玉米秸秆腐解过程中形成胡敏酸的组成和结构研究

采用化学方法和谱学方法对玉米秸秆腐解生成胡敏酸（CCSR HA）的组成和结构进行了研究.结果表明,CCSR HA的碳组成可分成三个部分：脂肪族碳、芳香族碳和羧基碳,它们的含量分别为59.62%、26.94%和13.44%.CCSR HA主要的官能团包括羟基、烷基、羧基、酰胺基、苯环、烷氧基及碳水化合物结构,木质素残体是其骨架,碳水化合物结构或类糖结构及烷基片段是其主要组成单元.其类型属于Rp型胡敏酸.未腐解的玉米秸秆本身就含有类胡敏酸物质（OCSR HA）,OCSR HA和CCSR HA的官能团组成上有一定差异,后者结构中,甲基、亚甲基、次甲基、醚键官能团和酚羟基的含量降低,而酰胺成分、游离的羧基、甲氧基、碳水化合物组分相对含量升高,脂族性升高,芳香性降低,芳香度由初始的42.19降至腐解后的29.97,并且与无机物质的结合能力增强.就元素组成的变化看,CCSR HA中C和H元素的含量趋于降低,而N和O元素的含量趋于升高.CCSR HA同土壤胡敏酸相比,糖类结构含量较高,并且以片段的形式与水解木质素残体相连.羧基含量较低,但以不同的连接方式存在着.     

有机肥腐解过程的红外光谱研究

对玉米秸秆、树叶、鸡粪及牛粪4种有机肥腐解过程中形成的水溶性有机物(WOM)进行了化学分析并做了红外光谱研究。结果表明,不同的有机肥的WOM总量及各组分的含量有很大的差异,树叶和玉米秸秆腐解形成的WOM中,水溶性胡敏酸(WHA)所占的比例较大;而牛粪和鸡粪腐解形成的WOM中,水溶性小分子有机物(WLOM)所占的比例较大。随着有机肥的腐解,所形成的WLOM中,脂肪族化合物、酰胺类化合物逐渐减少,有机酸的比例不断增大。WHA中的甲基、亚甲基和次甲基的含量升高,脂族性增强,酰胺结构成分逐渐减少。树叶腐解形成的碱提胡敏酸(AHA)的脂肪链结构和碳水化合物成分含量较低。牛粪腐解形成的AHA的脂肪链结构成分和碳水化合物成分含量较高。鸡粪腐解形成的AHA缺乏脂肪链结构成分,碳水化合物成分含量较高。而玉米秸秆腐解形成的AHA在不同的腐解时期有一定差异。     

作物秸秆腐解过程中土壤微生物量的研究

研究了不同作物秸秆腐解过程中土壤微生物量Ｃ、Ｎ、Ｐ的变化,结果表明：当玉米、谷子、马铃薯和苜蓿秸秆施入土壤后,其微生物量Ｃ、Ｎ、Ｐ明显增高。不同的秸秆在腐解过程中微生物量Ｃ和Ｐ有相同的变化趋势,即施入秸秆后０～１５天快速增加,然后缓慢下降,４５天时降至最低。４５～６０天又出现一个上升阶段,之后又下降。不同秸秆的微生物量Ｎ差异较大。比较４种秸秆,在腐解的整个过程中土壤微生物量Ｃ表现为玉米〉谷子〉苜蓿     

