不同形态氮素对玉米秸秆腐解与养分释放的影响

为研究不同形态氮素对玉米秸秆腐解和养分释放的影响,采用尼龙网袋法进行室内堆腐试验,通过外源添加碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸钙、尿素和谷氨酸等不同形态氮素调节玉米秸秆C/N（25：1）,以不添加氮素处理为对照（CK）。结果表明,随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆质量残留率逐渐降低,谷氨酸、硫酸铵和碳酸氢铵均能促进玉米秸秆的降解,其中谷氨酸对玉米秸秆的促腐作用最强,腐解速率常数达到2.8×10^-2 d^-1。尿素对玉米秸秆腐解无明显影响,硝酸钙一定程度上减缓了玉米秸秆的腐解。玉米秸秆腐解过程中养分释放率呈钾>磷>氮的规律。随着培养时间的延长,添加不同形态氮素处理的玉米秸秆碳、氮、磷和钾素质量残留率逐渐降低。培养到180 d时,玉米秸秆残余物中碳、氮、磷和钾素残留质量分别是其初始质量的16.9%~24.8%、21.57%~51.27%、22.72%~59.00%和24.86%~54.48%,其中谷氨酸对玉米秸秆碳、氮和钾素释放促进作用最强,其释放速率常数分别为1.37×10^-2、7.15×10^-3 d^-1和5.62×10^-3 d^-1;而硫酸铵能够促进秸秆中磷的释放,其释放速率常数为7.94×10^-3 d^-1,高于CK处理（7.54×10^-3 d^-1）。研究表明,谷氨酸会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮和钾素的释放,硫酸铵会提高玉米秸秆的腐解速率与碳、氮、磷素的释放,碳酸氢铵会提高玉米秸秆的腐解速率与氮素的释放,尿素和硝酸钙会促进碳、氮、钾养分的释放,谷氨酸和硫酸铵的促腐效应高于其他形态氮素处理。从还田秸秆快速腐解和养分释放及高效利用角度考虑,秸秆还田后施用谷氨酸和硫酸铵效果最佳。     

我国东北地区有机肥资源分布特征与养分利用潜力分析

为了探究我国东北地区主要有机肥资源的区域分布特征及养分利用潜力,以国家统计局发布的农作物产量、畜禽饲养量等数据为基础,对黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古自治区部分地区2000—2020年秸秆及畜禽粪便的产量及氮磷钾养分含量进行整理分析,结合2020年该区域的农作物种植结构,探讨了秸秆和畜禽粪肥还田的养分利用潜力。结果表明：该区域秸秆资源（干基）主要来源于玉米（61.88%）,2000—2020年秸秆的年均产量为1.38×10⁸ t·a^-1,畜禽粪肥资源（鲜基）主要来源于牛粪（52.44%）,年均产量为2.87×10⁸ t·a^-1,玉米秸秆和牛粪主要集中于黑龙江省的哈尔滨市、绥化市等地区;秸秆资源总产量呈波动增加的趋势,尤其是2000—2013年呈线性增加趋势,而畜禽粪肥的年度总产量相对稳定。以2020年秸秆和畜禽粪肥当年最大养分利用效率计算,该地区秸秆和粪肥理论上可提供的有效氮、磷、钾分别为1.16×10⁶、3.05×10⁵、2.13×10⁶ t,对农作物养分需求的贡献分别为29.57%、38.28%、112.49%。研究表明,以秸秆和畜禽粪肥的最大养分利用效率计算,东北地区的有机肥资源仍无法满足农作物的养分需求。因此,合理优化作物种植结构、提高有机肥资源还田利用效率,是实现该区域种养结合和农业可持续发展的重要途径。     

