新垦灰钙土蚕豆/玉米间作系统土壤活性有机碳、氮的时空变异研究

以宁夏新垦的淡灰钙土为对象,研究了蚕豆/玉米间作系统不同施氮水平下土壤活性有机碳、氮的时空变异特征。结果表明:新垦淡灰钙土土壤微生物量碳、氮(SMBC、SMBN)及可溶性有机碳、氮(SOC、SON)等活性有机碳、氮含量较低;随着施氮量的增加土壤SMBC含量显著增加;玉米收获期土壤SMBC、SMBN含量显著高于蚕豆收获期;土壤SMBC、SMBN含量空间变异为:蚕豆行间(F-F)含量最高,玉米行(M)、玉米行间(M-M)最低。与不施氮相比,施氮显著提高了蚕豆收获期土壤SOC、SON含量,而玉米收获期各施氮水平间土壤SOC和SON含量无明显差异;土壤SOC、SON的空间变异为:玉米行间>蚕豆行间、蚕豆行(F)、蚕豆与玉米行间(F-M)>玉米行。玉米收获期土壤SMBC及SMBN含量的显著增加,说明土壤微生物对矿质氮的固持对于新垦土壤肥力的提高具有重要作用。     

不同施氮处理玉米根茬在土壤中矿化分解特性

以黄土高原南部地区7a定位试验不同氮肥处理玉米根茬为研究对象,通过室内培养试验研究了施氮量分别为0、120和240 kg N/hm² 处理玉米根茬(分别用R₀、R₁₂₀、R₂₄₀表示)在15-20 cm和45-50 cm土层土壤中有机碳矿化及其对土壤微生物量碳、可溶性有机碳和矿质态氮含量的影响。结果表明,不同处理玉米根茬C/N为R₀>R₂₄₀>R₁₂₀。培养条件下,R₁₂₀和R₂₄₀根茬的碳矿化速率高于R₀根茬,R₁₂₀与R₂₄₀根茬之间差异不显著。不同处理根茬C/N与其培养过程中碳素累积表观矿化量呈极显著负相关关系。3种施氮量处理的玉米根茬在培养过程中有机碳矿化率、潜在碳矿化量、土壤微生物量碳、可溶性有机碳含量均为添加R₁₂₀根茬的处理最高,R₂₄₀次之,R₀最低。添加R₁₂₀和R₂₄₀根茬显著提高了培养起始时土壤矿质态氮含量。R₀、R₁₂₀和R₂₄₀根茬在15-20 cm土层土壤中的碳矿化率分别比其在45-50 cm土层土壤中高51.70%、26.41% 和27.84%。在评价根茬还田对农田生态系统碳、氮等养分循环的作用时,应同时考虑施肥对根茬分解和转化的影响。     

长期不同施肥对小麦-玉米轮作体系土壤残留肥料氮去向的影响

【目的】研究残留肥料氮在不同肥力土壤中的去向。【方法】采用15N标记田间微区试验法研究小麦-玉米轮作下,施用的肥料氮在3种长期（19年）不同施肥处理土壤（不施肥土壤,No-F;施用氮、磷、钾化肥土壤,NPK;有机无机配施土壤,MNPK）连续3季作物收获后的去向。【结果】NPK和MNPK处理土壤3季作物对标记氮肥总利用率分别为57%和65%,均显著高于No-F处理土壤（28%）（P＜0.05）。No-F、NPK和MNPK处理土壤随后两季（第二季和第三季）作物对第一季收获后残留氮肥的利用率分别为17%、15%和8%,其中No-F处理土壤第三季作物对残留肥料氮的利用率为7%,显著高于NPK（2%）和MNPK处理（3%）。3季作物收获后,No-F、NPK和MNPK处理土壤施入氮肥在土壤和作物系统的总回收率分别为50%、77%和84%,损失率分别为50%、23%和16%。3季作物收获后三供试土壤标记氮肥残留率均约为20%,且主要分布在0—20 cm土层。【结论】长期平衡施肥尤其长期有机无机配施可显著提高肥料氮利用率,降低氮肥损失。     