不同绿肥种植模式下玉米秸秆腐解特征研究

【目的】玉米是中国第一大粮食作物,如何处理大量的玉米秸秆成为玉米种植区面临的关键问题之一,深入研究冬种绿肥对玉米秸秆腐解释放的影响,对农业可持续发展具有重要意义。【方法】采用尼龙网袋法,通过对红壤旱地空闲 (YCK)及紫花苜蓿(YZ)、 黑麦草(YH)、 肥田萝卜(YL)绿肥种植模式下玉米秸秆177 d的腐解量和养分释放的监测,分析玉米秸秆腐解速率及碳、 氮、 磷、 钾的释放规律。【结果】四种种植模式下,玉米秸秆腐解及养分释放均呈现前期快后期慢的规律,7 d的腐解和养分释放速率均达到最大。翻压177 d时,四种种植模式下(YCK、 YZ、 YH、 YL)玉米秸秆累积腐解量分别为23.41、 21.22、 20.86和20.95 g,玉米秸秆碳累积释放量分别为12.38、 11.07、 11.18、 11.36 g ,与YCK种植模式相比,YZ、 YH、 YL种植模式秸秆累积腐解量分别显著降低了9.3%、 10.9%、 10.5%,碳累积释放量则分别显著降低了10.6%、 9.7%和8.3%; 各处理氮累积释放量分别为479.46、 513.04、 442.58和530.20 mg,相比YCK种植模式,种植绿肥对玉米秸秆氮累积释放量的影响不显著,而YH种植模式较YZ和YL种植模式则显著降低了13.7%和16.5%。各处理磷累积释放量分别为58.10、 57.91、 58.47和59.47 mg,且YL种植模式较YCK种植模式显著提高了2.35%; 翻压 28 d时,各处理钾累积释放量为487.20、 444.85、 456.94和434.55 mg,分别占加入量的100.0%、 91.3%、 93.8%和89.2%,且三个种植模式均显著低于YCK种植模式,42 d时各处理的钾均全部释放。从玉米秸秆碳与氮、 磷、 钾比来看,翻压177 d时,与YCK种植模式相比,YZ和YL种植模式玉米秸秆碳氮比显著增加了102.8%、 91.6%; YZ、 YH、 YL种植模式碳磷比分别显著增加了48.4%、 72.4%、 147.0%。翻压 28 d时,YH种植模式玉米秸秆碳钾比较YL种植模式显著提高。【结论】玉米秸秆腐解及其养分释放速率均在翻压后第7天达到最大值,之后腐解和养分释放速率减缓。与空闲相比,种植绿肥能显著减缓玉米秸秆腐化和秸秆中碳和钾的释放,而种植紫花苜蓿和肥田萝卜能促进玉米秸秆氮素释放,种植黑麦草则减缓了玉米秸秆氮素释放。种植肥田萝卜能显著促进玉米秸秆磷素释放。冬季种植肥田萝卜既对玉米秸秆还田后氮素释放有一定促进作用,又能增加红壤中磷的有效性,同时还能减缓玉米秸秆钾的释放,使钾释放更为长效,是一种土壤培肥和秸秆养分释放较好的绿肥种植模式。     

厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解的红外光谱特征研究

采用尼龙网袋法,研究了油菜(Brassica campestris L.)秸秆在厌氧和好气条件下的腐解规律及其红外光谱特征。结果表明:油菜秸秆还田后,腐解速率表现为前期快、后期较慢的规律。在360 d培养时间内,厌氧和好气条件下的油菜秸秆腐解率分别为60.50%和68.20%,腐解速率常数(k)分别为0.004-d-1和0.010-d-1,腐解1/2时所需时间分别为229 d和117 d。在厌氧和好气条件下,油菜秸秆的碳释放率分别为70.33%和77.43%,厌氧条件下的释放速率常数(0.025-d-1)低于好气条件(0.026-d-1)。油菜秸秆中氮的释放率分别为82.20%和87.48%,油菜秸秆在厌氧条件下的氮残留量比其在好气条件下高38.25%,且达到显著性差异水平(P0.05)。厌氧条件下的氮残留率始终高于好气条件下,且在60~90 d培养期内差异最大。红外图谱分析显示,油菜秸秆腐解过程最明显的变化在波数为3 430~3 410 cm-1、2 930 cm-1处,吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆的脂族性下降。在波数为1 740 cm-1、1 419~1 425 cm-1处的吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆木质素含量下降,且厌氧条件下的吸收强度高于其在好气条件下,表明厌氧条件的木质素残留较多。结果表明,油菜秸秆中羟基、甲基、亚甲基含量随腐解时间延长而降低,碳水化合物减少,脂族性下降,芳构化程度增强。好气条件有利于秸秆中纤维素、半纤维素和脂肪族化合物的分解,提高其芳香性,对土壤碳、氮的补充作用更大。     

