还田棉秆腐解与土壤理化性质对氮肥施用的响应特征

【目的】研究棉花秸秆还田配施不同氮肥处理对棉秆腐解及土壤理化性质的影响。【方法】以干旱区典型农业土壤-灰漠土为研究对象,采用随机区组设计,以不添加秸秆与氮肥(CK)为对照,设置无氮(0 kg/hm²)、低氮(N₁: 112.5 kg/hm²、N₂: 225 kg/hm²)、中氮(N₃: 450 kg/hm²)、高氮(N₄: 750 kg/hm²)5种氮处理水平。于2019年10月中旬将棉花秸秆打断为3~5 cm,以中等还田量施入18个小区。在1年的棉秸秆腐解期间,定期测定还田棉秆纤维素、半纤维素、木质素含量,土壤有机碳、全氮含量、pH、电导率。分析随着还田腐解时间的延长,棉秸秆主要成分含量与相应土壤理化性质的演变特征。【结果】添氮处理在腐解前期(第256 d)显著降低了还田棉秆木质素含量,而纤维素、半纤维素则在后期显著降低,木质素在腐解前期对氮肥添加更为敏感;棉秆在腐解前期,所有添氮处理的土壤有机碳含量显著增加,腐解后期降低,低氮处理(N₁、N₂)的有机碳含量最高;各处理间土壤全氮含量差异不显著;氮添加处理显著降低了土壤pH值与盐分;土壤有机碳含量与棉秆的木质素、半纤维含量呈显著负相关关系(P<0.05,P<0.01)。【结论】秸秆还田配施氮肥能加速棉秸秆腐解,而低氮处理(N₁、N₂)在加速秸秆降解的同时,有利于增加土壤有机碳含量,培肥土壤。     

棉秸秆自然腐解过程中细菌菌群多样性分析

【目的】 分析棉秸秆在自然腐解过程中细菌群落组成和多样性,获得与棉秸秆腐解有关的优势细菌菌属,为秸秆腐熟菌剂的制备奠定基础。【方法】 采用高通量测序技术,对棉秸秆自然腐解过程、不同时间样品中的细菌16S rDNA基因的V4区测序,利用生物信息学方法分析测序结果。【结果】 测序共得到354 067条有效序列,2 111条OTU序列,腐解初期有268个菌属,中期有300个菌属,末期有325个菌属。菌群α多样性指数分析显示,随着腐解时间的延长,7 d以后菌群多样性增加,与起始时相比差异显著(P＜0.05),而7~28 d菌群多样性差异不显著(P＞0.05)。在整个堆制过程中始终存在的优势菌属包括鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)、橄榄球菌属(Olivibacter)、假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas)、德沃斯氏菌属(Devosia)、根瘤菌属(Rhizobium)。【结论】 棉秸秆自然腐解过程中,在7 d时细菌群落多样性在属水平上与腐解起始阶段差异显著(P＜0.05),随着腐解时间延长,菌落多样性趋于一致;在整个腐熟过程中始终存在五个优势属,功能预测为降解纤维素、木质素、果胶类物质以及提供氮素营养。     

棉秸秆纤维素降解菌系构建及固体发酵条件优化

【目的】构建棉秸秆降解菌系及其固体发酵条件优化。【方法】根据羧甲基纤维素酶活(CMC)和滤纸酶活(FPA)筛选纤维素降解能力强的菌株,与调节发酵品质的菌株配比,采用响应面法评价初始含水量、接种量、发酵天数及其交互作用对棉秸秆纤维素降解率的影响。【结果】得到24株纤维素降解菌,其中一株透明圈直径与菌落直径的比例最大值 6.20,FPA酶活力9.699 U/h,CMC酶活力10.435 U/h,通过鉴定为枯草芽孢杆菌(bacillus subtilis),与产朊假丝酵母(Candida utilis)、植物乳杆菌(lactobacillus plantarum)、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)构建复合菌系按1∶1∶2∶1进行发酵,对模型进行方差分析,方程回归显著(P<0.000 1),接种量15.0%,发酵时间35.0 d,水分80.0%时,纤维素降解率达35.91%,接种量对纤维素降解率影响最大。【结论】构建了棉秸秆纤维素降解菌系,确定了固体发酵最佳条件,为棉秸秆饲料化提供了实验及理论依据。     

