加了1427~2882 yuan/hm2。秸秆还田配施化肥处理中,以氮、磷、钾肥用量与运筹次数最多的SF3处理土壤各项指标、作物产量和经济效益最高,与之相比,SF2处理在水稻和油菜两季共减少肥料用量255 kg/hm2,而作物周年产量减少不明显。土壤有机碳组分、土壤养分含量及作物产量之间有较好的相关性,而逐步回归分析表明,土壤总氮、胡敏酸、水溶性有机碳含量是水稻和油菜产量主要决定因素。 【结论】秸秆还田配施化肥可以提高土壤有机碳、胡敏酸、胡敏素含量及土壤养分含量,培肥土壤并提高其稳定性,促进作物增产。虽然秸秆还田配施化肥增加了人工和肥料投入,但适宜的化肥用量配合秸秆还田提高了水稻油菜轮作体系的经济效益。     

油菜秸秆还田腐解变化特征及其培肥土壤的作用

为促进油菜秸秆腐解,推进农村作物秸秆的资源化利用,减少秸秆焚烧对环境的负面影响,培养与提高土壤肥力,采用尼龙网袋和田间试验相结合方法,设置了油菜秸秆不同还田量处理和不同还田深度处理,研究了油菜秸秆腐解百分率和腐解速率变化特征,分析了油菜秸秆还田对土壤性质及作物产量的影响。结果表明,油菜秸秆还田的腐解百分率随时间延长而逐渐增大,秸秆腐解速率则早期快后期慢;随秸秆还田量增加,腐解速率降低,表现为全量还田的秸秆腐解速率<2/3量还田秸秆腐解速率<1/2量还田秸秆腐解速率<1/3量还田秸秆腐解速率;在种植水稻条件下油菜秸秆还田深度在10 cm时腐解速度最慢,在表层还田腐解速度最快,20 cm深还田腐解速度居中。相比对照处理来说,油菜秸秆还田降低了土壤容重,增加了土壤有机质含量,一定程度上提高了土壤氮磷钾含量(P<0.05)。油菜秸秆还田对水稻作物有极显著增产作用(P<0.01),增产幅度在6.02%～21.17%之间。本试验对水稻油菜轮作体系下油菜秸秆还田腐解特征进行的研究可为调控油菜秸秆还田腐解速度,改善农业生态环境提供参数依据。     

还田作物秸秆腐解及其养分释放特征概述

秸秆还田作为作物秸秆最有效的利用方式之一,可显著提高作物产量,促进资源循环利用和农业可持续发展。还田秸秆的快速腐解对改善土壤耕层质量,促进物质循环和培肥地力都有重要意义。本文概述了还田作物秸秆腐解及其养分释放特征;同时探讨了秸秆初始碳氮比、秸秆还田方式、土壤氮素供给、外施腐熟剂以及秸秆还田后的土壤环境等因素对秸秆腐解过程和秸秆养分释放特征的影响;最后对新的生产条件下如何更好地实现还田秸秆资源的高效利用提出展望,旨在为作物生产制定科学系统的秸秆还田方案、加速秸秆腐解及养分释放再利用提供理论依据。     

不同作物秸秆还田对潮土结构的改良效果

为探究作物秸秆还田对土壤结构的改良效果,采用二因素裂区设计,主因素施肥(F):F1(施NPK复合肥)和F0(不施肥);副因素作物种类(B):B1(油菜)、B2(玉米)、B3(马铃薯)、B4(燕麦)和B5(荞麦),以不施肥不种作物的空白处理为对照CK。采集样品后测定土壤容重、孔隙度、毛管孔隙度和田间持水量,以及团聚体粒径和土壤MWD、GMD和D值。结果表明:5种作物秸秆还田降低了土壤0—60 cm土层的土壤容重,增加了毛管孔隙度和田间持水量,20—60 cm土层为主要改善土层;同时,增加了土壤0.25 mm粒级团聚体含量,且0—20 cm土层团聚体MWD、GMD值增加,D值降低,稳定性增加;秸秆还田配施化肥下,0—60 cm土层土壤0.25 mm粒级团聚体含量呈减少趋势,且团聚体MWD、GMD值降低,D值增加,稳定性下降;各处理下油菜秸秆还田后对土壤容重、孔隙度、田间持水量和团聚体稳定性改善效果较好,荞麦秸秆还田更有利于提高土壤田间持水量,燕麦秸秆还田更有利于提高土壤团聚体稳定性。由此可见,作物秸秆还田对土壤结构具有一定的改良效果,不同作物所起到的效果不同。整体而言,油菜秸秆还田效果更好。     