河南省小麦玉米秸秆资源测算与养分还田利用潜力分析

河南省为我国小麦和玉米主产区,明晰其主粮作物秸秆资源的市域尺度空间分布格局及秸秆还田情景下的化肥可替代量,可为秸秆综合利用政策制定及农田养分管理方案优化提供参考依据。本研究基于2018—2020年河南省18个地级市的小麦、玉米播种面积和产量,根据文献调研获得的作物草谷比及秸秆养分含量等参数,测算各地级市小麦、玉米秸秆产量和单位面积可收集量,并分析秸秆还田替代化肥的潜力。结果表明：2018—2020年河南省小麦和玉米秸秆年均产量分别为4 168.5万t和1 944.3万t,在市级尺度上,小麦秸秆产量较高的地市依次为周口（611.3万t）、驻马店（579.2万t）、商丘（493.7万t）和南阳（470.6万t）,其总占比为51.7%;四市的玉米秸秆产量也居于前列,分别为284.0万、216.9万、235.3万t和196.6万t,总占比为48.0%。郑州、鹤壁、三门峡、济源的小麦和玉米秸秆产量均较低,四市的总占比分别仅为5.0%和7.1%。河南省小麦秸秆N、P₂O₅、K₂O养分年均资源量分别为19.8万、7.3万、72.5万t,玉米秸秆N、P₂O₅、K₂O养分资源量分别为14.4万、5.7万、31.6万t。小麦秸秆还田当季的N、P₂O₅、K₂O养分可替代量分别为17.8、8.3、118.3 kg·hm^-2,玉米秸秆还田当季养分可替代量分别为23.7、11.0、77.7 kg·hm^-2。研究表明,河南省小麦、玉米秸秆资源丰富,但空间分布不均衡,应以秸秆主产市为重点,高质高效推进秸秆全量化利用,秸秆养分还田具有可观的化肥替代潜力,可通过秸秆科学还田实现化肥合理减量。     

秸秆还田对银北盐碱地土壤主要肥力指标及细菌群落多样性的影响

为探索粉碎玉米秸秆对银北盐碱地土壤肥力的可持续提升效果，于2016-2021年建立5 a连续玉米秸秆粉碎还田定位试验，以未还田为对照，分别设置1/3全量还田（3 000 kg·hm^-2）、2/3全量还田（6 000 kg·hm^-2）、全量还田（9 000 kg·hm^-2）处理，分析不同还田量下土壤肥力及细菌群落多样性变化。结果表明：相比未还田处理，秸秆还田处理虽降低0～20 cm土层含水量，但能显著增加土壤水稳性团聚体的平均质量直径，且降低土壤团聚体破坏率。其中，还田量9 000 kg·hm^-2处理相比未还田处理显著降低土壤全盐含量 15.06%，增加有机质14.06%，增加全氮50.82%及微生物量氮71.75%。酶活性在秸秆还田措施下均明显提升，但各处理下差异不显著。基于16s rDNA测序发现，相比未还田处理，秸秆还田增加不同分类水平下的OTU数，还田量9 000 kg·hm^-2处理显著增加Chao1、Simpson指数以及优势菌群变形菌门的相对丰度。相关性发现，土壤微生物量氮、土壤含水量与群落结构组成间存在显著性差异。总之，秸秆还田有利于改善盐碱地土壤结构，增加土壤养分及微生物氮含量，抑制盐分表聚，提升土壤酶活性，提高土壤细菌微生物多样性及丰富度。     

生物炭和秸秆还田对华北农田玉米生育期土壤微生物量的影响

基于华北农田长期定位试验,研究了长期施用生物炭和秸秆还田对整个玉米生育期内土壤微生物量的影响.试验共设4个处理:CK(单施氮磷钾肥)、C1(生物炭4.5 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)、C2(生物炭9.0 t·hm^-2·a^-1+氮磷钾肥)和SR(秸秆还田+氮磷钾肥).结果表明,各处理土壤微生物量碳、氮(MBC、MBN)动态变化趋势基本一致,均在玉米拔节期达到最高值,施用生物炭和秸秆还田均显著提高了土壤MBC、MBN含量(P <0.05),并且随着施炭量的增加而增加.与CK相比,C1、C2和SR处理的土壤MBC和MBN分别提高了105.2%、146.5%、96.4%和123.9%、183.6%、114.3%;与秸秆直接还田相比,施用高量生物炭更有利于增加土壤MBC、MBN含量.土壤MBC、MBN均与土壤温度呈现显著的正相关关系,而与土壤水分的相关性较差,说明在玉米生育期土壤温度是影响土壤微生物量变化的主要因素之一.施用生物炭显著降低了MBC、MBN的季节波动,而对土壤微生物量碳氮比(MBC/MBN)没有显著影响.综上所述,施用生物炭更有利于维持较高的微生物活性和较稳定的土壤环境.     