微生物促腐剂配施固氮蓝藻对水稻秸秆腐解的影响

【目的】对比6种市售促腐剂降解水稻秸秆的效果,并探究在不同促腐剂中添加固氮蓝藻是否有利于水稻秸秆腐解,为加快还田过程中秸秆腐解速率及推动秸秆的合理化利用提供理论参考。【方法】利用平板培养法,设14组处理,分别为不加菌剂(CK0)、添加固氮蓝藻(CK1)、6种促腐剂及与其对应的添加固氮蓝藻处理,在培养箱中连续培养35 d,每7 d测定一次秸秆失重率、纤维素酶活性、纤维素和半纤维素降解率,并记录秸秆颜色的变化情况。【结果】随着培养时间的延长,秸秆颜色逐渐加深。6种促腐剂均能促进水稻秸秆的腐解,培养至第35 d时,配施豫启富秸秆发酵菌并添加固氮蓝藻(QF+L)处理的秸秆失重率最高,达30.09%,较单独配施豫启富秸秆发酵菌(QF)处理提高13.23%(绝对值),其次为配施周天秸秆腐熟剂并添加固氮蓝藻(ZT+L)和配施益加益粪便除臭发酵菌液并添加固氮蓝藻(YJY+L)处理,失重率分别为29.00%和28.87%,三者间差异不显著(P0.05),但均显著高于其他处理(P0.05)。QF+L处理的纤维素酶活性和半纤维素降解率也在培养第35 d时达最高值,分别为27.41 U和28.99%。培养至第35 d时,YJY+L处理的纤维素降解率达最高,为32.19%,且YJY+L处理的纤维素降解率在整个培养过程中均高于单独配施益加益粪便除臭发酵菌液(YJY)处理。相关性分析结果表明,失重率与纤维素和半纤维素降解率均呈极显著正相关(P0.01),即纤维素和半纤维素降解是导致水稻秸秆失重率上升的重要因素。【结论】在平板培养过程中豫启富秸秆发酵菌和益加益粪便除臭发酵菌液是较好的促腐剂,且添加固氮蓝藻能促进促腐剂腐解水稻秸秆。     

水旱轮作条件下稻麦秸秆腐解规律研究

为探明水稻-小麦轮作条件下稻麦秸秆还田后的腐解规律,对水稻小麦秸秆还田后不同时期的秸秆残余率和氮、磷、钾、纤维素、半纤维素、木质素的累积释放率及平均释放速率进行研究。结果表明,经过腐解(水稻秸杆210天、小麦秸杆120天),水稻和小麦秸秆最终65%以上已腐解;水稻秸秆中氮、磷、钾、纤维素、半纤维素、木质素分别释放60.95%、6.77%、90.58%、38.77%、9.04%、30.97%;小麦秸秆中氮、磷、钾、纤维素、半纤维素、木质素分别释放24.94%、22.01%、93.64%、25.39%、24.19%、39.13%。稻麦秸秆中钾的累积释放率最高,均超过90%。水稻和小麦秸秆中磷的平均释放速率变化不大,氮和钾的平均释放速率高峰均出现在前期,腐解后期呈降低趋势;纤维素、半纤维素、木质素的平均释放速率要高于氮磷钾元素。     

发酵因子对枸杞枝条粉腐解率及木质纤维素降解的影响

为探讨枸杞枝条基质发酵中木质纤维素降解响应规律,试验采用正交设计,以枸杞枝条粉和苦豆子茎秆粉质量比4∶1混合为试材,研究了不同发酵因子对枸杞枝条基质发酵中堆体腐熟速率及木质纤维素含量的影响。结果表明,发酵结束时,翻堆温度上限为60℃、堆体含水率保持在60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下枸杞枝条粉堆体的腐解量较多,腐解率较高,加快了枸杞枝条粉的腐解进度;温度、含水率、氮源及外源微生物均对枸杞枝条粉木质纤维素降解有显著或极显著作用,木质纤维素降解难易程度依次为半纤维素、纤维素、木质素,以半纤维素最易降解,降解率在20%以上,以木质素较难降解,降解率在11%以上;以翻堆温度上限为60℃、堆体含水率为60%、添加油饼氮源及接种粗纤维素降解菌处理条件下腐解率较高,纤维素、半纤维素和木质素的降解效果较好。     