秸秆还田对吉林黑土区土壤有机碳、氮的影响

秸秆是农业生产的重要有机肥来源之一,研究其还田过程中土壤有机碳、氮的变化,对了解土壤质量的改变具有重要意义。2011年5～9月作物生长期间,对黑土区不同秸秆全部还田、秸秆全部还田+化肥(C:N=1:10)、秸秆全部还田+化肥(C:N=1:20)后,土壤有机碳、氮的变化研究结果显示,与秸秆未还田(对照)相比,秸秆全部还田(C1.0)条件下土壤pH与土壤湿度略有降低,其他指标则相应增加;含有秸秆的处理中,土壤有机碳、pH、土壤呼吸强度、土壤温度变化趋势均为C1.0>C/N10>C/N20。土壤呼吸强度、土壤温度、湿度变化随着时间呈下降趋势。主成分分析显示,秸秆还田有利于改善土壤有机碳、全氮以及C/N等。     

保护性耕作下土壤动物群落及其与土壤肥力的关系

保护性耕作不仅能改善土壤特性,增加作物产量,也是缓解农田生物多样性损失的重要措施之一。为了探讨保护性耕作下土壤动物群落结构及其与土壤肥力的关系,试验采用裂区设计,主区为翻耕和免耕,副区为3种秸秆还田处理。结果表明：秸秆还田显著增加了土壤动物优势类群弹尾目和蜱螨目,耕作方式和秸秆还田量之间存在显著的交互效应。免耕和秸秆还田的结合增加了土壤有机质含量,但pH值下降;秸秆还田增加了土壤全氮和速效磷;与初始条件相比,过氧化氢酶和蔗糖酶活性下降,而尿酶活性有所增加。土壤有机质和全氮对土壤动物特别是弹尾目和蜱螨目有显著的正效应,土壤速效磷含量也与优势类群表现为正相关;鞘翅目、双尾目和唇足纲表现了能适应相对较高pH值的土壤环境。总之,保护性耕作在一定程度上增加土壤碳库,缓解温室效应,同时也提高了土壤动物丰富度;土壤动物与土壤养分密切相关,表现其在作物对养分利用的有效性上起着重要的作用。     

基于ZigBee的精准农业模式研究

针对传统农业的局限性,探讨了传统农业生产模式转变为以信息网络为中心的精准农业的生产模式,阐述了ZigBee技术在精准农业中的应用,对系统的硬件进行了设计,并给出了软件流程。运用该系统可有效地降低成本,提高农作物产量。     

降雨对地表糙度影响的研究

通过野外模拟降雨实验,研究了降雨对地表糙度的影响规律,经过降雨作用后,随机糙度的地表,变化呈增加趋势,而有向糙度的地表,则呈减小趋势;随着降雨组合因子增加,随机糙度的变化量呈增加的趋势,而有向糙度则呈幂函数递减。     

土壤对养分离子吸附特性初步研究

针对土壤本身对养分离子具有吸附固定特性降低了养分的有效性,运用土壤养分状况系统研究法通过吸附试验研究新疆两种土壤对养分离子的吸附固定能力。研究结果表明:棕漠土对P、Zn、Cu的吸附固定能力比潮土强,两种土壤对K、B和Mn吸附固定差异不显著,棕漠土的养分限制因子是N>P>Mn>B,潮土的养分限制因子是N>Mn>P>K,因此施肥时考虑到土壤对养分离子的吸附固定能力确定合理的施肥量。     

基于InVEST模型评估土地整治对生境质量的影响

土地整治通过对土地资源及其利用方式再组织和再优化影响生境斑块之间物质流、能量流的循环过程,从而改变区域生境质量和分布格局。该文以大安市土地整治重大项目为例,采用InVEST模型分析了土地整治对生境质量的影响。研究表明:1)土地整治前(2008年)、整治中(2011年)、整治后(2014年),耕地、草地和盐碱地均为项目区的主要土地利用类型;2)土地整治后,大量的盐碱地和草地转变为耕地,耕地面积由整治前的14.43%上升到71.19%;3)土地整治中,项目区的生境质量得分由整治前的0.194下降到0.189,整治后又上升到0.214;4)土地整治工程改善了项目区的生境质量,但整治完成后生境质量改善效果经历了先下降后上升的过程,在整治完成3~4 a时,生境质量仅比整治前提高了0.06左右,整治完成4 a之后,生境质量开始逐渐好转。研究结果可为土地整治工作中的生境及生物多样性保护工作提供科学依据。     

基于IHA-RVA法的生态治理对径流演变情势的影响评估

研究流域径流演变情势及其对生态治理的响应,可为流域水资源合理利用和水生态治理提供重要指导。该文依据北洛河上游1964—2014年逐日平均流量和年降水量资料,采用双累积曲线法、双滑动平均法(MASH)和Mann-Kendall趋势检验法对径流过程变化进行了分析研究,采用水文指标变化范围法(IHA-RVA)对5组30个径流指标及其改变度进行了评估,对径流演变成因做了初步分析。结果表明：研究期内年径流呈现减少趋势,且以1979年和2002年为界可划分为基准期、水土保持治理期和生态恢复影响期;汛期流量下降较非汛期明显,减少幅度为35.6%;生态治理影响下径流指标整体水文改变度为74.35%,属于高度改变;5组30个径流指标中发生高度改变的指标占比增加,其中年极端流量组变化度最大,为94.77%。人类活动使得流域河川径流显著减少且波动性减弱,而水土保持、退耕还林(草)措施是核心驱动力。     

