农田环境中农药残留比例型荧光传感系统研究

为监测农业环境中有机磷农药的残留，从种养源头管控农产品安全，基于锆离子和1,2,4,5-四（4-羧苯基）苯（H-4-TCPB）合成了蓝色荧光金属-有机框架材料（MOFs）Zr-TCPB，并与红色荧光量子点QDs组装成双荧光QDs@MOFs复合物，基于Zr-TCPB对有机磷农药特异性荧光淬灭效应，构建比例型荧光化学传感器系统，实现了有机磷农药的快速、灵敏、可视化检测。甲基对硫磷与对硫磷的检测限（LOD）分别为1.9μg/L和4.9μg/L，线性检测范围为0.005~2mg/L。研究表明，该荧光分析法能有效用于农业环境水样中甲基对硫磷及对硫磷的现场快速测定，甲基对硫磷回收率为93.23%~116.46%，平均相对标准偏差（RSD）为5.29%，对硫磷回收率为92.52%~107.83%，平均RSD为5.74%。该方法在环境样品农药残留快速监测方面具有巨大的应用价值。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应，采用土箱模拟试验，研究了水肥一体化滴灌条件下，生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下，盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程；铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势，在空间上的运移再分布特征较弱；硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征，受铵态氮硝化作用的多重影响，后期空间分布与铵态氮空间分布相似；生物炭通过提高土壤饱和导水率，增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围；腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度，同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时，还影响土壤氮素转化运移过程及其分布，这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

秸秆复合有机酿热物对大棚土壤环境的影响

为解决黑龙江省早春大棚土壤温度低及设施土壤环境恶化问题,以‘千禧’番茄为材料,研究秸秆+牛粪(NGH)、秸秆+马粪(MGH)、秸秆+羊粪(YGH)、单一秸秆(JG),以未进行反应堆技术为对照(CK),对早春大棚‘千禧’番茄土壤温度、土壤理化性状、酶活性及微生物群落结构的影响。结果表明,与对照相比,各处理降低了土壤pH,提高了土壤温度、土壤EC、碱解氮、速效钾、有机质含量及土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。经过秸秆生物反应堆处理的20 cm土层温度有明显的提升,其中秸秆+羊粪处理在反应启动后提升土壤温度效果最好;秸秆+羊粪(YGH)处理提高了土壤速效磷含量,是对照的2倍;秸秆+羊粪(YGH)处理土壤中4种酶活性均处于最高水平,分别比对照提高了91.9%、220%、18.5%、7.3%。各处理微生物多样性指数均显著高于对照,变化规律一致为秸秆+羊粪(YGH)>秸秆+牛粪(NGH)>秸秆+马粪(MGH)>秸秆(JG)>对照(CK);秸秆+羊粪(YGH)及秸秆+牛粪(NGH)处理对糖类、氨基酸类、酯类、醇类、胺类、酸类6类碳源的利用能力最强,显著高于其他处理和对照。应用主成分分析和聚类分析方法将大棚番茄土壤分为4个等级,秸秆+羊粪(YGH)处理为第一级,秸秆+牛粪(NGH)处理为第二级,秸秆+马粪(MGH)及单一秸秆(JG)处理为第三级,对照(CK)为第四级。应用秸秆复合有机酿热物生物反应堆促进了土壤环境的改善,以秸秆+羊粪(YGH)作为复合有机酿热物效果最佳。     

Straw mulching with fertilizer nitrogen: An approach for improving crop yield,soil nutrients and enzyme activities

Field experiments were conducted to study soil properties, soil enzymes activities, water use efficiency (WUE) and crop productivity after six years of soya bean straw mulching in the semi‐arid conditions of China. The experiment included four treatments: CK (Control), N (240 kg N ha^‐1), H (soya bean straw mulching at half rate 700 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1) and F (soya bean straw mulching at full rate 1,400 kg ha^‐1 with 240 kg N ha^‐1). Soil organic carbon (SOC), soil labile organic carbon (LOC), soil available N (AN), available P (AP) and enzyme activities were analysed after wheat harvesting in 2016 and 2017. Results show that straw amounts had positive effects on the soil fertility indices being higher for treatment F. The SOC, LOC, AN, AP and enzyme activities (i.e. saccharase, urease and alkaline phosphatase) were in the order of F > H > N > CK. High wheat grain yield and WUE were observed for F treatment. A total of six years mulching along with 240 kg ha^‐1 nitrogen fertilizer application is sufficient for wheat yield stability and improving soil properties except urease activities in the semi‐arid condition of China. However, the straw mulching amount should be further studied with minimum nitrogen fertilizer for an environment‐friendly and effective approach for improving the soil biological properties with adequate crop production on a sustainable basis in the semi‐arid region of China.     

