玉米秸秆厌氧产氢工艺参数优化

为解决玉米秸秆结构致密导致秸秆发酵难于直接降解的问题,首先分别采用0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的HCl溶液对其进行预处理,以厌氧活性污泥为接种物进行中温(38℃)发酵产氢试验。结果表明,玉米秸秆的累积产氢量和产氢速率随着盐酸质量分数的增大先增加后降低,0.6%HCl处理效果最佳,单位累积产氢量和产氢速率分别为87.90 m L/g和3.05 m L/(g·h)。再以0.6%HCl溶液预处理的玉米秸秆为底物进行发酵产氢的单因素和正交试验,研究了秸秆粒径、底物浓度、初始p H值对玉米秸秆厌氧发酵产氢过程的影响。结果表明:玉米秸秆粒径越小越利于发酵产氢;适度增加底物浓度可增加产氢量;适宜的发酵初始p H值有利于产氢细菌的生长繁殖;得到较佳的工艺参数组合为秸秆粒径150μm、底物浓度15 g/L、初始p H值为7,此时累积产氢量为112.87 m L/g。     

模拟增温对半干旱雨养区春小麦物质生产与分配的影响

为了明确未来气候变化对半干旱区春小麦生产的影响,了解增温条件下春小麦不同生长阶段物质生产的响应特点以及光合产物在不同器官中的分配特征,利用开放式红外增温系统设置不同的温度梯度,即不增温（对照）、增温1和2℃,模拟田间增温对春小麦物质生产与分配的影响。结果表明：温度增加,春小麦发育加快,全生育期明显缩短,增温1和2℃,比对照分别缩短7和11 d;从各器官干物质生产来看,相对于对照,在增温1、2℃处理下,叶干物质质量在三叶期分别增加了11.23%和27.49%,在拔节期及其以后分别平均降低了20.12%和30.83%。茎干物质质量在拔节期及其以前分别平均增加了17.30%和30.30%,拔节期以后分别平均降低了13.19%和22.09%。根干物质质量在孕穗期及其以前分别平均增加了10.26%和23.30%,孕穗期以后分别平均降低了15.79%和26.05%。穗干物质质量分别平均降低16.43%和29.00%;增温处理下春小麦物质生产随时间的响应规律主要是由净同化率的变化所致;从各器官干物质分配来看,与对照相比,增温1、2℃处理下,春小麦叶和穗干物质质量占全株干物质质量的比例在整个生育期分别平均下降了8.32%、12.01%和0.56%、3.40%,且增温幅度越大,下降的越多。增温1、2℃处理下,茎和根干物质质量占全株干物质质量的比例在整个生育期分别平均增加了3.92%、6.25%和3.86%、8.71%,且增温幅度越大,增加的越多。结果为中国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性研究提供理论参考。     

耕作方式对豫南雨养区土壤微环境及冬小麦产量的影响

针对豫南雨养农业区降水基本满足作物生长需求但年内和年际间分配不均、土壤耕性差的生态实际,为解决小麦播种期和冬春干旱以及改善耕层水、肥、气、热等因子提供理论依据。于2007—2015年,在豫南雨养农业区进行了连续9a的大田定位试验,研究了不同耕作模式对小麦生长季土壤水分、容重、温度及冬小麦产量的影响。试验共设置6个处理:T1(传统翻耕)、T2(不覆盖/不深松+覆盖/免耕)、T3(覆盖/不深松+不覆盖/免耕)、T4(不覆盖/深松+不覆盖/免耕)、T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)以及T6(不覆盖/不深松+还田/旋耕)。结果表明,(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5可以有效提高小麦播种期0~40cm土层的含水量,为麦播提供较好的水分基础,不同耕作方式处理对冬小麦越冬期和返青期土壤日平均温度影响较小,不足以对冬小麦发育进程产生影响。(覆盖/深松+覆盖/免耕)T5能够有效降低耕层0~20cm和0~40cm的土壤容重。覆盖/深松+覆盖/免耕处理的前3a,冬小麦产量较对照有所降低,从第4年开始较对照增产,2011—2015年增产幅度分别为2.02%、2.83%、10.93%、5.88%、1.97%。以上结果表明,通过T5(覆盖/深松+覆盖/免耕)的简耕覆盖技术可以有效利用降水资源、培肥地力,提高产量,具有节本增效的作用。     

中国农业循环经济标准体系构建与对策

农业循环经济标准体系构建是开展农业循环经济的基础性和统领性工作,目前中国在农业循环经济领域已积累了较多成功经验,但尚未建立完整的标准体系。该文剖析了中国农业循环经济标准体系构建所存在的核心问题,基于农业产业链和农产品生命周期视角,系统阐述了中国农业循环经济领域的标准体系构建过程、基本组成、结构维度(包含产业链维、产业维、层次维)、制定原则和结构框图,构建了包括基础、管理通用、产业链链接、方法与专用等4个层次的农业循环经济标准体系;最后详细解析了农业循环经济、生态农业及有机农业标准关系的关系;并根据中国循环农业产业发展的实际需求,按照轻重缓急原则提出亟需制定的相关标准建议,可为中国农业循环经济标准化、规范化发展提供理论依据。     