夏季休闲期不同年限日光温室土壤硝态氮淋溶状况

连续2 a（2006和2007年）研究了夏季休闲前后陕西杨凌示范区13个日光温室0～200 cm土壤剖面氮素的动态变化,以评价夏季休闲期间日光温室栽培下土壤累积硝态氮的淋溶情况。结果表明：日光温室蔬菜收获后不同年限温室0～200 cm土壤剖面累积了大量的硝态氮,2006和2007年不同年限日光温室土壤剖面硝态氮的平均残留量分别为 667.6和781.8 kg/hm2。休闲近2个月后,休闲期间降雨量低的2006年（65 mm）不同温室土壤硝态氮含量及电导率与休闲前相比明显增加;而降雨量高的2007年（214 mm）,土壤剖面残留的硝态氮及电导率显著降低,说明发生硝态氮的淋溶,13个日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮较夏季休闲前降低量在223.8～658.0 kg/hm2之间,平均为298.5 kg/hm2。不同年限日光温室0～200 cm 土壤剖面硝态氮降低量相比,1998年温室＞2004年温室＞2002年温室,其中1998年的温室土壤剖面硝态氮降低量平均达355.1 kg/hm2。可见,夏季休闲期间的降雨量是影响日光温室栽培土壤累积大量硝态氮发生淋溶损失的主要因素。     

施用不同种类氮肥对日光温室土壤溶液离子组成的影响

采用土培模拟试验研究了施用不同量的尿素[CO(NH2)2]、碳酸氢铵（NH4HCO3）、硫酸铵[(NH4)2SO4]对培养期间日光温室土壤溶液电导率（EC）和不同离子组成及比例的影响。结果表明,不同氮肥种类对土壤溶液电导率（EC）的影响主要表现在培养的前一周左右,之后不同品种间无明显差异。土壤溶液中NO3--N含量随施氮量和培养时间呈明显的上升趋势,不同氮肥种类NO3--N含量无明显差异;不同氮肥种类处理土壤溶液中NH4+-N含量在培养的前7 d有所差异,之后亦无差异。随着氮肥施用量的增加,日光温室土壤溶液的EC及K+、Na+、Ca2+、Mg2+离子的浓度升高;增施氮肥同时提高了土壤溶液中Ca/K、Mg/K的比值,而对土壤溶液钾的活度比（ARK）无显著影响。说明氮肥施用量是影响土－液界面离子交换的重要因素;由此带来的日光温室土壤盐分累积以及K+、Na+、Ca2+和Mg2+离子的淋失等问题值得关注。     

钾镁供应浓度及比例对温室土壤K-Mg吸附特性的影响

不同钾、镁浓度及摩尔比供应对大田及温室土壤K ,Mg2 离子吸附特性影响的研究结果表明:大田及温室土壤对K ,Mg2 离子的吸附量均随其供应浓度和比例的增加而增加,日光温室栽培下土壤对K 的吸附量显著小于大田土壤;K /Mg2 为2∶1时不同土壤对Mg2 离子吸附量的差异均较小,K /Mg2 为1∶1时,温室塿土Mg2 的吸附量低于大田土壤,而潮土温室和相应大田土壤间的差异较小;随供应的K 浓度和比例升高,土壤对Mg2 离子的吸附量显著降低。随K ,Mg2 离子浓度提高,大田土壤K 吸附率均呈对数趋势下降,而温室土壤K 吸附率呈对数趋势增加;不同K /Mg2 对大田土壤K 吸附率影响较小,而温室土壤在K /Mg2 大时K 吸附率较大;不同土壤对Mg2 的吸附率随K ,Mg2 离子浓度变化未表现明显的规律性。随着K ,Mg2 离子总浓度的增加,土壤中Ca2 离子的解析量呈直线增加,不同K /Mg2 对Ca2 离子解析量影响的差异较小,温室土壤Ca2 离子解析量大于大田土壤。     

糠醛渣和废菌棒的热解气化多联产再利用

糠醛渣和废菌棒是农林木质纤维素类生物质经利用后的废弃物。该文分析了糠醛渣和废菌棒的组分构成和热失重特性,并以糠醛渣和废菌棒为原料,以生物质高效无污染全面利用为目的,应用生物质气化多联产技术制备了生物质炭与可燃气。糠醛渣的C元素含量较高而挥发分含量较低,糠醛渣的热值(20.87 MJ/kg)高于废菌棒(18.01 MJ/kg)。糠醛渣的半纤维素失重肩峰明显消失,其最大质量损失速率高于废菌棒,质量损失总量低于废菌棒。糠醛渣和废菌棒的气化产炭率分别为29.99%和22.26%,糠醛渣炭的热值为26.18 MJ/kg,高于废菌棒炭的20.09 MJ/kg,糠醛渣炭的比表面积为253.58 m~2/g,高于废菌棒炭的189.08 m~2/g。糠醛渣可燃气和废菌棒可燃气的产率分别为2.49和2.25 m~3/kg,其热值含量基本处于同一水平,分别为4.86和4.92 MJ/m~3。糠醛渣和废菌棒可分别用于机制炭和炭基肥料等的生产,同时产出生物质可燃气。     

