土壤团聚体有机碳研究进展

土壤有机碳是衡量土壤肥力的重要指标,对于促进土壤养分循环、增加养分有效性有重要作用。土壤团聚体是土壤的重要组成部分,是组成土壤结构的最小单元,受到自然因素和人为因素的影响,其形成转化过程与土壤固碳过程息息相关,因而研究团聚体和有机碳的关系及团聚体有机碳影响因素对于土壤结构的改善和土壤质量的提升具有重要意义。本文通过对文献的总结,明晰了土壤团聚体和有机碳的关系,阐述了土壤类型、施肥方式、土地利用和矿区复垦对土壤团聚体有机碳的影响,并从生物质炭的长期定位研究和复垦矿区的土壤修复两方面对土壤团聚体有机碳的研究进行展望,研究结果可为合理的农业生产提供科学依据。     

揉碎玉米秸秆螺旋-气力耦合输送装置设计

为解决揉碎玉米秸秆螺旋输送过程中的生产率低、功耗大、易堵塞及机件磨损严重等问题,该文设计了一种螺旋-气力耦合输送装置,并以揉碎玉米秸秆为原料开展了试验研究。螺旋-气力耦合输送装置主要由螺旋输送装置和气力辅助输送系统组成。其中气力辅助输送系统主要由喷射角度可调的Y型喷嘴座、喷嘴、最大出气压力为1.6 MPa的空气压缩机、直径为10 mm的PPR(polypropylene random)管和15°弯管及压力表等组成。螺旋输送装置主要由机壳、螺旋叶片和中心轴等组成,其关键参数为:螺旋叶片外径为250 mm,中心轴直径为60 mm,螺距为335 mm,螺旋槽用U型机壳。以比功耗、轴向推力、螺旋叶片及机壳各部位所受压力作为输送性能指标,对施加气流前后各部位所受压力进行测试。结果表明,当螺距为335 mm、螺旋轴转速为100 r/min、喂入量为70 kg/min、气流速度为10～50 m/s时,随着气流速度的增大,输送装置的比功耗先减小后增大。当气流速度为20 m/s时比功耗最小,为10.78 W/kg,比无气流时的比功耗减小了8.3%,轴向推力、叶片和机壳各部位所受压力随着气流速度的增大而减小,且均小于不加气流时的值。     

辽河平原玉米田不同施肥下的土壤氨挥发特征

【目的】通过不同施肥措施对氨气排放贡献的研究,获得辽河平原化肥施用本地化的氨排放因子,为大气环境和生态等领域的相关研究提供参考借鉴。【方法】于2018年5—10月在沈阳农业大学试验基地开展不同施肥措施下的氨气排放的大田试验,以基肥施树脂包衣缓释化肥、拔节期追施尿素为常规施肥方式,设置无氮处理（T0）、常规施肥减半（T1）、常规施肥+生物炭（T2）、常规施肥一次性施入（T3）、常规施肥（T4）5个处理。采用通气法在玉米全生育期内定时收集氨气,利用流动分析仪检测计算氨排放通量,同时测定土壤铵态氮含量。【结果】施基肥后氨挥发速率呈现双峰趋势,各处理分别于施基肥后第1—2天或第5—7天达到氨挥发速率最大值,施基肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥减半（T1）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥（T4）>无氮处理（T0）;施追肥后各处理均于第1—2天达到氨挥发速率最大值,追肥后各处理氨挥发速率最大值表现为：常规施肥（T4）>常规施肥+生物炭（T2）>常规施肥减半（T1）>常规施肥一次性施入（T3）>无氮处理（T0）。氨挥发损失累积量表现为常规施肥+生物炭（T2)>常规施肥（T4）>常规施肥一次性施入（T3）>常规施肥减半（T1）>无氮处理（T0）。各时期各处理间的土壤铵态氮含量差异并不显著,但土壤铵态氮含量和同时期土壤氨挥发速率呈现出相似的变化趋势,施追肥后两者的变化趋势比施基肥后更加相似。由于T1、T2、T4追肥期施尿素,尿素释放铵态氮比缓释化肥更加迅速,同时氨挥发也相对较快。整体来看,减少50%施氮量,氨挥发损失累积量只减少20%。各处理间生长季内氨挥发损失累积量差异显著,常规施肥+生物炭（T2）的氨挥发损失累积量最多,在施氮量相同的情况下,加施生物炭氨挥发损失累积量增加22%。全生长季施氮量相同的情况下,一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥的措施比以尿素作为追肥的措施的氨挥发累积量减少12%。【结论】氨挥发随着施氮量增加呈现边际递减效应。生物炭促进了农田氨挥发,玉米秸秆生物炭呈碱性,导致了氨挥发累积量的增加,但其具有孔隙度和比表面积大、吸附效果强的特点,可改良土壤和减少其他温室气体。一次性施入缓释化肥而不采取尿素追肥显著降低了氨挥发。     