田间老化生物质炭对潮土氨挥发的影响

为了揭示不同用量生物质炭田间老化后对土壤氨挥发的影响,采用密闭通气法监测了小麦-玉米轮作下土壤氨挥发损失。试验设5个处理：不施肥（Control）、常规施氮（CN）以及常规施氮加3、6、12 t·hm^-2生物质炭（NB3、NB6、NB12）。结果表明： 6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭施用3 a后降低了小麦产量,但对玉米产量无影响;生物质炭显著降低了小麦籽粒氮吸收量,但3 t·hm^-2和6 t·hm^-2生物质炭增加了玉米籽粒氮吸收量。田间老化生物质炭显著降低了小麦季NH₃挥发,相反增加了玉米季NH₃挥发,但是6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭显著降低了年度NH₃挥发累积量。6 t·hm^-2生物质炭田间老化3 a后显著降低了单位小麦产量NH₃排放量,对单位玉米产量NH₃排放量无显著影响,总体降低了年度单位产量NH₃排放量。研究表明,田间老化3 a后,6 t·hm^-2和12 t·hm^-2生物质炭处理显著降低了年度NH₃挥发量。     

坡耕地不同种植模式对农田水土保持效应及土壤养分流失的影响

针对云南彝良地震灾区灾后坡耕地水土流失的现状,进行了不同种植模式的水土保持效应的研究。通过对试验小区不同种植模式下的径流小区的监测,以探明不同种植模式对农田水土和养分流失及对收获期作物粒重的影响,寻求控制和减少农田水土流失及增产的有效种植模式。结果表明,不同种植模式3次地表总径流量顺序为黄豆单作(17.0 m³·hm^-2)>马铃薯单作(15.9 m³·hm^-2)>玉米单作(13.7 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(12.6 m³·hm^-2)>玉米//黄豆(12.3 m³·hm^-2)>玉米//马铃薯(11.7 m³·hm^-2);土壤总侵蚀量顺序为马铃薯单作(930.15 kg·hm^-2)>黄豆单作(821.70 kg·hm^-2)>玉米单作(739.05 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯顺坡种植(716.70 kg·hm^-2)>玉米//马铃薯(651.90 kg·hm^-2)>玉米//黄豆(620.10 kg·hm^-2);在地表径流量方面,最好模式玉米//马铃薯间作,比最差模式黄豆单作削减地表径流量31.2%,比马铃薯单作、玉米单作分别削减地表径流量26.4%、14.3%;在土壤侵蚀量方面,最好模式玉米//黄豆间作,比最差模式马铃薯单作削减土壤侵蚀量33.3%,比黄豆单作、玉米单作分别削减土壤侵蚀量24.5%、16.1%。在土壤养分流失方面,玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减总氮流失30.6%;玉米//黄豆间作比马铃薯单作削减氨氮流失22.2%,并有显著差异。可见,在彝良地震灾区玉米//马铃薯和玉米//黄豆间作种植模式在减少水土养分流失方面有一定效果。     

秸秆还田与氮肥配施对中南地区稻田土壤固碳和温室气体排放的影响

秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥（150、225、300 kg·hm^-2和375 kg·hm^-2）对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm^-2,比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N₂O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO₂的累积排放量,但在一定程度上增加了CH₄的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO₂-eq·hm^-2,显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO₂-eq·hm^-2,以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO₂-eq·hm^-2,因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。     

秸秆还田下氮肥用量对玉米产量及土壤无机氮的影响

研究连续2年秸秆还田下氮肥用量对玉米产量、氮肥利用率及土壤硝态氮的影响,结果表明,玉米产量随着施氮量的增加逐渐增加,施氮量达到216 kg·hm^-2时,产量最高,施氮量超过216 kg·hm^-2时产量有降低的趋势。相同施氮处理玉米产量年际变化明显,2010年较2009年产量提高0.69%~4.75%。氮肥利用率、氮肥农学利用率和氮收获指数随着秸秆还田年限的增加,均有不同程度的增加。2年0~100 cm土层土壤硝态氮含量均以施氮240 kg·hm^-2最高,且有向土壤深层迁移的趋势,对浅层地下水构成潜在的威胁。与施氮240 kg·hm-2相比,施氮168、192 kg·hm^-2和216 kg·hm^-2处理0~100 cm土壤无机氮残留量2年平均减少39.87%、35.84%和29.38%。相同施氮处理,0~100 cm土壤无机氮累积量2010年较2009年略有降低。综合考虑玉米产量、氮肥利用率与生态环境效益,该地区最适施氮量200 kg·hm^-2左右。     