高效玉米秸秆降解复合菌系的筛选

为了促进玉米秸秆快速腐解还田,使秸秆资源能够在田间得到高效利用,减少环境污染,对实验室保藏的纤维素降解菌和木质素降解菌进行组合,以筛选高效降解玉米秸秆的微生物菌系,并通过玉米秸秆失重率、木质纤维素降解率评价该微生物菌系对玉米秸秆的降解效果。结果表明:由蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、出芽短梗霉(Aureobasidium pullulans)、少孢根霉(Rhizopus microsporus)、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiers)组成的复合菌系对玉米秸秆的降解效果最好,秸秆失重率为29.83%,纤维素降解率为56.14%、半纤维素降解率为47.98%、木质素降解率为42.18%。高效降解玉米秸秆复合菌系的筛选对解决秸秆还田,提高土壤肥力和作物产量具有重要的现实意义和经济意义,同时,也可解决环境污染,具有一定的社会和生态效益。     

玉米秸秆纤维降解的预处理工艺条件筛选

为解决玉米秸秆在发酵中难降解的问题,以玉米秸秆为试验原料,通过物理-化学、物理-生物和物理-化学-生物3种方法对秸秆进行预处理,考察秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量,探讨各种预处理方法对玉米秸秆的降解效果。结果表明:添加10%NaOH溶液后加入绿秸灵的处理方式秸秆半纤维素的降解效果较好,降解率为32.98%;添加混合菌的处理方式秸秆纤维素的降解效果较好,降解率为51.46%;添加8%NaOH溶液后加入绿秸灵和添加10%NaOH溶液后加入绿色木霉的处理方式秸秆木质素的降解效果较好,降解率为39.28%。3种预处理方法对玉米秸秆中半纤维素、纤维素有显著影响,对木质素的降解影响不显著。3种预处理方法对玉米秸秆中不同组分降解率的影响大小顺序为:纤维素、半纤维素、木质素。     

双尾新小绥螨种群取食猎物偏好性

【目的】研究添加人工饲料后不同食料饲养的双尾新小绥螨实验室种群对不同猎物的取食影响,分析人工饲料在双尾新小绥螨实验室种群扩繁和释放中的作用。【方法】采用小室法观察在有无人工饲料条件下,自然猎物、替代猎物和人工饲料饲养的双尾新小绥螨种群对目标猎物的捕食选择性和取食量差异,采用偏好性系数理论公式和影响系数,分析人工饲料与猎物共存时对双尾新小绥螨捕食作用的影响。【结果】人工饲料的添加导致双尾新小绥螨的自然猎物饲养种群和替代猎物饲养种群对替代猎物腐食酪螨的取食率降低;3个种群对自然猎物土耳其斯坦叶螨的选择及取食率无显著影响。自然猎物饲养种群对土耳其斯坦叶螨的取食量显著高于其他两种饲养种群,无人工饲料时,自然猎物饲养种群对土耳其斯坦叶螨取食率最高可达83.33%,提供人工饲料时,自然猎物饲养种群对土耳其叶螨的取食率最高可达79.33%;替代猎物饲养种群对腐食酪螨的取食量显著高于自然猎物和人工饲料饲养种群,无人工饲料存在时,替代猎物饲养种群对腐食酪螨的取食率最高可达63.33%。【结论】人工饲料作为双尾新小绥螨的营养补充添加,并不会影响其对土耳其斯坦的防治效果,实验室饲养中作为营养补充添加,可以降低对替代猎物腐食酪螨的消耗。双尾新小绥螨前期的取食经历对其后期的猎物选择及取食量具有重要的作用。     

