秸秆还田深度对土壤温室气体排放及玉米产量的影响

【目的】秸秆还田是培肥地力、增加土壤有机质和改善土壤结构的重要技术手段,但以往的研究表明秸秆还田会加速土壤温室气体的排放。本研究通过对秸秆不同还田深度下农田土壤温室气体排放特征和产量的研究,明确降低温室气体排放量的最佳还田深度,以期为合理利用秸秆、提高作物产量,实现农业可持续发展提供科学依据。【方法】采用大田微区试验,以玉米为供试作物,设置4个还田深度,采用静态箱-气相色谱法测定整个玉米生长季不同还田深度下温室气体（CO₂、CH₄、N₂O）的排放特征,产量及产量构成因素。试验共设5个处理,还田深度分别为0—10 cm（T1）、10—20 cm（T2）、20—30 cm（T3）和30—40 cm（T4）,同时以不还田处理作为对照（CK）。【结果】（1）在整个玉米生长季CO₂和N₂O均表现为排放,CH₄表现为吸收。CO₂累积排放量为T3处理最高,较CK显著增加了28.6%,T4处理增加最少,较CK显著增加了17.1%（P<0.05）,但T1与T4处理之间差异不显著;而N₂O的累积排放量T2处理为最高,与CK相比,累积排放量显著增加111.3%,T4处理增加最少,与CK相比显著增加了12.8%（P<0.05）;CH₄则表现为吸收,且秸秆还田后降低了农田土壤对CH₄的吸收能力,吸收量表现为CK处理>T4处理>T3处理>T1处理>T2处理,且各还田处理与CK之间差异显著（P<0.05）。（2）秸秆不同还田深度下,与对照相比,各处理玉米产量均显著增加,增产在5.6%—20.8%（P<0.05）,但各处理之间的穗长、穗粗和行粒数差异不显著。当秸秆还至30—40 cm时,产量最高,较CK增加了20.8%,表明秸秆还田对提升土壤肥力及作物增产有重要作用。（3）从温室气体综合增温潜势（GWP）和温室气体排放强度（GHGI）来看,在100年尺度上,GWP表现为T2处理>T3处理>T1处理>T4处理>CK处理,而GHGI表现为T2处理>T3处理>T1处理>CK处理>T4处理,表明与CK相比,各处理均增加了玉米季温室气体的综合增温潜势,而T4处理则降低了玉米季温室气体排放强度,说明秸秆深还至30—40 cm可在一定程度上缓解全球增温潜势。【结论】秸秆还田会显著增加CO₂和N₂O排放,降低对CH₄的吸收能力;秸秆深还至30—40 cm可相对降低综合增温潜势,降低温室气体排放强度,同时显著增加玉米产量。因此,为实现较高的玉米产量和较低的温室气体排放强度,秸秆深还至30—40 cm是较为合理的土壤改良培肥方式。     

黄土丘陵区坡面薄层水流动力学特性及其对土壤侵蚀的影响

为奠定基于运动力学参数构建土壤侵蚀模型的理论基础,通过不同降雨强度(25、50和75 mm/h)、不同坡长(1、5、10、15和20 m)下径流小区内人工模拟降雨试验,对不同处理下坡面薄层水动力学特性进行分析,并对水动力学参数与土壤侵蚀之间的关系进行初步探讨。结果表明:当坡度一定时,坡面平均流速主要受坡长及单宽流量影响,降雨强度通过影响单宽流量的大小间接影响坡面平均流速;在试验设计范围内,当坡长1 m时,整体上呈"层流-急流态",当坡长为1 m时,整体上呈"层流-缓流态";当降雨强度一定时,雷诺数随着坡长的增加线性增加,佛汝德数随着坡长的增加以幂函数形式增加;降雨强度对坡面流有明显的"增阻"效应;坡面阻力系数随着坡长的增加呈幂函数减小趋势;坡面平均土壤侵蚀率与单宽流量间呈一元线性趋势增加,与水流平均流速间呈指数函数增加,与雷诺数间呈二次函数增加。     

亚麻根系活力与主要农艺性状的相关性研究

对亚麻根系活力与地上部主要农艺性状进行了研究,结果表明:亚麻根系的还原强度以枞形期至现蕾期最高,以后逐渐递减,其中上段根递减最快,其次为中段根,下段根比较平稳。在枞形期和快速生长期,上段和中段根的还原强度分别比下段根高出37.78%~84.6%和20.40%~45.39%,进入成铃期,三段根的还原强度几乎无差异。还原强度与单株果数、单株粒重、单株花朵数呈高度正相关,与结实率呈负相关,根系干重的增长符合Log istic生长方程,根系干重与平均增长速率、渐增期增长速率、快增期增长速率呈极显著正相关,与增长期长短关系不显著,根系干重与单株果实数,单株粒重,单株花朵数呈极显著正相关,与结实率呈显著负相关。     