阜阳市主要作物秸秆养分资源量核算与还田利用潜力分析

阜阳市是农业大市，农作物常年种植面积123万hm2，大宗农作物主要有小麦、玉米、大豆、水稻、薯类等，由此产生的秸秆资源储量十分丰富。本研究以主要种植作物为研究对象，通过查阅阜阳市统计年鉴、政府工作报告和公开发表文献资料，系统估算和分析了阜阳市农业秸秆资源量、养分供应潜力、空间分布特征和主要利用方式，为合理利用秸秆养分资源，实现“减施化肥”和“化肥零增长目标”提供参考。结果表明，全市秸秆有机质资源量为370.62万t，氮、磷、钾总养分为64.82万t秸秆还田养分贡献率约20%，建议秸秆还田后下茬作物化肥施用量减少20%。     

稻草还田应用秸秆腐熟剂效果研究

进行秸秆腐熟剂应用于水稻秸秆还田试验研究,结果表明：施用秸秆腐熟剂可加速水稻秸秆腐烂,腐熟剂处理的水稻叶片生长嫩绿,苗期分蘖快,产量较高,分别比清水处理和未加腐熟剂处理增产6.8％和8.8％.     

秸秆和秸秆炭对黑土肥力及氮素矿化过程的影响

为实现我国典型黑土区玉米秸秆有效还田与协同提高肥料氮素养分利用提供理论依据,以东北黑土区春玉米种植体系为研究对象,在4年田间连续定位试验基础上,利用15N示踪技术结合淹水培养试验,研究秸秆和秸秆炭对土壤肥力与氮素矿化的影响。试验共设5个处理:对照、单施化肥(N1)、N1+50%玉米秸秆(N2)、N1+100%玉米秸秆(N3)、N1+相当于50%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N4)、N1+相当于100%玉米秸秆还田的玉米秸秆炭(N5)。结果表明:与N1处理相比较,N2、N3、N4、N5处理均增加了土壤有机质、全氮、速效磷、速效钾、碱解氮含量、微生物量碳和氮含量,且等量秸秆还田处理高于相当于等量秸秆还田的秸秆炭处理,其中100%秸秆还田分别显著提高微生物量碳和氮含量15.1%和23.1%(P0.05);不同处理方式综合土壤肥力指数(IFI)由高到低依次为N3N5N4=N2N1,秸秆、秸秆炭还田可显著提高土壤综合肥力(P0.05);土壤有机氮的矿化量和矿化率随着秸秆和秸秆炭还田量的增加而增加,其中N2处理分别显著提高了23.4%和22.9%,N3处理分别显著提高了53.0%和35.8%(P0.05);N2、N3、N4、N5处理下外源肥料15N的矿化量和矿化率分别显著提高了66.5%和50.0%、213.3%和279.0%、39.4%和36.3%、92.0%和40.0%(P0.05),且随着秸秆炭还田量的增加而显著增加。土壤氮素矿化指标与土壤有机质、总氮、碱解氮、微生物量碳氮含量都存在着显著正相关关系。研究表明玉米秸秆、秸秆炭还田均可以显著提高土壤综合肥力;可协同提高土壤氮素矿化水平,且提高来自外源化肥氮占土壤矿化总氮的比重,其中以100%秸秆还田处理的影响更为明显。     

高效液相色谱法测定秸秆浸提液或腐解液中12种酚酸

建立了同时测定秸秆浸提液或腐解液中12种酚酸物质(没食子酸、原儿茶酸、龙胆酸、对羟基苯甲酸、绿原酸、香草酸、咖啡酸、丁香酸、对香豆酸、阿魏酸、芥子酸、水杨酸)的反相高效液相色谱测定方法。采用Waters HLB(500 mg、60μm、6 m L)固相萃取小柱对水溶液中的酚酸物质进行浓缩,以含0.5%乙酸的乙腈和0.5%乙酸的水溶液为流动相进行梯度洗脱,选用二极管阵列检测器,30 min内可对12种酚酸物质同时检测,各种酚酸均可达到基线分离。加标回收试验表明,样品中12种酚酸类化合物的加标回收率为79.41%~101.92%,12种酚酸保留时间和峰面积的RSD分别在0.02%~0.1%和0.25%~2.26%之间。该方法快速、灵敏、准确,适用于同时测定秸秆浸提液、腐解液、土壤溶液及水溶液中12种酚酸物质含量。     

秸秆纤维水泥基材料的性能试验研究

为了缓解我国的能源危机且减轻过剩废弃农作物秸秆资源带来的环境压力,通过试验对环保节能型秸秆纤维水泥基材料的性能进行研究。结果表明,通过对秸秆纤维进行处理及降低水泥基材料的碱性,有效改善了秸秆纤维的增强效果,使秸秆纤维水泥基材料的韧性得以明显提高,具有较好的力学性能。     