两种典型水稻土中秸秆碳转化的微生物过程

【目的】研究土壤中秸秆腐解速率、腐解过程中微生物群落结构变化和参与秸秆腐解的功能微生物群落组成,为揭示土壤有机质转化和积累的微生物学机制提供理论依据。【方法】以我国亚热带两种典型水稻土——常熟乌栅土和鹰潭红壤性水稻土为研究对象,设置不添加秸秆（CK）和添加 ¹³C标记的水稻秸秆（RS）处理,厌氧恒温培养38 d,在培养过程中定期测定气体释放量,研究秸秆矿化速率的动态变化;采集土壤样品,利用 ¹³C-PLFA-SIP技术分析参与秸秆降解的微生物群落的动态变化。【结果】培养前12 d,秸秆降解缓慢,此时秸秆对土壤有机质（SOM）产生正激发效应;培养12-18 d秸秆快速降解,18 d后趋缓。培养结束时,秸秆碳在红壤性水稻土和乌栅土中的矿化率分别为24%和33%。秸秆碳对CO₂和CH₄贡献率随培养时间的延长而增加,在培养末期分别为53%-60%和54%-57%。添加秸秆可以提高土壤微生物生物量及微生物活性,乌栅土微生物活性高于红壤性水稻土。16:0（一般细菌）是参与秸秆分解主要类群,i16:0和i15:0（G ⁺细菌）和18:1ω9c（真菌）也是参与秸秆分解的重要微生物类群。随培养时间增加,G ⁺细菌和放线菌的相对丰度增加,G ^-细菌呈降低趋势。红壤性水稻土和乌栅土PLFAs中标记利用秸秆碳的PLFAs的比例分别为27%-32%和18%-24%。真菌和一般细菌对秸秆碳的利用效率较高,而土壤原有有机质（SOM）矿化主要与G ^-和放线菌相关联。添加秸秆造成乌栅土和红壤性水稻土两种水稻土微生物群落结构呈现明显差异,但分解利用外源秸秆碳的微生物群落结构相似,而分解利用SOM微生物群落结构有差异。【结论】秸秆厌氧降解过程中秸秆碳的矿化滞后于土壤自身SOM;不同本底微生物活性和多样性是影响秸秆碳矿化速率的重要因素;添加秸秆后不同土壤微生物群落结构的差异主要是参与SOM降解的微生物差异,土壤原SOM是导致这种差异的重要因素。     

施氮量对棉花养分吸收利用及产量和品质的影响

【目的】研究施氮量对棉花产量、养分吸收与分配、氮肥利用率及纤维品质的影响,为棉花生产合理施氮提供理论基础。【方法】以中棉所60号为材料,于2018和2019年连续2年大田试验。设置4个施氮水平(0、112.5、168.75、225 kg/hm²,分别以CK、N₁、N₂、N₃表示),在吐絮期采集植株茎、叶、生殖器官,测定干物质质量和氮磷钾积累量,计算氮肥利用率和棉花产量等指标。【结果】施氮量在0~225 kg/hm²,棉花产量随施氮量的增加而增加;施用氮肥可提高棉花吐絮期氮、磷、钾吸收量,施氮水平在0~168.75 kg/hm²,棉花氮、磷、钾吸收量随施氮量的增加而增加,过量施用氮肥后棉花氮、磷、钾吸收量下降;氮肥利用率以112.5 kg/hm²施氮量最高;施氮量对棉花纤维品质指标影响差异不显著。【结论】综合产量、氮肥利用率、养分吸收、分配及利用和纤维品质等指标,黄河流域棉区推荐施氮量为112.5~168.75 kg/hm²。     

棉秆腐熟过程中相关指标及可培养微生物数量的变化

【目的】 研究不同添加物配方对棉秸秆腐熟过程中相关指标和微生物数量的变化。【方法】 以棉秸秆为原料,设置不同的添加物配方,进行棉秸秆堆肥腐熟发酵。对其发酵相关指标(温度、pH、电导率、速效氮、磷、钾浓度)及主要微生物变化进行测定分析。【结果】 3种处理的温度、pH、电导率、速效氮磷钾的变化趋势基本相同,但相对含量不同,不同处理下的微生物数量也均不同。【结论】 处理3(基础配方+磷酸二氢钾2%)堆肥发酵效果最优,pH值为8.59~8.89,EC值为4 ms/cm左右,更适宜堆肥发酵。     