基于长期定位试验的松嫩平原还田玉米秸秆腐解特征研究

为了研究松嫩平原还田玉米秸秆的腐解特征和养分释放规律,该试验采用尼龙网袋法,设置埋土和覆盖地表2种玉米秸秆还田方式,进行连续4 a的定位观测。结果表明:1)还田玉米秸秆的腐解速率和养分释放率都表现为埋土处理大于覆盖地表。秸秆腐解主要集中在还田的前3年,3 a累计腐解率达到91.70%和81.96%,其中第1年腐解率分别为60.63%和45.53%。2)还田玉米秸秆中养分释放的快慢顺序为KPCN。埋土和覆盖处理秸秆中钾的释放主要在还田第1年,释放率达到了96.26%和84.04%;而磷、碳和氮的释放则主要集中在还田前3年,其中磷释放率为92.03%和83.29%;碳释放率为90.96%和82.06%;氮释放率为91.70%和81.96%。3)还田玉米秸秆中半纤维素的腐解速度快于纤维素,木质素最慢。其中埋土和覆盖处理秸秆半纤维素2 a腐解率为88.78%和86.30%;纤维素2 a腐解率为80.42%和70.86%;而木质素3 a累计腐解率为78.63%和66.48%。     

水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律

采用室内模拟培养的方法,研究了水稻秸秆和玉米秸秆在好气和厌氧条件下的腐解规律。结果表明:在0~3个月的培养时间内,水稻秸秆和玉米秸秆腐解较快,腐解率达55%以上。在好气培养条件下,水稻秸秆和玉米秸秆质量减少50%所需要的时间(t_(1/2))分别为59.2 d和52.9 d,而在厌氧培养条件下的t_(1/2)分别为72.6 d和79.9 d。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的碳释放速率常数k(0.61~0.6月~(-1))高于其在厌氧培养条件下的碳释放速率常数k(0.55~0.57月~(-1))。水稻秸秆和玉米秸秆在好气培养条件下的氮释放速率常数k(0.25~2.36月~(-1))也高于其在厌氧培养条件下的氮释放速率常数k(0.16~2.32月~(-1))。水稻秸秆和玉米秸秆中纤维素、半纤维素和木质素含量在好气培养条件下的减少速率高于其在厌氧培养条件下的减少速率。综上所述,好气培养条件有利于作物秸秆降解和营养物质的释放。     

植物残体腐解过程腐解物热解特征的研究

本文差热，热重和微商热重分析技术，研究植物残体腐解过程能态的动态变化规律。结果表明，ＤＴＡ曲线上３３０℃放热峰是有机质热解的主要特征峰，用该峰的焓变（△Ｈ）大小表征有机残体能态的相对高低，得到有机残体腐解过程能动态变化特征为：在宏观整体上表现为放能过程，但在局部阶段呈现吸能与放能的交替。整个腐解过程依据能量变化特征，可依次划分为波动起伏－急剧下降－趋于平稳三个阶段。焓变与有机碳（％）呈极显著相关，     

