秸秆颗粒还田对土壤养分和冬小麦产量的影响

为明确秸秆颗粒还田在农业生产中推广应用的可行性，在山东省冬小麦-夏玉米一年两熟种植区通过田间微区试验，研究了秸秆不还田（CK）、常规粉碎还田（CCSI）和秸秆颗粒还田（GSI）对耕层土壤养分含量、冬小麦群体茎蘖数、旗叶净光合速率、叶绿素含量、干物质积累及分配和小麦产量的影响。结果表明：与CK和CCSI处理相比，GSI处理显著提高土壤有机质、碱解氮和有效磷的含量；增加基本苗和分蘖成穗率，显著提高有效穂数13.23%和16.64%。同时，GSI处理显著提高灌浆期叶面积指数、旗叶叶绿素含量和净光合速率，改善开花后旗叶光合性能，促进地上部干物质积累及其向籽粒的转运。与CK和CCSI处理相比，GSI处理的开花后干物质向籽粒的转运量显著提高19.65%和14.75%，籽粒产量显著提高9.69%和10.71%。相关分析表明，穗粒数和千粒重对产量影响不显著，有效穂数的提高是秸秆颗粒还田增产的主要原因。因此，秸秆颗粒还田可作为一种安全有效的还田方式，在农业生产中推广应用。  

秸秆颗粒化高量还田快速提高土壤有机碳含量及小麦玉米产量

针对黄淮海地区秸秆还田难度大不利于土壤快速培肥的问题,探讨秸秆颗粒化高量还田快速提高土壤有机碳的可行性。采用2a的田间定位试验,设置秸秆不还田(CK)、秸秆颗粒12 000 kg/hm~2(KL1)、秸秆颗粒36 000 kg/hm~2(KL3)、粉碎秸秆12 000 kg/hm~2(FS1)、粉碎秸秆36 000 kg/hm~2(FS3)5种用量30～40 cm还田处理,研究了颗粒化秸秆高、低量还田对土壤有机碳、养分元素比例平衡以及小麦-玉米产量的影响。结果表明,秸秆还田2a内对20～40、40～60 cm土层有机碳含量影响显著,其中FS1提升幅度最低,分别为7.2%(20～40cm)、5.9%(40～60cm),KL3提升幅度最高,分别为12.3%(20～40 cm)、11.1%(40～60 cm)。与粉碎还田相比,秸秆颗粒化还田能在还田1a显著提高土壤有机碳含量,KL3较FS320～40、40～60 cm土壤有机碳分别提高1.7%、1.3%,KL1较FS120～40、40～60 cm分别提高0.8%、0.7%。另外,高量还田具有大幅提高有机碳的优势,FS3较FS1分别提高20～40 cm土壤有机碳1.7%～3.9%、40～60 cm土层有机碳0.7%～3.8%,KL3较KL1分别提高20～40 cm有机碳2.4%～4.7%、40～60 cm土层1.3%～5.1%。秸秆颗粒高量还田(KL3)在各生长季均具有较高的有机碳累积速率,且总体均值最高。秸秆颗粒化高量还田能在一定程度上提高土壤碳氮比(RCN)、碳磷比(RCP)、碳钾比(RCK),促使土壤养分比向高肥力方向转化。该试验中秸秆颗粒化高量还田连续4个生长季增产4.57%、11.40%、10.87%、8.87%,增产效果显著。综上可见,秸秆颗粒36000kg/hm~2深埋还田最有利于黄淮海地区土壤有机碳的提高,在解决土壤"碳饥饿"等问题、保障农业可持续发展上具有重要意义。  