基于产量反应的棉花推荐施肥效应

【目的】 评价棉花养分专家系统在棉花养分管理中的应用效果,比较养分专家推荐施肥对新疆昌吉棉花产量、经济效益、养分吸收和肥料利用率的影响。【方法】 通过田间试验,共设置6个处理,分别为棉花养分专家系统推荐施肥(NE)、不施氮肥(NE-N)、不施磷肥(NE-P)、不施钾肥(NE-K)、测土配方施肥(OPTS)和习惯施肥(FP)。【结果】 棉花养分专家系统推荐NE处理氮磷钾素偏生产力显著高于OPTS处理和FP处理,较OPTS处理提高11.43、7.17和4.93 kg/kg,较FP处理提高14.19、7.50和25.60 kg/kg;与 OPTS 处理相比,NE处理的氮磷素回收效率显著提高26.54和4.19个百分点,钾肥回收利用率与OPTS处理相当,与 FP 处理相比,氮钾素回收效率显著提高23.17和13.56百分点,磷肥回收利用率与 FP 处理相当,NE处理的氮磷钾农学效率,较OPTS处理显著提高2.64、2.24和4.83 kg/kg,较FP处理显著提高3.27、2.28和5.49 kg/kg。相比于OPTS和 FP 处理, NE 处理在调整氮磷钾投入比例和施用时期情况下,棉花分别增产4.72%和5.63%,分别增收5.64%和7.74%。【结论】 棉花养分专家系统优化氮、磷、钾肥的施用量和施用方法,促进了棉花对氮、磷、钾养分的吸收和利用,提高了肥料利用率,有较好的增产增收效果。     

减施氮肥运筹对棉花冠层光合有效辐射及产量的影响

【目的】 通过减施氮肥运筹调控棉花生育期获得的光合有效辐射(PAR),分析各生育时期棉花APAR和FAPAR与产量的关系,提高棉花群体绿色光能利用率和产量。【方法】 5个施氮处理施基肥量一致,对不同处理的追氮肥量进行按比例减施,并监测各生育时期棉花群体光合有效辐射。【结果】 5个施氮处理的棉花APAR和FAPAR在生育期的变化规律相似,其值从蕾期逐渐上升,至盛花期和花铃期达到较高水平,随后逐渐降低,至吐絮期降到最低水平;按高低排列依次是N₁＞N₂＞N₃＞N₄＞N₅,并且棉花的APAR和FAPAR与籽棉产量存在极显著的正相关性。【结论】 减施氮肥运筹对棉花APAR和FAPAR的动态变化产生重要影响,可以利用其在生育期的变化特征来优化棉花群体冠层结构和提高产量。     

“3414”肥料效应函数分析香梨初果期施肥参数

【目的】 研究库尔勒香梨最佳效益产量的推荐施肥量,为土壤养分的高效利用提供依据。【方法】 以库尔勒香梨初果期为试材,采用“3414”肥效试验完全施肥方案,分析氮磷钾肥配施对果实膨大期枝条、果实生长量及SPAD值、比叶重、单叶净光合速率等生理指标的影响,采用一元二次、二元二次、三元二次肥料效应函数得出初果期库尔勒香梨的推荐施肥量。【结果】 果实膨大期氮肥对枝条生长有显著促进作用,磷肥则对枝条生长有抑制作用,氮肥对SPAD值、比叶重、单叶净光合速率影响相较于磷钾肥最大;钾肥能够显著促进果实生长,有效提高叶片叶绿素含量。均符合报酬递减率;3种肥料配施下,互作效应PK＞NP＞NK,均为正向互作效应。【结论】 施肥量为氮(N)167.48 kg/hm²,磷(P₂O₅)118.65 kg/hm²,钾(K₂O)205.42 kg/hm²,最佳效益产量为2 915.99 kg/hm²。     