PBAT生物降解地膜与加厚型塑料地膜降解性能及对番茄生长的影响

为筛选出易降解或易回收,对环境污染小,适宜在番茄生产中应用的地膜,研究了PBAT生物降解地膜与0.012 mm加厚型塑料地膜的差异性,以0.010 mm普通塑料地膜作为对照,对比了各种地膜的降解周期,以及对番茄生长和产量的影响。试验结果表明:在影响植株长势方面,3种地膜对番茄植株株高、茎粗、叶片数的影响差异不显著;在影响作物产量方面,覆盖0.012 mm地膜的番茄产量最高,其次是PBAT生物降解地膜,覆盖0.010 mm塑料地膜番茄产量最低;在地膜降解性能方面,PBAT生物降解地膜降解性能较强,0.012 mm加厚型塑料地膜韧性强,不易破碎,有利于后期回收利用,0.010 mm塑料地膜韧性差,不利于回收;建议生产中根据实际气候、土壤、作物等条件选择适宜的PBAT生物降解地膜或加厚型塑料地膜。     

苗期调控对晚播小麦产量及氮素利用的影响

针对冬小麦因播期推迟造成产量损失的问题,以2个不同分蘖能力的冬小麦品种中麦8号和航麦501为供试材料,研究苗期覆膜和补施氮肥对晚播小麦产量及氮素利用的影响。试验设置3个播期：10月5日适期播种（S0,对照）、10月15日适当晚播（S1）和10月25日过晚播（S2）。结果表明：随着播期推迟,小麦产量逐渐降低。晚播条件下,苗期覆膜和补施氮肥可调控冬小麦产量构成因素、农艺性状、茎蘖生长、成穗率以及氮素的吸收利用。综合而言,晚播条件下,覆膜和补施氮肥有利于提高小麦穗长、总小穗数及冬前群体数量;同时,覆膜可显著提高2个品种晚播条件下的分蘖成穗率和过晚播条件下的植株氮素积累量（PNA）及氮肥偏生产力（PFP）,增幅分别为46.4%~89.1%、12.7%~26.5%和19.5%~20.1%;补施氮肥在过晚播条件下有利于成穗率的提高,增幅为18.5%~34.7%。2种调控措施均有利于增加晚播小麦产量,增幅达1.4%~19.5%。但不同分蘖力的小麦对2种调控措施的响应存在差异。综合考虑产量及氮素利用等各方面因素,在晚播条件下,相比于补施氮肥,苗期覆膜更有利于提高晚播小麦产量,弥补晚播造成的产量损失,但在实际操作和节约生产成本方面,前者优于后者。     

氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响

以新疆膜下滴灌棉田为试材,研究氮磷减量与液体有机肥配施对膜下滴灌棉田土壤养分的影响。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);分别在蕾期、花期、成熟期采集0～20、20～40 cm土层土壤,测定土壤pH值、有机质、氮、磷、钾等有效养分含量。研究结果表明:(1)蕾期时,80%常规施肥配施高量黄腐酸、沼液有机肥显著降低了0～20 cm土层土壤pH值,并对提高土壤速效氮、速效磷含量效果最好。(2)花期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对提高0～20 cm土层土壤有机质、速效磷含量效果最好。(3)成熟期时,80%常规施肥配施高量沼液有机肥对降低0～20 cm土层土壤pH值、提高土壤有机质含量效果最好。综上所述,新疆滴灌棉田应用80%常规施肥配施高量沼液有机肥效果最好,是新疆滴灌棉田提高土壤肥力和肥料利用率的有效途径。     

垄畦覆膜种行覆土党参种苗移栽机的设计与试验

针对党参覆膜移栽无机可用的问题,结合西北黄土高原旱区党参垄畦覆膜、种行覆土抗逆栽培模式,设计了一种具有开沟、播苗、起垄、整形、覆膜、种行覆土功能的党参种苗移栽机。对样机关键部件进行了分析与设计,确定了尖角长翼型开沟器、整形镇压、膜上覆土等装置的结构及工作参数,解析了核心部件作业机理。田间试验表明,设计的垄畦覆膜、种行覆土党参种苗移栽机埋苗率为4.1%,露苗率为2.6%,栽植合格率为92.0%,栽植深度合格率为87.5%,膜边覆土厚度合格率为95.9%,膜边覆土宽度合格率为96.3%,生产率约为0.14 hm~2·h~(-1)。田间性能试验指标均达到国家和行业标准要求,试验结果满足设计要求。     

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。     

基于Meta分析评价秸秆覆盖对我国北方半干旱区不同生态区域小麦产量的影响

为了明确秸秆覆盖对我国北方半干旱区不同降雨量和积温条件下小麦产量的影响,利用Meta定量分析方法分析秸秆覆盖和不同秸秆覆盖量对我国北方半干旱区不同降雨量和积温条件下小麦产量的影响。以“半干旱区”、“秸秆覆盖”和“小麦产量”为关键词搜集、筛选并整理1970-2019年公开发表的相关文献,建立综合文献数据库。分析秸秆覆盖、不同秸秆覆盖量、不同年均降雨量和不同年均积温与小麦产量的关系。结果表明,秸秆覆盖可以增加北方半干旱区不同降雨量和积温区域的小麦产量,主要通过增加有效穗数使小麦平均增产12.77%;当秸秆覆盖量为6 000~9 000kg/hm ²时,小麦增产率最高,为14.49%（9.01%~20.52%,CI>95%）;当年均降雨量为200~400mm时,小麦增产率最高,为19.36%（9.86%~28.49%,CI>95%）;当年均积温为0℃~3 000℃时,小麦增产率最高,为19.56%（16.36%~22.39%,CI>95%）。此研究结果可为我国北方半干旱区不同降雨量和积温区域采用秸秆覆盖技术栽培小麦提供理论依据。