黄土沟壑丘陵区退耕对土壤侵蚀影响的模拟研究

随着在黄土沟壑丘陵区退耕政策的实施,退耕必将对该地区的水土流失特征产生重大影响。对退耕的水土保持效益进行模拟研究,可为退耕政策的合理实施提供理论依据。选定位于黄土沟壑丘陵区的安塞研究区,在RS和GIS支持下,采用USLE,模拟研究了不同退耕方案对土壤侵蚀的影响。在2001年土地利用的遥感解译图和GIS计算分析基础上设计了8种不同的退耕方案,模拟结果显示,各种退耕方案对土壤侵蚀的减少主要发生在强度及强度以上侵蚀区,退耕后研究区已没有发生剧烈侵蚀的区域,强度和极强度侵蚀明显减少;土壤侵蚀量的减少主要发生在≥25°退耕和≥15°退耕,≥25°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了19.9%和23.2%,≥15°退耕还草和还林分别使土壤侵蚀总量减少了36.6%和42.6%。≥8°退耕方案和全部退耕方案与≥15°退耕方案相比,水保效益并没有显著差别。     

黄土高原坡耕地小麦根系分布特征研究

小麦是黄土高原陕西区坡耕地上的主要农作物,为了研究小麦根系整个生长期内在坡耕地上随土层和坡度的分布规律,以陕西杨凌农耕地种植的小麦根系为研究对象,在小麦5个生长期,采用挖土块法调查研究了5个坡度的坡耕地上0—20 cm层内冬小麦根系的分布特征。结果表明:（1）小麦根系各生长期的根重密度、根长密度、根径与坡耕地土层深度和坡度变化都有一定的关系。（2）小麦的根重密度在0—5 cm层最大,随土层深度减小。根重密度随生长期逐渐增大,成熟期达到最大值。当坡度为10°时,生物量最大。（3）根长密度在0—5 cm的最大,随土层深度增加而减小;拔节期达到最大值,随后逐渐减小。根长密度随坡度增加而增加,当坡度为15°时达到最大值。（4）小麦平均根径随土层深度增加而逐渐减少,拔节期达到最大值,随生长期逐渐减小。当坡度为10°时,根系平均直径达到最大值。（5）SPSS处理结果显示根重密度、根长密度、根径与土层深度有线性相关的关系。各根系指标与坡度和生长期也有线性回归关系。     

稀土铽对辣根的生态毒性

研究了稀土铽(Tb)对辣根生理毒性的影响。结果表明,Tb在低浓度范围内,可以诱导叶绿素的合成,高浓度时对其产生破坏作用;对于辣根过氧化物酶,酶活性先升后降;质膜透性、丙二醛含量则呈现先减后增的变化趋势。TbCl3浓度为3mg/kg时各指标达到最值;辣根中毒阈限为10mg/kg左右。通过分析,辣根过氧化物酶对Tb反应敏感,这表明过氧化物酶可能成为研究稀土毒理的生物监测手段。     

Ciprofloxacin Adsorption on ZnO Supported on SBA-15

Most drugs are synthesized by human medicine both for the treatment of men and animals and are also produced to maintain their physical and chemical properties for a time sufficient to serve a therapeutic purpose in treatments of some kind of illness. Ciprofloxacin is an antibiotic synthetically obtained in 1987 and belongs to the family of fluoroquinolones and is currently prescribed in certain treatments. This work was developed with the objective of evaluating the adsorption of the ciprofloxacin antibiotic in solution on zinc oxide (ZnO) supported on SBA-15-type mesoporous silica. The results showed that the post-synthesis method is effective in impregnating zinc oxide in SBA-15 and its structure has not been damaged and has not lost its organization in the hexagonal 2D planes. The ZnO-SBA-15 (10%) sample adsorbed 69.10% of ciprofloxacin (25 mg/L) in 180 min. Freundlich adsorption model was observed with the correlation factor of R²?=?0.9999, for the adsorbent ZnO-SBA-15 (10%), which showed the best sample. The kinetics was classified as pseudo-second order, as well as the thermodynamic parameters were determined, showing that the process has a spontaneous nature and a value of ΔH°?=?4.677 kJ/mol, evidencing that the process has the nature of physiosorption.     

陆面过程中的水文模式研究

陆面水文过程模拟是解决全球环境恶化与气候异常的最好方法，是当前学术界关注的热点。对陆面过程的涵义、模式的发展、陆面过程中水文参数的描述进行了总结，提出了在陆面水文过程研究中存在的尺度匹配误差、数据共享矛盾、参数不确定性等不足及今后的研究方向。