化肥减施与液体有机肥配施对棉花养分吸收、产量的影响

【目的】 比较膜下滴灌条件下,氮磷减量与不同液体有机肥配施在棉花上肥效及其经济效益差异,选择合适的有机肥种类,提高氮肥利用率和经济效益。【方法】 试验设11个处理,(1)常规施肥(NP);(2)80%常规施肥(80%NP);(3)80%常规施肥+低量氨基酸有机肥(80%NP+LAA);(4)80%常规施肥+中量氨基酸有机肥(80%NP+MAA);(5)80%常规施肥+高量氨基酸有机肥(80%NP+HAA);(6)80%常规施肥+低量黄腐酸有机肥(80%NP+LFA);(7)80%常规施肥+中量黄腐酸有机肥(80%NP+MFA);(8)80%常规施肥+高量黄腐酸有机肥(80%NP+HFA);(9)80%常规施肥+低量沼液有机肥(80%NP+LBS);(10)80%常规施肥+中量沼液有机肥(80%NP+MBS);(11)80%常规施肥+高量沼液有机肥(80%NP+HBS)。各重复3次随机区组排列。【结果】 80%常规施肥会显著降低棉花生物量和产量。80%常规施肥配施中量氨基酸、黄腐酸和沼液处理棉花生物量和产量最高;有机肥用量相同时,配施不同类型有机肥处理间棉花产量没有显著差异。(4)施用80%NP+MBS处理的棉花经济效益最高,比常规施肥处理高9.4%。【结论】 选择80%NP+MBS是提高新疆棉花产量和经济效益的效果最佳。     

有机无机配施对棉花氮磷钾养分吸收和产量的影响

【目的】比较滴灌棉田有机无机配施对棉花生产力和氮肥利用效率的影响,为新疆合理利用有机养分资源、改良棉田土壤和棉花施肥结构的调整提供科学依据。【方法】试验设5个处理,(1)不施氮;(2)CF:单施化肥;(3)LMCF:低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥);(4)MMCF:中量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥3 000 kg/hm²+化肥);(5)HMCF:高量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥4 500 kg/hm²+化肥)。【结果】相比单施化肥,有机肥与化肥配施处理中低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)显著增加棉花产量,增产率为9.1%,地上部干物质累积和氮磷养分吸收分别增加1.7%、2.5%和6.9%。低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)氮素表观利用率比单施化肥增加了3.2个百分点。氮肥偏生产力、肥料氮贡献和农学效率比单施化肥增加了9.1%、35.5%和56.1%。低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)的纯收益与单施化肥处理相当。【结论】选择低量有机肥配施化肥(鸡粪堆肥1 500 kg/hm²+化肥)对提高棉花产量和氮肥增效的效果最佳。     

有机无机肥配施对芝麻产量及土壤性质的影响

【目的】 研究生物炭、有机肥、饼肥与氮磷钾化肥配施对芝麻生长和产量及土壤性质的影响。【方法】 采取田间试验与室内分析的方法,研究生物炭、有机肥、饼肥与氮磷钾化肥配施对芝麻生理、产量、土壤理化性质及酶活性的影响。【结果】 与对照相比,生物炭、有机肥、饼肥与氮磷钾化肥配施显著提高了芝麻开花期土壤酶活性和光合特性,土壤蔗糖酶的活性较对照分别提高33.3%、26.4%和23.6%,脲酶活性较对照分别提高47.4%、35.9%和29.5%,过氧化氢酶活性较对照分别提高20.4%、13.6%和12.1%,叶片中叶绿素含量较对照分别提高了10.7%、9.4%和8.0%,净光合速率较对照分别提高24.2%、16.2%和10.9%;生物炭、有机肥、饼肥与氮磷钾化肥配施均使土壤速效氮、磷、钾含量增加,生物炭处理降低土壤容重、增加土壤总孔隙度效果较为显著;生物炭、有机肥、饼肥与氮磷钾化肥配施较不施肥显著增产,较氮磷钾化肥处理分别增产11.7％~13.3%、8.8%~8.1%和4.4%~8.7%。【结论】 应用1 hm²施用生物炭1 500 kg 或有机肥1 500 kg配施化肥N 120 kg、P₂O₅75 kg、K₂O 75 kg施肥方式。