咸水冻融灌溉对重度盐渍土壤水盐分布的影响

室内咸水冰融化试验设置2个处理:7.5 g L-1咸水冰(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冰(SIW(15)),探究了咸水冰融化过程中的水量、水质以及离子组成的变化;土柱模拟试验设置同一灌水量(150mm),4个处理:淡水直接灌溉(FW)、7.5 g L-1咸水直接灌溉(SW)、7.5 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(7.5))、15 g L-1咸水冻融灌溉(SIW(15)),对比分析两种灌溉水质(淡水、咸水)和两种灌水方式(直接灌溉、结冰灌溉)对土壤(粉砂壤土)水盐动态的影响。结果表明:咸水冰融化过程中,初期融出水量较大,但含盐量和钠吸附比(SAR)较高,后期融出水量较小,含盐量和SAR很低;融出水的离子含量变化与电导率(EC)变化表现相同的趋势;小于3 g L-1的水的融出率分别是SIW(7.5)=25.46%和SIW(15)=32.78%。FW处理下,土壤中水盐运动持续时间较其他3个处理长,土壤导水率降低最快,灌溉水入渗完成时表层土壤含水量达到33.88%,显著高于其他处理。四种处理下,0~15 cm土层土壤的含盐量平均值分别为FW=2.32 g kg-1、SIW(7.5)=2.80 g kg-1、SIW(15)=3.87 g kg-1、SW=4.31 g kg-1。同等灌水量下,SIW(15)处理下土壤脱盐深度最浅。离子分析表明:FW和SIW(7.5)处理下,0~25 cm土壤的钠吸附比(SAR)下降明显,显著小于SW、SIW(15);然而FW处理下,土壤碱化特征最为明显。综合而言,在淡水资源缺乏而咸水资源相对丰富的地区,中度矿化度咸水结冰融水灌溉可以有效降低根层土壤盐分,满足农业生产的要求。     

地膜残留量对新疆棉田蒸散及棵间蒸发的影响

为探讨残膜对干旱区农田蒸散耗水特征的影响,在新疆阿克苏典型覆膜滴灌棉田开展2 a小区试验研究,设计0、225、450 kg/hm2共3种不同的地膜残留量,采用水量平衡法,微型棵间蒸发仪法,于主要生育时期测定并计算土壤含水量、蒸散量、棵间蒸发量、作物蒸腾量、棵间蒸发占蒸散的比例。结果表明:随着地膜残留量增加棵间蒸发量、棵间蒸发占蒸散的比例呈增大趋势,而蒸散量及作物蒸腾量则逐渐减小。与无残膜处理相比,225和450 kg/hm2处理全生育期田间无效耗水的棵间蒸发量分别增加了9.27和22.20 mm,棵间蒸发占蒸散的比例增幅分别为2.6%和6.1%,作物蒸腾量降低34.89和55.94 mm。在棉花生育期内,棵间蒸发占蒸散的比例(E/ET)与叶面积指数(leaf area index,LAI)呈幂函数关系,各处理间棵间蒸发占蒸散的比例对叶面积指数的响应差异不同,450 kg/hm2处理蒸发占蒸散的比例随着LAI的增加,曲线下降趋势较明显;无残膜处理棵间蒸发占蒸散的比例与LAI的决定系数最高,均在0.9以上。土壤水分利用率也随残膜量的增加依次降低,当残膜量由0增加到450 kg/hm2时,土壤水分利用率从28.25%降至24.91%,可见,残膜增大了农田的无效耗水,不利于土壤水分的有效利用。研究可为制定缓解或克服残膜危害的应变调控技术提供依据。     

椿树辐射诱变育种初报

以椿树种子为材料,用60Co γ射线进行了0、30、50、75、100、150和200Gy辐照处理,研究辐照对椿树种子发芽及幼苗生长的影响,以期获得耐盐突变体。结果表明：辐照抑制了种子的萌发,成苗率下降,幼苗生长受到抑制,且随着剂量的增加,抑制作用增强;椿树种子的半致死剂量为50Gy,适宜辐照剂量是50~75Gy。辐照后的植株经0.5% 的海盐筛选,共获得9株耐盐能力提高的变异株。     