生物炭连续施用对农田土壤氮转化微生物及N2O排放的影响

【目的】研究连续添加生物炭6年后对农田土壤氮转化相关微生物功能基因的影响,揭示生物炭影响作物产量和N₂O排放的微生物学机制,并为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】通过在潮土农田设置0（BC0,对照)、2.25（BCL,低量）、6.75（BCM,中量）和11.25 t·hm^-2（BCH,高量）4个秸秆生物炭量处理的田间定位试验,采用田间观测、化学分析、荧光定量PCR（qPCR）技术,系统研究施用生物炭对氧化亚氮（N₂O）排放、氨单加氧酶（amoA）、亚硝酸还原酶（nirK、nirS）、氧化亚氮还原酶（nosZ）基因丰度及夏玉米产量的影响。【结果】与对照BC0处理相比,施用生物炭可显著提高夏玉米籽粒产量,且BCM处理籽粒产量达到最大值10 811 kg·hm^-2,显著降低夏玉米生育期N₂O累积排放量,并以BCM处理减少N₂O排放效果最优。研究还发现,在夏玉米多个生育时期,与对照比较,生物炭施用可以显著提高耕层土壤无机氮储量和土壤含水量。此外,随着生物炭施用量增加,土壤氨氧化古菌（AOA）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期均表现为先上升后下降趋势,且两个时期均以BCM处理最高,而氨氧化细菌（AOB）基因拷贝数在夏玉米大喇叭口期和成熟期分别为BCH处理和BCM处理最高。与对照相比,中、高量生物炭施用（BCM、BCH处理）可显著提高夏玉米大喇叭口期和成熟期土壤反硝化作用功能相关基因（nirK、nirS、nosZ）拷贝数。相关性分析表明,夏玉米成熟期土壤N₂O排放通量与土壤硝态氮、土壤含水量、AOA、AOB、nirK、nirS、nosZ呈显著负相关关系。【结论】施用生物炭通过增加土壤微生物氮转化功能基因丰度进而降低土壤N₂O排放,通过增加土壤耕层无机氮储量和土壤水分含量进而提高作物产量,并以中等用量（6.75 t·hm^-2）施用效果最优。     

生物炭对砒砂岩与沙复配土壤理化性状及辣椒生长的影响

为探究生物炭对砒砂岩与沙复配土壤肥力提升和作物生长的影响。通过盆栽试验,研究不同添加量的生物炭对辣椒生物学性状、产量以及复配土壤理化性状的影响。结果表明:复配土比例为1∶1时,A2处理使茎叶鲜质量、干质量增加81.4%、80.5%,单果长、单果茎粗增加15.1%、21.0%,土壤有效磷含量增加11.08 mg·kg-1,对土壤pH和全盐量影响不大。复配土比例为1∶2时,B2处理下果实鲜质量、干质量增加39.7%、40.2%,茎叶鲜质量、干质量增加28.1%、29.5%、根鲜质量、干质量增加35.0%、22.0%,单果长、单果茎粗分别增加12.1%、13.0%,单株结果数增加119.8%,产量最高且土壤pH和盐分变化不大。复配土为1∶5时,添加生物炭对辣椒生长发育和产量积累产生抑制。因此,该试验条件下,建议1∶1和1∶2的复配土生物炭添加量为2%,1∶5的复配土不建议施用生物炭。     

不同作物秸秆腐解液对节节麦种子萌发和幼苗生长的影响

节节麦(Aegilops tauschii Coss.)作为麦田恶性杂草之一,给中国小麦生产带来了严重的经济损失。为探究农作物秸秆在节节麦生态防治方面的作用,本试验采用了滤纸培养皿法和小杯法研究了不同浓度的玉米、油菜、水稻秸秆及稻壳腐解液对节节麦种子萌发率、发芽指数及幼苗根长、苗高和干重5项生物指标的影响。结果表明,当浓度为6.25 mg/mL时,玉米、油菜秸秆腐解液对节节麦幼苗干重表现为促进作用,对其他测定指标均为抑制作用。稻壳腐解液除了对根长具有抑制作用外,对其他指标均具有促进作用。水稻秸秆腐解液对5项指标均具有促进作用。当浓度大于50 mg/mL时,4种秸秆腐解液对5项指标均具有抑制作用,且随着浓度的增加,抑制作用增强。总体来说,作物秸秆腐解液对节节麦的化感作用强弱依次为玉米秸秆、油菜秸秆、稻壳、水稻秸秆,且对根的化感作用尤为明显。     