秸秆还田对黑土亚表层微生物群落结构的影响特征及原因分析

为明确切碎秸秆与秸秆颗粒对黑土亚表层土壤微生物群落结构的影响效应，从而评价不同秸秆还田方式对亚表层的培肥效果，该研究于2016-2018年在东北黑土区进行一次性玉米秸秆深埋还田试验，设置切碎秸秆低量（QS1）、切碎秸秆高量（QS5）、秸秆颗粒低量（KL1）与秸秆颗粒高量（KL5）4种秸秆还田处理，并与秸秆不还田（CK）进行对比，于每年玉米收获季对土壤理化指标及微生物菌群结构进行监测。结果表明，1）秸秆还田第1年，切碎秸秆处理显著提高土壤总磷脂脂肪酸含量及真菌摩尔百分数，其高量处理较CK最高增加71.0%和120.5%，而秸秆颗粒处理对细菌、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的摩尔百分数增幅更显著，其高量处理最高增加41.6%、29.7%和26.3%；还田第2年高量处理显著提高各菌群磷脂脂肪酸含量，且切碎高量处理的真菌摩尔百分数含量显著高于颗粒高量处理21.0%；还田第3年仅高量处理下的菌群结构有显著分异。2）还田初期切碎秸秆处理显著提高真菌：细菌比值，而低量还田则对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比有提高，随还田时间的增加，高量还田比值提高更显著，利于长期维持生态系统稳定性。3）秸秆高量还田可显著改变土壤理化因子水平，这是导致微生物群落结构分异的重要原因，其显著影响因子随还田年限而更替：第1年，土壤容重、酸碱度、全氮和碳氮比为显著（P<0.05）影响因素；第2年，土壤含水量、有机碳、碳氮比和土壤容重为极显著影响因素（P<0.01）；第3年仅有机碳为显著因素（P<0.05）。切碎秸秆高量还田处理微生物群落结构分布与CK区分最为明显，对土壤真菌群落的调控能力更强，更适宜于东北黑土亚表层肥力的提升。  

助剂对聚乙烯醇缩甲醛机械性能及负压渗水性能的影响

为了提高新型负压渗水材料聚乙烯醇缩甲醛(polyvinyl formal,PVFM)的机械性能,该试验在先前制备聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料的基础上添加SiO2粉末、高岭土、硅油、硅油+SiO2粉末、硅油+高岭土5种助剂,运用机械发泡法制得5种聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料管,与不添加助剂的聚乙烯醇缩甲醛泡沫塑料管(CK)比较,检测了其基本物理性能、机械性能、负压渗水性能、孔隙结构等指标.结果表明,除SiO2粉末外,其余4种助剂均能改善PVFM的外观质量,使之表面光滑细腻;这5种助剂会降低PVFM负压渗水材料的吸水倍率,提高表观密度、真密度、孔隙率,其中加入高岭土能够在保证较高吸水倍率的同时显著(P<0.05)增大孔隙率;硅油+SiO2粉末、硅油+高岭土2种混合助剂能够显著(P<0.05)提高PVFM负压渗水材料的机械性能,其中硅油+SiO2粉末对其硬度的提高幅度高达62.5%,对拉伸强度的增幅高达51.9%,硅油+高岭土对其断裂伸长率的增幅高达33.5%;加入助剂能显著(P<0.05)提高PVFM的发泡点值,硅油+高岭土使增幅达70.7%;但几种助剂的加入并未提高PVFM的累积入渗量及渗水速率,仅在较低负压(-10 kPa)下加入SiO2粉末能使PVFM的累积入渗量增加;5种助剂的加入均能使PVFM孔隙结构变得更加均匀致密,其中加入硅油+高岭土后孔隙最为均匀细小,气泡极少.总体而言,混合助剂的两个处理均能提高PVFM的外观质量、发泡点值和机械性能,其提高幅度不同程度地高于单一助剂,而SiO2粉末可以较好地提高-10 kPa下PVFM的累积入渗量和渗水速率,此研究为高分子型负压渗水材料的改良提供方向.  

洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR的克隆及生物信息分析

本研究采用PCR方法克隆了洋葱伯克霍尔德氏菌CAS19嗜铁素合成相关基因cepR，并对cepR基因编码蛋白的结构和功能进行生物信息学分析和预测。同源性分析表明，CAS19的cepR核苷酸序列与Burkholderiacepacia LMG1222cepR基因的同源性为99％；cepR基因全长768bp，包含一个完整的231bp的开放阅读框架，编码239个氨基酸；该基因编码蛋白分子量为26．59kD，理论的等电点为5．55，含有一个LuxR型HTH结构域，在氨基酸残基的不同区域分布有酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、酪氨酸激酶磷酸化位点、N-肉豆蔻酰化位点和N-糖基化位点，还有一个明显的跨膜结构。本研究结果将为洋葱伯克霍尔德氏菌嗜铁素合成相关研究提供调控基因信息和参考依据，并为其进一步开发和利用奠定基础。  