田间条件下小麦和玉米秸秆腐解过程中微生物群落的变化——BIOLOG分析

对秸秆分解微生物演变机理的研究是调控秸秆还田、提高农田地力的理论基础。本试验基于土壤置换试验平台,利用BIOLOG方法研究在寒温带、中温带和中亚热带气候下,埋于黑土、潮土和红壤中的小麦和玉米秸秆在腐解过程中微生物对碳源利用的变化规律。试验中利用网袋法区分直接分解秸秆微生物。试验结果发现秸秆腐解微生物的碳源代谢活性(Average Well Color Development AWCD值表示)在腐解0.5 a和1 a后表现出一定的随气候变化规律,即随温度和降雨量的增加而降低。其中0.5 a为海伦(0.765±0.060)>封丘(0.737±0.165)>鹰潭(0.326±0.076),1 a为海伦(0.630±0.092)>封丘(0.319±0.096)>鹰潭(0.291±0.029),但这种趋势在腐解2 a后减弱。气候条件是影响秸秆腐解微生物碳源代谢活性的主要因素,其次是腐解时间和土壤类型。主成分分析表明在腐解0.5 a后海伦、封丘地区的微生物群落代谢特征与鹰潭差异较大,而1 a后封丘和鹰潭的微生物群落代谢特征与海伦的差异较大,腐解2 a后不同气候条件下的秸秆腐解微生物对碳源的利用趋于一致,均对含氮化合物利用较多。     

秸秆腐解剂在秸秆还田中的效果研究初报

大大田、微区和盆栽条件下，研究了秸杆腐解剂对小麦、水稻生长及产量的影响，同时研究了秸杆腐解剂对小麦、水稻秸秆腐解速率及对土壤肥力的影响。结果表明，稻、麦秸秆还田时施用秸秆腐解剂对提高稻、麦产量具有明显的增产效果。增产的原因是穗数和粒数增加；稻、麦秸秆还田量不同时，还田量大且配施秸秆腐解剂的效果较还田量小好；麦秸秆还田方式不同时，麦秸以栽稻前耕翻还田且配施秸秆腐解剂的效果较好，上水沤制的效果较差；秸秆腐解剂能促进稻、麦秸秆较快腐解，减轻和防止多量秸秆还田给作物生长带来不利影响，并可稳定和提高土壤养分含量。     

玉米植株残体培肥土壤的研究

采用土培试验对玉米植株残体施人后土壤理化性质及有机质组成的变化进行了分析。结果表明，土壤加入玉米植株残体后，土壤微生物生物量碳和氮含量提高，土壤的阳离子交换量增强，松结合态、联结合态和紧结合态腐殖质的含量增加，稳结合态腐殖质的相对含量下降，土壤中五碳糖和六碳糖的含量升高，土壤胶体活性变强。玉米秸秆和根茬对土壤的培肥作用存在差异。     

粳稻七种必需氨基酸含量近红外漫反射光谱分析技术研究

利用化学法测定了粳稻精米粉必需氨基酸的含量,并分别建立了相应的近红外分析预测模型。结果表明,不同光谱预处理方法对近红外分析模型的预测结果有较大影响,采用光谱预处理的校正效果比不采用预处理的好。用偏最小二乘法(PLS)获得的粳稻精米粉缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、赖氨酸等7种必需氨基酸含量的预测模型和交叉验证结果显示表明,最优校正决定系数(R2)和交叉检验均方误差(RMSECV)分别为0.8868、0.0303;0.8623、0.0237;0.9008、0.0359;0.8993、0.0278;0.5999、0.0256;0.76040、.0238;0.8543、0.0173。因此在水稻品质育种中,近红外光谱分析技术可用于除蛋氨酸、苏氨酸外的其余5种必需氨基酸含量的测定。     

基于最小二乘支持向量回归的鹅肉弹性的可见-近红外光谱测定

为简化鹅肉弹性的可见-近红外光谱模型和提高预测精度,采用联合区间偏最小二乘法(synergyinterval partial least square algorithm,siPLS)结合遗传算法(Genetic algorithm,GA)提取可见-近红外光谱特征波长,用最小二乘支持向量回归(least square support vector for regression,LSSVR)建立鹅肉弹性的预测模型。试验以万能试验机获取恢复距离S作为鹅肉弹性实际值。在模型建立过程中,先利用sym8小波的2层分解对原始的可见-近红外光谱进行光谱预处理;然后用siPLS优选出4个特征光谱子区间(分别为第3、5、9、13子区间),在这4个特征光谱子区间内继续用GA优选出74个特征波长,并建立基于LSSVR的鹅肉弹性的预测模型。模型预测集的决定系数(R2)和预测均方根误差(root mean squarederror of prediction,RMSEP)分别为0.9096和0.0588。试验结果表明,siPLS结合GA法能够有效提取光谱中的鹅肉弹性对应的特征波长,有利于提高LSSVR模型预测鹅肉弹性的精度。     