生物炭对酸化茶园土壤性状和真菌群落结构的影响

为探讨生物炭长期施用对酸化茶园土壤改良和真菌群落结构的影响,分析了按生物炭用量0、2.5、5、10、20、40 t·hm^-2施用5年后的茶园土壤性状和真菌群落结构变化。结果表明,施用生物炭5年后的茶园土壤pH提高了0.16~1.11,可溶性有机碳含量提高了52.6%~92.3%,而铵态氮和硝态氮含量以10 t·hm^-2处理最高。施用生物炭5年后的土壤性质变化,进一步影响了真菌群落结构,表现为Chao指数、ACE指数和Shannon指数随生物炭用量增加呈先增加后降低的趋势;提高生物炭施用量对茶园土壤次要作用的真菌（LDA值<3.50）丰度的增加效果高于优势真菌（LDA值>3.50）的效果,其中被孢霉属、木霉属、毛壳菌属的相对丰度增加,黑盘孢属的相对丰度降低。     

几种秸秆基质对辣椒生长及果实品质的影响

菊芋是青海高原的特色经济作物,地上部秸秆生物量大,为解决其综合利用问题,将发酵完全的菊芋、小麦、油菜及玉米的秸秆复配羊粪、商品基质土、蛭石和珍珠岩作为辣椒的栽培基质,采用槽式无土栽培,通过对辣椒不同时期生长情况的监测来分析作物秸秆对辣椒生长、品质及产量的影响。结果表明,添加作物秸秆对辣椒生长、品质及产量都有正向影响,尤其是添加了菊芋秸秆的栽培基质在株高、茎粗、株幅等生长指标中都优于对照,果实的可溶性总糖、维生素C含量也都高于其他处理,有效增加了辣椒生物量,提升了果实品质,并且辣椒产量较对照增加了3%~5%。综合试验结果,添加菊芋秸秆可以提高辣椒的生物量、果实品质和产量。     

油-棉连作棉田油菜秸秆覆盖对棉田杂草发生及土壤杂草种子库的动态影响

在安徽省沿江棉区开展了油菜秸秆覆盖对棉田杂草发生、棉花生长及土壤杂草种子库影响的研究。结果表明,随着油菜秸秆覆盖量的增加,对棉田杂草的抑制效果增强。与未覆盖秸秆且不除草处理相比较,7000Kg/hm²秸秆覆盖量处理棉花单株铃数和子棉产量显著提高。7000Kg/hm²秸秆覆盖量处理在覆盖后30d、60d和120d逐步减少0-20cm土层杂草种子库密度,与全程除草剂处理较一致；随着覆盖量减少,对0-20cm土层杂草种子库密度降低幅度减小。全程除草剂处理降低0-5cm土层杂草种子库多样性,而油菜秸秆覆盖则可能增加0-5cm土层的杂草种子库多样性。3500Kg/hm²覆盖量+秸秆覆盖30d后喷施除草剂处理的抑草效果和增产效果与全程除草剂处理一致。因此,在安徽省沿江棉区油-棉连作棉田推荐使用3500Kg/hm²油菜秸秆覆盖量+秸秆覆盖30d后喷施除草剂。     

水稻均衡营养肥对杂交稻生长发育的影响及养分吸收特性

研究了水稻均衡营养肥对杂交稻生长发育的影响及养分吸收特性,以为精准施肥及秸秆还田养分循环利用提供必要的科学参数。结果表明,水稻均衡营养肥处理的株高、总粒数、实粒数、结实率、穗质量和产量均高于常规施肥处理,稻谷中的总钾、S~(6+)和Fe~(2+)含量均高于常规施肥处理,但总磷、Ca~(2+)和Mg~(2+)的含量低于常规施肥处理,总氮含量则基本相同;常规施肥处理的秸秆中总氮、总钾、Mg~(2+)和S~(6+)含量均高于水稻均衡营养肥处理,总磷、Ca~(2+)和Fe~(2+)含量基本相同。均衡营养肥处理氮、磷、钾利用率分别为67.8%、60.0%和95.5%,农民常规施肥处理分别为32.3%、86.0%和100%。可见,水稻均衡营养肥能均衡的为杂交稻生长提供必需的养分,大幅度提高肥料利用率。