黑土区田块尺度土壤有机质含量遥感反演模型

为了对田块尺度土壤有机质进行空间反演并提高模型精度和稳定性,该文以黑龙江省黑土带41.3 hm~2田块为例,获取2016年5月中下旬两期(受限于拍摄周期和天气原因而选择不同卫星影像,2016年5月17日Landsat 8影像和5月25日Sentinel-2A影像)裸土时期遥感影像和4 m分辨率DEM数据;分析单期影像与土壤有机质(soil organic matter,SOM)的关系,两期影像所包含的土壤含水量变化信息与地形因素对SOM预测模型精度的影响,建立基于BP神经网络的SOM遥感反演模型。结果表明:该田块内SOM含量差异较大;利用单期影像预测SOM时,基于红波段和785~899 nm波段建立的预测模型精度(建模均方根误差RMSE 1.033,检验RMSE 1.079)和稳定性(建模决定系数R2 0.677,检验R20.644)较高;两期影像时,基于红波段和1 570~1 650 nm波段建立的预测模型精度(建模RMSE 0.855,检验RMSE 0.898)和稳定性(建模R2 0.792,检验R2 0.797)显著提高;在两期影像模型基础上,加入地形因子作为输入量,模型精度(建模RMSE 0.492,检验RMSE 0.499)和稳定性(建模R2 0.917,检验R2 0.928)进一步提高。研究成果可为土壤碳库估算和农田精准施肥提供理论与技术支持。     

引入时相信息的耕地土壤有机质遥感反演模型

土壤有机质(soil organic matter,SOM)是土壤质量评价的重要指标。监测SOM含量及其空间分布对土壤利用与保护、土壤有机碳库估算等具有重要意义。该文以松嫩平原典型区为研究区,采集4种主要土壤类型样本共147个,获取裸土期多时相MODIS地表反射率8 d合成产品,以单期、多期影像所构建光谱指数作为输入量,构建包含含水量变化与有机质含量信息的多光谱指数,建立SOM线性回归遥感反演模型,揭示SOM空间分布规律。结果表明:由于土壤含水量空间差异随时间变化,基于单期影像构建的模型主要输入量发生规律性改变,其中年积日137 d裸土条件最好,反演模型最优;比值光谱指数R61与SOM显著相关,而和含水量相关性极小,适于作为反演模型输入量;基于多期影像构建的模型引入时相信息后,精度与稳定性较单期影像模型显著提高,其中基于年积日137、105 d两期影像光谱指数所建立的多元线性模型最优;松嫩平原SOM呈现由东北向西南递减趋势。     

生物炭提高花生干物质与养分利用的优势研究

【目的】 以秸秆为原料生产生物炭可用于改良土壤和提高养分利用率,其与秸秆直接还田以及传统的制作堆肥后还田相比是否具有优势需要用试验来验证,本研究可为生物炭的高效利用提供理论依据。 【方法】 以传统猪厩肥和秸秆直接还田为对照,连续进行了8年的花生田间微区 (2 m2) 试验。在氮磷钾总投入量相等的条件下,共设4个处理,分别为秸秆还田 (CS)、猪厩肥 (PMC)、生物炭 (BIO) 和基于生物炭的炭基花生专用肥 (BF),每个处理重复3次,随机区组排列。试验于2016年在花生苗期、开花下针期、结荚期和饱果成熟期进行采样,测定植株茎叶、根和荚果的干物质和氮磷钾养分积累量,并计算对应的分配情况,探讨其对花生产量的影响。 【结果】 生物炭处理的花生产量显著高于其它处理,达到7231.7 kg/hm2;生物炭复合肥和猪厩肥处理则相对较低,分别是生物炭处理的82.4%和83.8%,秸秆处理产量最低,为5623.9 kg/hm2。猪厩肥处理的出仁率显著高于其它处理。生育前期各处理的干物质和养分主要在茎叶中积累,从结荚期开始逐渐向荚果中转移。与对照处理相比,复合肥处理的干物质和氮磷钾养分整株积累量在各时期均较高,尤其在结荚期以前保持了良好的荚果干物质和养分分配系数;生物炭处理则至饱果成熟期时呈现出明显优势,干物质积累量达到6295.0 kg/hm2,分别高出专用肥、秸秆和猪厩肥处理43.1%、36.1%和50.8%,茎叶分配比例高达34.5%,氮、磷、钾积累量持续增长至236.4 kg/hm2、 21.7 kg/hm2、77.8 kg/hm2,显著高于其它处理,但此时期荚果的氮、钾分配系数仅有0.83和0.52,低于对照处理(CS、PMC处理) 0.02～0.03和0.15～0.21。 【结论】 在氮磷钾养分投入量相等、不考虑有机碳投入量的前提下,施用生物炭、炭基复合肥和猪厩肥效果均显著好于秸秆直接还田;生物炭可显著提高花生整株的干物质量和氮磷钾积累量,特别是提高生育后期的干物质和养分分配量,促进产量的提高,对花生高产增效有良好的促进作用;炭基复合肥在花生进入结荚期后,对花生干物质及养分积累分配的促进作用减弱,效果与施用猪厩肥相当。因此,在本试验条件下,生物炭直接施用具有维持其养分长期稳定释放,提高花生产量和肥料养分利用率的作用。