不同CO2浓度对玉米秸秆分解期间土壤腐殖质形成的影响

以往人们较多的研究了土壤有机碳与温室气体的源、汇关系问题,却很少研究温室气体对土壤有机碳本身分解转化和各组分性质的影响。为了探讨CO2浓度升高对腐殖物质形成转化的作用,本文通过室内人为高浓度CO2的培养试验,用腐殖质组成修改法研究了玉米秸秆分解期间（1~180d）土壤总有机碳（TOC）、水溶性物质（WSS）、碱提取腐殖物质（HE）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）数量的动态变化规律及不同CO2浓度对有机碳各组分形成与转化的影响。结果表明：玉米秸秆分解期间,“新形成”的净TOC逐渐降低,净HE表现为先增加而后下降的趋势,HM的绝对数量逐渐下降。可提取腐殖物质中HA的比例（PQ）先增加后下降,最终趋于平稳,说明最初富里酸（FA）的形成速度大于HA,随培养时间的延长,FA和HA经历了一段相互转化的过程,最终达到动态平衡。30%CO2浓度（V/V）处理的TOC、WSS、HE和HM数量明显高于3%CO2浓度处理和正常CO2浓度（0.0375%）处理,其中WSS和HM反应更为敏感。但3%CO2浓度处理与正常CO2浓度处理的差异不明显。可提取腐殖物质的PQ的顺序是30%CO2浓度处理〉3%CO2浓度处理〉正常CO2浓度处理,说明CO2浓度增加更有利于FA而不利于HA的形成和稳定。     

棉铃虫辐射不育效应研究

本文报道了棉铃虫经辐照诱导的不育效应。用60 Co γ射线处理棉铃虫蛹,成虫的羽化率随着剂量的升高而降低,畸形率和死蛹率增加。不同时期辐照蛹对成虫羽化率有明显影响。棉铃虫辐射不育以采用羽化前2d 的老熟蛹辐照为好,其羽化率为86-54 % 。卵的不育率随剂量的升高而升高。根据F1 代辐射遗传不育效应的研究认为:棉铃虫当代亚不育剂量以300 Gy 为宜。     

太湖地区渗育性水稻土径流中磷组分的研究

本试验于 2 0 0 2年在太湖地区渗育性水稻土上进行 ,研究不同施磷水平下 (P 0、30、70、15 0和30 0kghm-2 )麦稻轮作中土壤径流磷的损失。研究结果表明 :在麦稻轮作期间 ,除最高施磷处理P 30 0kghm-2的径流磷损失达到P 0 75kghm-2 外 ,其余各施肥处理与对照无显著差异。虽然径流损失的磷最多也不足施磷量的 0 1% ;但径流中溶解磷浓度均已超过水体富营养化磷浓度的阈值 ( 0 0 2mgL-1) ,故农田径流携带的磷长期进入水体也会加重水体富营养化。径流携带的磷以产生第一次径流时为最多 ;径流磷中以颗粒磷为主占总磷的 6 0 %以上 ;溶解磷则在 4 0 %以下 ,而溶解磷中以有机磷为主 ,除P 30 0kghm-2 处理外 ,其余处理的径流中溶解有机磷占总溶解磷的 5 2 0 %～ 76 2 %之间。因此 ,仅测定溶解的无机磷作为溶解磷组分 ,必将低估径流溶解磷的数量及其贡献 ;施肥未增加当季径流中溶解有机磷的浓度