耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响

为明确耕作方式和秸秆覆盖对旱地麦豆轮作下小麦籽粒产量、蛋白质含量和土壤硝态氮残留的影响,2014年10月-2016年6月,利用设置在豫西典型旱作区的麦豆轮作栽培模式长期定位试验,选取传统翻耕、翻耕覆盖、旋耕和旋耕覆盖4个处理,比较了小麦氮素吸收利用、籽粒产量、蛋白质含量以及土壤硝态氮残留量。结果表明,与翻耕相比,旋耕不影响小麦产量,但花后氮素积累量、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量分别降低60.0%、8.6%和13.0%,而成熟期0~200 cm土层硝态氮残留量显著提高28.6%。同一耕作方式下,秸秆覆盖较无覆盖不仅显著提高了穗数、穗粒数、千粒重和收获指数,还提高了拔节前和开花后的氮素积累量,促进了营养器官氮素向籽粒中转运,从而使翻耕覆盖的籽粒产量、氮素吸收效率、籽粒蛋白质含量和蛋白质产量较翻耕分别提高11.5%、13.5%、7.4%和21.3%,旋耕覆盖较旋耕也分别提高23.0%、39.5%、12.8%和38.5%。在试验进行7年后的小麦成熟期,翻耕覆盖0~200 cm土层硝态氮残留量较翻耕降低31.3%,旋耕覆盖较旋耕也降低51.4%。因此,秸秆覆盖不仅可提高旱地麦豆轮作下小麦产量、蛋白质含量和氮素吸收效率,还能降低土壤硝态氮的残留量,是兼顾旱地小麦高产优质和环境友好生产的有效途径,尤其以旋耕覆盖效果突出。     

Amino acid profiles of rumen undegradable protein: a comparison between forages including cereal straws and alfalfa and their respective total mixed rations

Optimizing the amino acid (AA) profile of rumen undegradable protein (RUP) can positively affect the amount of milk protein. This study was conducted to improve knowledge regarding the AA profile of rumen undegradable protein from corn stover, rice straw and alfalfa hay as well as the total mixed ratio diets (TMR) based on one of them as forage source [forage‐to‐concentrate ratio of 45:55 (30% of corn stover (CS), 30% of rice straw (RS), 23% of alfalfa hay (AH) and dry matter basis)]. The other ingredients in the three TMR diets were similar. The RUP of all the forages and diets was estimated by incubation for 16 hr in the rumen of three ruminally cannulated lactating cows. All residues were corrected for microbial colonization, which was necessary in determining the AA composition of RUP from feed samples using in situ method. Compared with their original AA composition, the AA pattern of forages and forage‐based diets changed drastically after rumen exposure. In addition, the extent of ruminal degradation of analysed AA was not constant among the forages. The greatest individual AA degradability of alfalfa hay and corn stover was Pro, but was His of rice straw. A remarkable difference was observed between microbial attachment corrected and uncorrected AA profiles of RUP, except for alfalfa hay and His in the three forages and TMR diets. The ruminal AA degradability of cereal straws was altered compared with alfalfa hay but not for the TMR diets. In summary, the AA composition of forages and TMR‐based diets changed significantly after ruminal exposure, indicating that the original AA profiles of the feed cannot represent its AA composition of RUP. The AA profile of RUP and ruminal AA degradability for corn stover and rice straw contributed to missing information in the field.     

稻草与牛粪混合腐解的最佳配比筛选

【目的】以腐殖质组成特征为评价依据,筛选稻草与牛粪混合腐解的最佳配比,为两类农业固体废弃物的资源化应用提供参考。【方法】以稻草和牛粪为材料,采用室内培养法,研究稻草与牛粪质量比为10∶0(Rs),9∶1(Rd1),7∶3(Rd2),5∶5(Rd3),3∶7(Rd4),1∶9(Rd5)和0∶10(Dm)混合腐解90 d,各处理水溶性物质(WSS)、可提取腐殖酸(HE)、胡敏酸(HA)、胡敏素(Hu)组分的有机碳含量(依次表述为C_(WSS)、C_(HE)、C_(HA)、C_(Hu)),以及胡敏酸碱溶液E_4/E_6、腐殖化系数(C_(HA)/C_(FA))的动态变化,筛选稻草与牛粪腐解的最佳配比。【结果】与0 d相比,在腐解完成(90 d)后,各处理C_(WSS)含量均有不同程度降低,相比于稻草,牛粪腐解后更易促进微生物对C_(WSS)的利用,使其下降86.2%;Rd2和Rd5处理使物料C_(HE)含量分别增加10.2%和28.6%,其余处理C_(HE)均有不同程度消耗;与0 d相比,腐解完成后,Rd1、Rd3和Dm处理均有助于C_(HA)的积累,其中牛粪腐解更易促进C_(HA)的形成,使其增加30.5%。在各处理下,物料HA分子均先发生降解、脂族化,而后逐渐缩合、芳香化,但HA分子结构仍趋于简单;在促进HA分子脂族化方面,Rd4处理的优势最大,而Dm处理更有利于HA结构的稳定。Rd3处理在促进腐殖质品质方面的贡献最大,其次为Rd1处理,Dm和Rs处理次之,但Rd2和Rd5处理不利于腐殖质品质的改善;Rs、Rd1、Rd2、Rd3和Rd4处理在腐解过程中更有利于C_(Hu)的分解,且Rd3处理的优势最大,使C_(Hu)含量下降91.0%,而牛粪比例≥90%更有助于C_(Hu)的累积。【结论】稻草与牛粪按照质量比5∶5混合腐解,易促进C_(Hu)的分解和C_(HA)的积累,利于腐殖质品质提升。     