豆科秸秆、氮肥配施玉米秸秆还田对秸秆矿化和微生物功能多样性的影响

基于施入物料的C/N比,采用室内培养试验,研究了苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆在相同C/N(25∶1)下施入土壤对秸秆矿化和土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:相比于玉米秸秆单施和氮肥配施玉米秸秆,苜蓿秸秆配施玉米秸秆提高了CO_2累积释放量,降低了施入有机碳的矿化率,提高了土壤有机碳含量,有利于碳的存储。苜蓿秸秆或者氮肥配施玉米秸秆施入土壤提高了土壤无机氮含量,缓解了对土壤氮素固持作用;苜蓿秸秆配施玉米秸秆相比于氮肥配施玉米秸秆,延长了氮素的可利用性。秸秆施入提高了土壤微生物群落的生理代谢活性,但对微生物功能多样性指数没有显著性影响。氮输入量与土壤无机氮含量显著影响了群落生理代谢活性。     

农作物秸秆综合利用的进展

介绍了秸秆综合利用的最新进展,包括秸秆在还田、饲料转化、能源化及工业上的应用四方面的研究和应用现状,从分析中找出了秸秆综合利用中存在的主要问题及加快其利用的措施。     

中国农作物秸秆禁烧管理与效果

为进一步解决我国秸秆禁烧难题,采取定性分析和定量分析相结合的方法,对秸秆禁烧管理与效果进行研究,结果表明国家层面的秸秆重点区域禁烧开始于20世纪90年代中后期,目前全国已经进入"全境禁烧"管理和"重点区域禁烧"管理相并行的时期,全国年均秸秆焚烧遥感火点数量由2004—2005年年均14 509个降至2016—2017年年均9 297个,东部平原区和华南区的秸秆焚烧强度明显减弱,但东北三省地区已经成为我国秸秆焚烧的重灾区。并对我国秸秆焚烧治理提出4点政策建议,一是出台秸秆焚烧治理专项法律规定,二是完善秸秆禁烧区违规处罚,三是秸秆非禁烧区开展限制性焚烧管理,四是加强东北三省的秸秆综合利用。     

秸秆还田方式对春播期土壤温度的影响

在黑龙江旱作耕地土壤和眷播期气候条件下,对秸秆深施还田和覆盖还田耕地以及对照地的土壤温度进行了测试和分析.结果表明,秸秆深施还田耕地土壤日平均温度(9.1℃)高于覆盖还田耕地和对照地的土壤温度(8.3和7.9℃).秸秆深施还田与秸秆覆盖还田和对照地的土壤温度具有显著差异(P<0.05);并且随着秸秆深施还田量的增加,对...     

小鼠孵化囊胚细管法和OPS法玻璃化冷冻保存技术的研究

利用小鼠孵化囊胚为模型 ,为猪孵化囊胚的冷冻保存摸索适宜的方法和条件 :在 2 5和 37℃条件下 ,用不同含量的玻璃化溶液 (EFS和EDFS) ,对小鼠孵化囊胚实施细管法和OPS法冷冻保存。在 2 5℃条件下 ,细管一步法冷冻保存后的囊胚恢复率仅为 32 5 %～ 74 4 % ,与对照组 (10 0 % )差异极显著 (P <0 0 1) ;而细管二步法冷冻组用方法C解冻后 ,孵化囊胚恢复率达 87 0 % ,为细管法最佳组 ,但仍与对照组有显著差异 (P <0 0 5 )。在 37℃条件下 ,改用OPS法冷冻后 ,以方法A脱出抗冻保护剂 ,孵化囊胚恢复率最高值为 87 2 % (P <0 0 5 )。当采用EDFS30和EDFS4 0对孵化囊胚冷冻保存后 ,以方法C脱出抗冻保护剂 ,恢复率分别高达 97 8%和 93 3% (P >0 0 5 )。利用细管法和OPS法 2种最佳冷冻 -解冻组获得的 133和 15 4枚胚胎 ,分别移植给 12和 10只假妊娠 3～4d的受体母鼠。使 2种冷冻方法均有 6只妊娠 ,各产仔 2 2和 36只 ,产仔率分别为 35 5 %和 39 1% ,与对照组(39 8% )差异均不显著 (P >0 0 5 )。证明 2种方法对胚胎冷冻后均起到了保护作用。