西北地区降水特征及变化规律分析

根据我国西北地区降水气候特征研究状况,利用较具代表性的我国西北地区北亚热带、温带驻防的25个空军机场气象台站1970~2000年历年逐时降水资料,从降水量、降水强度、降水时间、降水频率等方面,以气候区划区为区域分析单位,分析了西北地区的降水变化规律和特征。结果表明:西北地区北亚热带、温带年际降水量有从东南和西北两侧向中部明显减少的分布格局。30 a间中温带干旱区东部及其以东地区的降水量呈下降趋势,以西则基本呈上升趋势。降水强度基本表现为上升趋势,强度呈东南大、西北小分布,且以北亚热带湿润区和南温带干旱区南疆区上升速率表现最大。降水时间呈现减少趋势,其分布特点与降水量分布基本上一致,由东南和西北两侧向中间明显减少。近30 a来降水量东降西升,降水小时数、降水频率呈下降趋势,但小时雨强和中雨以上强度降水比重一直呈上升趋势,降水以短时、量大为特征出现的机率在增加,降水的有效利用难度在加剧,这种特征东部比西部要明显得多。青藏高原东侧降水量和降水小时数都处于下降趋势,雨强呈上升趋势,该地区干旱趋势在加剧。但在高原东北侧、北侧这种趋势表现相对要弱一些。     

密云水库库区不同植物篱模式下的氮磷阻控效应

筛选拦截效果最佳、经济效益最佳的植物篱模式,为密云水库水源保护区控制坡耕地氮磷流失提供技术参考。设置“桔梗+狗牙根”“丹参+狗牙根”“桑树+野牛草”“黄芩+野牛草”4种不同的植物篱模式,监测2020年天然降水条件下的地表径流、泥沙以及养分情况,分析不同植物篱模式下径流小区的产流和产沙情况,探讨不同植物篱对坡耕地地表径流、泥沙和养分的拦截效率及其影响因素。结果表明：4种植物篱种植模式都能够起到截流减沙,减轻水环境富营养化的作用,从而避免对下游水体的污染。其中“桑树+野牛草”植物篱效果最为显著,大雨雨强下可以减流57.96%,减沙96.64%,暴雨雨强下可以减流64.63%,减沙97.17%;对氮的相对拦截量为93.14 mg,相对拦截率约88.27%;对磷的相对拦截量为25.17 mg,相对拦截率约80.72%,能有效减少地表径流中的氮、磷含量。在考虑经济效益、社会效益和生态效益下,开展植物篱防控面源污染工作中,最佳的物种选择为“桑树+野牛草”,其次为“黄芩+野牛草”。野牛草在防控水土流失与面源污染方面效果十分显著,可以作为水土保持的先锋植物推广。     

家蚕核型多角体病毒ORF 75基因的生物信息学分析

通过对家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori,nucleopolyhedrovirus:BmNPV)ORF 75基因核苷酸序列进行生物信息学分析,BmNPVORF 75基因位于病毒基因组70 485 bp和71 264 bp之间,编码259个氨基酸残基的多肽,预测分子相对质量为30.8 kDa,等电点为7.67,分子式为C1409H2157N351O390S19;蛋白在大肠杆菌内的半衰期大于10 h;酸性氨基酸(Asp Glu)占10.5%,碱性氨基酸(Arg Lys)占10.8%;蛋白的不稳定指数为42.67,是不稳定蛋白.利用Prosite数据库扫描,查到4类9个蛋白修饰位点.通过Blast搜索氨基酸同源序列发现,BmNPVORF 75同源蛋白存在于所有测序的鳞翅目昆虫杆状病毒中,不存在于其他非鳞翅目昆虫杆状病毒中.同源序列比对结果,BmNPVORF75蛋白的氨基酸序列与苜蓿银纹夜蛾核型多角体病毒(Autographa californica MNPV)ORF92之间的同源性达到100%,应为相同基因.依照BmNPVORF75同源基因序列相似性,对13种昆虫杆状病毒进行进化树构建分析,其中,BmNPVORF75与薄荷灰夜蛾多粒包埋型核型多角体病毒(Rachiplusia ouMN-PV)ORF89基因进化距离很近,同源性较高.     