秸秆还田对麦玉系统土壤有机碳稳定性的影响

为揭示不同秸秆还田量对华北小麦-玉米轮作系统土壤有机碳官能团结构及稳定性的影响,研究了秸秆还田5 a后土壤有机碳官能团结构、团聚体组成及有机碳含量、活性有机碳含量、土壤铁离子的变化。田间实验设置4个处理:秸秆不还田作为对照(CK)、秸秆1/3还田(S1)、秸秆2/3还田(S2)、秸秆全部还田(S3)。采用常规方法测定土壤理化性质、粒径、铁离子及土壤微生物量碳含量,13C核磁共振波谱技术(NMR)检测分析土壤有机碳官能团结构。结果表明:秸秆还田5 a后,土壤总有机碳(TOC)、2mm与2.00～0.25 mm团聚体有机碳、可溶性有机碳(DOC)、易氧化态碳(EOC)和微生物量碳(MBC)含量,均随还田量增加而逐渐增加,且不同处理增加量不同,与CK相比,S3处理显著增加了这些有机碳的含量(P0.05)。各处理土壤有机碳以烷基碳与烷氧基碳为主,其次是芳香碳与羰基碳,秸秆还田增加了烷氧基碳、羰基碳(易分解碳组分)含量,降低了烷基碳和芳香碳(难分解碳组分)含量,与CK相比,S3处理显著增加烷氧基碳含量(P0.05)而显著降低了芳香碳含量(P0.05)。与CK相比,S2、S3处理也显著降低了有机碳的芳香度、疏水碳/亲水碳、烷基碳/烷氧基碳比值(P0.05),而对脂族碳/芳香碳影响不明显。与CK相比,S3处理显著增加了2.00 mm团聚体组分,增加了2.00～0.25 mm组分,而降低了0.25～0.053 mm组分和显著降低了0.053 mm组分(P0.05)。秸秆还田对土壤游离铁、活性铁、螯合铁含量的影响不明显。有机碳官能团组成与土壤因子间的冗余分析表明土壤TOC、MBC含量、团聚体组分、铁离子的改变是导致不同处理间有机碳官能团结构存在差异的重要原因。综上所述,由于短期秸秆还田增加了活性有机碳含量、易分解有机碳组分,减少了难分解有机碳组分,降低了微团聚体物理保护作用,改变了微生物活性和铁离子络合作用,在一定程度上降低了土壤有机碳稳定性,可能导致麦玉复种系统土壤碳排放水平的增加。     

谷子秸秆剪切力与其饲料营养特性变化规律及相互关系

为探究谷子秸秆力学性质与其饲料特性的变化规律及相互关系，选用谷物完熟期的谷子秸秆，将其分为5段（近根部、中下部、中部、中上部、上部）并每隔7 d进行秸秆节间、茎节力学性质（剪切、压缩）和饲料特性（形态指标、营养成分）测定。试验结果表明：谷物完熟后，随着时间的推进，秸秆节间、茎节剪切力、抗压强度、干物质含量、纤维素含量、半纤维素含量和木质素含量总体上呈增大趋势，而秸秆含水率、当量直径、横截面积、线性密度和粗蛋白含量总体上呈减小趋势。谷子秸秆单位直径剪切力与含水率和线性密度呈负相关关系（R2≥0.903），与其干物质、纤维素、半纤维素和木质素含量呈正相关关系（R2≥0.845），与其粗蛋白含量无显著相关关系（P>0.05）。采收期内，谷子秸秆基部起秸秆剪切力至顶部逐渐增大，且剪切力与当量直径、横截面积呈正相关关系（R2≥0.916）。试验表明谷子秸秆饲料特性指标验证试验值与预测值相对误差不大于6.48%，预测模型合理。测量秸秆剪切力可用于预测其形态指标参数和营养成分含量，进而一定程度地反映秸秆饲用价值和反刍动物择食趋向。采收期内，谷子中部及以上秸秆单位直径剪切力显著小于其近根部（P<0.05），更适合饲用；且谷物完熟后，及时采收可避免秸秆饲用价值降低。该研究可为高效利用谷子秸秆资源提供参考。     