基于Illumina测序技术挖掘Bt杀虫基因资源

苏云金芽孢杆菌作为应用最为广泛的生物农药,已经成为化学合成农药必要的补充或替代品,其杀虫蛋白基因已成功的应用到转基因抗虫作物中。本文基于海南五指山和吊罗山热带原始雨林区土壤样品筛选分离的Bt菌株资源,利用第二代测序技术Illumina对分离的特异Bt菌株的杀虫基因进行全面分析,鉴定出新型Bt杀虫蛋白基因25个,其中包括5个新型的营养期杀虫蛋白基因（vip）和3个新型cyt基因。本研究表明第二代DNA测序技术可以高效用于挖掘Bt杀虫基因资源,而获得的新型杀虫蛋白基因将进一步丰富我国能够应用的杀虫基因种类。  

稻瘟病菌T-DNA插入的突变表型分析

PCR技术检测28个形态发育和致病性相关T-DNA插入突变体，结果所有突变体均含磷酸转移酶基因序列。对这些突变体展开进一步生物学性状观察，发现15个颜色异常，8个菌落生长缓慢，2个分生孢子形态异常，2个附着胞形态异常，3个不能形成附着胞。致病性测定结果，9个突变体完全不能导致抗瘟（C101）和感瘟（日本晴）水稻苗致病，病害级别均为0级。用标准菌株1528和P131测定突变体有性世代的形成能力，结果发现， Y34-0211、Y34-1469和Y34-0635 3个突变体完全丧失产生有性世代的能力。  

粉碎与颗粒秸秆高量还田对黑土亚耕层土壤有机碳的提升效应

针对东北黑土亚耕层有机碳匮乏，且秸秆体量大、利用困难的问题，于2015~2018年开展田间定位实验，以秸秆不还田为对照（CK），探究粉碎秸秆（FS）与秸秆颗粒（KL）处理下1（15t hm-2）、3（45 t·hm-2）、5（75 t·hm-2）倍量的深埋还田对土壤有机碳含量、有机碳结构以及土壤养分比例的影响，旨在通过“变废为宝”促进黑土地可持续发展。结果表明：1）秸秆还田对20~40 cm土壤亚耕层有机碳提升效果显著，随着秸秆倍量的增加，亚耕层土壤有机碳在2%~20%（1a）、5%~27%（2a）、1%~18%（3a）之间变化，高倍量还田优势显著；秸秆还田2a土壤有机碳增长率最高，表明还田第2年是有机碳的主要积累时期，且秸秆倍量是影响有机碳变化更重要的因素。2）秸秆还田3年后，FS5处理的脂化度较高而KL5处理的芳香度较高，粉碎秸秆高量还田更易促进烷基碳链型有机碳合成，而KL5处理易促进芳香烃类有机碳合成。3）高量还田后亚耕层土壤碳氮比与碳磷比增幅>10%，碳钾比增幅>20%，且秸秆颗粒还田对养分元素比例的提高具有短期快速效应，而粉碎秸秆具有长期缓释效应。综上，秸秆高量深埋还田显著提高亚耕层土壤有机碳含量，平衡碳与氮、磷、钾养分元素比例关系，是增厚培肥黑土层以及解决东北秸秆还田问题的可行方法。  

玉米秸秆颗粒还田对土壤有机碳含量和作物产量的影响

为改进麦玉轮作区秸秆还田方式,推进秸秆资源高效利用,快速提升土壤质量,以秸秆不还田为对照(CK),通过连续3年田间微区试验,研究了等量玉米秸秆粉碎还田(CCSI)和颗粒化还田(GSI)对0～20 cm和20～40 cm土层土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)和作物产量的影响。结果表明:与CK相比,GSI和CCSI两种秸秆还田方式均能提高SOC和DOC含量,但主要集中在还田后1.5年内,还田后1.5～3年处理间无显著差异。在秸秆还田处理中,GSI处理能快速提高SOC和DOC含量。在还田当年,GSI处理0～20 cm土层SOC和DOC的平均含量较CCSI处理提高6.59%和3.00%,20～40 cm土层分别提高17.36%和12.65%,且两土层DOC/SOC也显著高于CCSI处理,但随着还田后时间延长,CCSI和GSI处理间差异逐渐缩小,还田后1.5年两者无显著差异。此外,GSI处理利于提高作物产量,且在还田当年增产效应更加突出。与CK和CCSI处理相比,GSI处理还田当年小麦产量分别提高9.80%和10.82%,玉米产量分别提高9.54%和3.45%。进一步分析发现,2013—2016年GSI处理虽然增加了经济投入,但由于具有更高的籽粒产量,最终获得较高的年均净利润,分别比CK和CCSI处理提高10.09%和3.24%。研究表明,秸秆颗粒还田较常规粉碎还田能快速提高SOC和DOC含量,促进当季作物增产,获得较高的经济效益。