长期氮肥施用对玉米根茬矿化分解的影响

通过室内培养和田间分解试验,研究了施氮量为N 0、120和240 kg/hm2处理的玉米根茬(R0、R120、R240)在15和45 cm两个肥力条件不同的土层中有机碳矿化分解特性及其对土壤活性有机碳组分的影响。结果表明,在室内矿化培养条件下,根茬CO2累积释放量和潜在碳矿化量均为R120R240R0;R120和R240根茬碳矿化率在表层土壤(15 cm)和底层土壤(45 cm)中分别较R0提高21.1%、12.7%和45.3%、33.7%。在田间埋藏分解条件下,分解386 d后R0、R120和R240根茬碳残留率在表层土壤中分别为36.3%、25.2%和28.7%,在底层土壤中分别为38.4%、30.6%和31.1%;根茬碳残留率与其C/N、木质素含量以及木质素/N正相关,而与根茬全氮含量呈负相关关系,表明根茬分解率随着其本身全氮含量的增加而提高;添加玉米根茬显著增加土壤微生物量碳含量143%~297%,增加土壤可溶性有机碳含量19.9%~118.2%。综上可见,长期施用氮肥影响作物根系的养分组成,显著提高其全氮含量,在评价土壤碳、氮养分循环时,应注重长期氮肥施用对作物残茬养分累积及其在土壤中分解、转化的影响。     

施肥对新建日光温室番茄产量及土壤养分含量的影响

在陕西杨凌选择3个新建大棚,采用田间试验方法研究了不同施肥处理(常规施肥、配方施肥1和配方施肥2)对番茄产量,及番茄种植前和收获后土壤有机质、全氮、速效氮、有效磷、速效钾和电导率等基本性质的影响。与农户常规施肥相比,配方施肥1和2处理氮、磷及钾肥用量分别减少9%～40%、26%～46%和18%～47%时,番茄产量并未显著变化,说明常规施肥处理存在肥料过量施用问题;与种植前相比,种植一季番茄后耕层(0～20 cm)土壤有机质、全氮、有效磷及速效钾含量均有不同程度增加,其中有机质和有效磷含量均达显著水平,增加幅度分别为25%和460%;0～100 cm土层电导率也有不同程度的增加;0～100 cm土层矿质氮含量显著增加,平均增加幅度为182%;0～200 cm土层硝态氮累积量平均达727 kg/hm2。新建日光温室存在过量施肥现象,由此带来的硝态氮及有效磷在土壤中的大量累积问题值得关注。     

杏壳半纤维素的结构表征与热解产物特性

【目的】研究杏壳半纤维素的结构组成、微观形貌以及其热解特性和产物生成规律,为杏壳热化学利用提供理论基础。【方法】采用碱抽提和乙醇纯化方式分离杏壳半纤维素,基于红外光谱、核磁共振、扫描电子显微镜对其结构组成和微观形貌进行表征,利用热重分析、热重红外连用分析杏壳半纤维素的热解特性。【结果】从杏壳中分离出半纤维素的得率为29.44%,红外光谱特征吸收峰主要集中在1 620～600 cm^-1范围内,半纤维素成分以吡喃环结构的木糖为主。核磁共振图谱表明,杏壳半纤维素是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,在木糖基的C-2位连接4-O-甲基-α-D-葡萄糖醛酸,C-3位连有α-L-呋喃阿拉伯糖。扫描电子显微镜分析显示,半纤维素存在团聚现象,微观形态呈堆砌状的近似球形结构,半纤维素结构有一定的破坏。杏壳半纤维素的主要热解温度范围为210～380℃,在240℃出现一个肩状峰,在308℃出现最大失重尖峰,失重过程在600℃左右结束,800℃时热解残炭量为25.33%。杏壳半纤维素热解时各产物析出量在310℃时达到最高,小分子气体产物主要有CO_2、CO、CH_4,且CO_2和CO量远高于CH_4。【结论】杏壳半纤维素得率为29.44%,是以β-D-吡喃木糖形成的木聚糖为主链,呈堆砌状的近似球形结构,热解产物以CO_2、CO及乙酸、糠醛、丙酮等为主。