免耕和稻草还田对稻田土壤肥力和水稻产量的影响

为了明确稻草还田和免耕等保护性耕作措施对土壤肥力和水稻产量的影响,自2008年于广西大学农学院科研基地进行长期定位试验,设置免耕（NT）、免耕+稻草覆盖还田（NT-SMR）、常规耕作+稻草覆盖还田（CT-SMR）、常规耕作（CT）和常规耕作+稻草翻压还田（CT-SR）5个处理,于2018年水稻成熟期测定产量,水稻收获后分层（0~5、5~10和10~20cm）测定土壤肥力。结果表明,稻田不同土层肥力指标均存在显著性差异,总体上表现为0~5、5~10和10~20cm土层的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量依次下降。NT-SMR处理显著提高了0~5cm土层的有机碳、全氮、碱解氮和有效磷含量,但降低了土壤速效钾含量。在5~10和10~20cm土层,稻草还田处理的有机碳、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量均优于无稻草还田处理。水稻产量与土壤肥力呈显著正相关。2016年CT-SR处理水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了8.52%和7.99%,在晚季分别显著提高了12.12%和7.55%;2018年NT-SMR处理的水稻产量在早季分别比NT和CT处理显著提高了17.78%和10.30%,在晚季分别显著提高了13.88%和19.39%。因此,免耕和稻草还田能明显提高稻田耕作层土壤肥力,增加稻谷产量。     

滨海盐碱地棉花秸秆还田对土壤理化性质及棉花产量的影响

在滨海盐碱地定点设置连续3年棉花秸秆还田和未还田2个处理,研究其对0~60 cm土层土壤理化性质和棉花产量的影响。结果表明,连续3年棉花秸秆还田显著降低0~30 cm土层土壤容重和0~10 cm土层0.25 mm土壤微团聚体含量;显著提高0~10 cm土层5 mm土壤大团聚体含量。在0~20 cm土层,3年秸秆还田显著提高棉花播前和各生育阶段土壤有机质、硝态氮、铵态氮和速效钾含量,平均分别比对照提高13.45%、18.57%、22.80%和22.57%;降低土壤速效磷和含盐量,平均分别比对照降低18.29%和16.59%。在20~40 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均比对照提高37.20%和31.62%;显著降低土壤含盐量,平均比对照降低19.06%。在40~60 cm土层,3年秸秆还田显著提高土壤硝态氮和铵态氮含量,平均分别比对照提高38.26%和24.83%。3年棉花秸秆还田分别比未还田显著提高棉花籽棉产量11.57%、19.01%和13.24%和皮棉产量18.56%、19.78%和18.73%,但对棉花单铃重和衣分无显著影响。     

卧式香蕉秸秆粉碎还田机甩刀的设计与优化

甩刀是卧式香蕉秸秆粉碎还田机的重要工作部件,合理的结构和参数设计可改善整机的工作性能,减少机具振动,提高香蕉秸秆粉碎质量。通过应用Adams、Solidworks Simulation软件对刀辊进行模态仿真,对刀片的运动及受力进行理论分析,以确定刀片的最优的基本参数和排列方式。结果表明:刀片厚度为8mm、弯折角为1 3 0°时,刀片的变形量小,粉碎效果好;V字形排列方式能有效避免刀辊的共振,延长使用寿命。     

外源添加剂对黄贮小麦秸秆产甲烷潜力及微生物群落的影响

为探讨添加不同外源添加剂对黄贮小麦秸秆产甲烷潜力和微生物群落结构的影响,该研究以小麦秸秆为黄贮原料,添加乙酸(3‰ACE组)和异型发酵乳酸菌复合系(3‰MI1组,6‰MI2组),调整含水率至50%,黄贮65 d后,以黄贮小麦秸秆为厌氧发酵原料,探究发酵过程中的指标性质和微生物群落结构。研究发现黄贮预处理后,发酵系统中的初始挥发性有机酸中的乳酸和乙酸增加、甲烷含量增加、可溶性化学需氧量(sCOD)增加。添加了外源添加剂的ACE组、MI1组、MI2组的累积甲烷产量较干黄小麦秸秆(WS组)提高了4.7%～10.6%,而未添加添加剂的CK组的累积甲烷产量较WS组降低了9%。发酵系统中的主要优势细菌为Bacteroidetes、Firmicutes和Proteobacteria,优势古菌为甲烷鬃菌属Methanosaeta,黄贮预处理改变了发酵系统微生物的群落结构,促进了小麦秸秆的甲烷转化,为木质纤维素的沼气转化提供参考。