基于NIR定量模型快速预测发酵麸皮中还原糖和可溶性蛋白成分的含量

为建立一种能快速预测发酵麦麸还原性糖和可溶性蛋白含量的定量分析模型,本研究以发酵麦麸为样本,采用3,5-二硝基水杨酸比色法（3,5-dinitrosalicylic acid, DNS）和BCA蛋白浓度测定法分别测定样品的还原性糖和可溶性蛋白含量;利用近红外光谱技术（Near infrared spectrum instrument, NIR）结合偏最小二乘法（Partial least squares regression, PLS）,比较预处理方法、最佳波长及主成分因子的决定系数R²,建立发酵麦麸还原性糖和可溶性蛋白含量的NIR快速检测定量模型。结果表明：1）发酵麦麸还原性糖定量模型的预处理方法使用一阶导数 （First derivative, FD）+二阶导数 （Second derivative, SD）+标准正态变换 （Standard normal variate, SNV）,光谱范围为908~1 670 nm ,主因子数为7时,模型效果最优,其决定系数Rc²为0.904 8,校正均方根误差（Square error corrected, SEC）为1.576 1,相对分析误差（Relative percentage difference, RPD）为3.240 8;外部验证集决定系数Rp²为0.954 9且还原糖活性成分的验证集样本的测定值与NIR光谱预测值的P值为0.959 5>0.05。2）发酵麦麸可溶性蛋白定量模型的预处理方法使用一阶导数 （First derivative, FD）+二阶导数 （Second derivative, SD）+标准正态变换 （Standard normal variate, SNV）,光谱范围为908~1 670 nm ,主因子数为10时,模型效果最优,其决定系数Rc²为0.938 2,校正均方根误差（Square error corrected, SEC）为2.003,相对分析误差（Relative percentage difference, RPD）为4.021 9;外部验证集决定系数Rp²为0.994 4,且可溶性蛋白活性成分的验证集样本测定值与NIR光谱预测值的P值为0.901 9>0.05。综上,建立的NIR光谱定量模型稳定性和准确性较好,且预测准确度良好,可用于快速预测发酵麦麸样品的还原性糖和可溶性蛋白含量。     

基于管理者偏好的京郊农场生态景观建设与优化对策

为更好推动农场生态景观建设及相关鼓励政策的制定提供科学依据,对京郊46家果园农场（35家有机果园,11家常规果园）进行调研,以期了解当前经营性农场生态景观现状特征及农场管理者的认知态度、景观偏好和参与生态补偿意愿。结果表明：多数农场建设偏重生产、对景观和生态考虑甚少,景观效果较差;有机农场管理者对生态用地的了解程度显著高于常规农场,但这2类农场的管理者均有通过生态景观建设来获得多种服务的意愿;超过50%的农场管理者偏向于建设花草类生态植被,并倾向于将其建设在农场边界或田块之间以减少占用耕地;90%以上的农场管理者有参与生态补偿的意愿,并希望由政府提供5年以上的资金补贴;农场类型和管理模式影响生态景观建设参与面积的选择,有机农场、企业或合作社经营性农场更能够接受占用超过5%的土地面积建设生态景观。因此,强化农场管理者生态理念和技术培训,以政府作为主要补偿来源提高对花草类生态用地的生态补偿,将有助于推动生态农场生境景观建设和生态系统服务的提升。     

香鱼嗜水气单胞菌人工染病后血液生理生化指标变化

从患病香鱼的体腔液中分离获得嗜水气单胞菌病原,经培养稀释的菌液,腹腔注射人工感染健康香鱼,出现典型的出血症后,进行血液生理生化指标的测定。结果发现,病鱼红细胞数量为(1.21±0.08)×1012个/L,血栓细胞数量(189.00±5.19)×1012个/L,较健康香鱼红细胞[(2.41±0.16)×1012个/L]、血栓细胞[(380.0±20.00)×1012个/L]呈极显著降低(P0.01),血红蛋白含量呈显著减少(P0.05),而白细胞数量却显著增加(P0.05)。染病香鱼总蛋白为(47.56±2.63)g/L,健康鱼为(49.23±3.06)g/L,经检验无显著差异;而碱性磷酸酶、Cl-、Ca2+等3项血液生化指标值均呈极显著减少(P0.01),乳酸脱氢酶呈极显著增加(P0.01)。     

好氧反硝化细菌YX-6特性及鉴定分析

从对虾池塘筛选得到1株高效的好氧反硝化细菌,命名为YX-6。对该菌生长及反硝化性能间的关系进行研究;同时研究了不同温度、pH、盐度及碳源对该菌生长及反硝化性能的影响。结果表明,该菌反硝化作用主要发生在对数生长期,可将亚硝酸盐氮由10mg/L降至0;该菌最适生长及反硝化温度为30℃;pH值范围为7～9时最适于该菌生长及反硝化性能的发挥。该菌最适盐度范围为0～15;丁二酸钠、乙酸钠为该菌生长及反硝化的最适碳源。通过对YX-6菌株生理生化及16SrRNA分子鉴定,初步鉴定为凝结芽孢杆菌(Bacillus coagulans)。对该菌株亚硝酸还原酶基因进行序列分析,结果表明,该菌含有亚硝酸还原酶nirS基因。