牛粪堆肥过程中nosZ型反硝化细菌动态变化

采用高通量测序技术,研究牛粪堆肥过程中不同时期与不同深度的nosZ型反硝化细菌群落组成的动态变化与多样性,并通过冗余分析(Redundancy analysis, RDA)和Spearman相关性分析,揭示了堆肥过程中nosZ型反硝化细菌与理化指标之间的相关关系。结果表明,堆肥不同时期nosZ型反硝化细菌群落结构差异显著,反硝化细菌群落多样性和丰富度均呈先降低后升高的趋势,在堆肥降温期不同深度的反硝化细菌群落结构和多样性指数差异显著。此外,理化因素显著影响堆肥反硝化菌群的群落结构与多样性,螯台球菌属(Chelatococcus)与温度呈极显著正相关(P0.01),Polymorphum与硝态氮呈极显著正相关(P0.01),生根瘤菌属(Mesorhizobium)与含水率和C/N呈极显著负相关(P0.01)。反硝化细菌的多样性与温度、pH、氨态氮呈极显著负相关(P0.01),与硝态氮呈极显著正相关(P0.01)。反硝化细菌的丰富度与温度呈极显著负相关(P0.01)。综上所述,堆肥时间和深度均为影响nosZ型反硝化细菌群落结构的重要因素,且该菌群群落结构变化受理化因子的显著影响。     

负载TiO2/WO3粉煤灰分子筛表征及对水中高浓度活性红X-3b光催化性能

用水热合成法将热电固废粉煤灰制备成分子筛F,将其作为材料基板,用浸渍法分别负载TiO_2/WO_3,制成粉煤灰分子筛光催化剂Ti/F、W/F、W&Ti/F。通过SEM-EDS、XRD和BET对4种材料作表征,研究催化剂光催化去除水中高浓度活性红X-3b效果及反应动力学特性。结果表明,F中含Ti不含W,Ti主要以金红石型TiO_2单晶存在。与F相比,Ti/F新增TiO_2晶型为钛锐型TiO_2,Ti以锐钛型和金红石型混晶存在;F负载WO_3改变表面结构,平均孔径增加,活性红吸附率增加,W取代F中金红石型Ti明显降低Ti含量;W&Ti/F的Ti、W双负载(0.5:0.5)使Ti和W负载量分别高于Ti/F和W/F,但锐钛型和金红石型混晶TiO_2量明显低于Ti/F,光催化活性低于Ti/F。Ti/F、W/F、W&Ti/F、F均对水中高浓度活性红X-3b具有光催化活性。催化活性成分主要为锐钛型和金红石型TiO_2。Ti/F光催化效果最好;在最优条件下,紫外光照630 min,2 000 mg·L~(-1)活性红X-3b去除率为95.74%;其次为F,93.83%;W&Ti/F和W/F去除率分别为87.78%和87.60%。光催化反应20℃下符合一级动力学反应,40℃下符合二级动力学反应。Ti/F和F分子筛对2 000 mg·L~(-1)活性红X-3b具有高光催化活性,使光催化处理活性红X-3b浓度范围显著提高。     

秸秆还田与有机肥对黑土区土壤团聚性的影响

土地长期处于过度开垦状态,化肥大量施用,使土壤肥力下降,有机碳含量下降,作物产量降低。通过两组试验,1组施用有机肥,另1组秸秆全量还田,2组均以单施化肥处理(CK)作为对照。结果表明,秸秆还田和施用有机肥可增加黑土5 mm粒径大团聚体含量,有效缓解土壤大团聚体减少;有机肥和秸秆还田处理下机械稳定性团聚体平均重量直径(MWD)和水稳性团聚体MWD均高于CK;施用有机肥和秸秆还田显著提高土壤有机碳含量SOC,增幅2.4%～40.8%;施用有机肥和秸秆还田可有效提高作物产量,秸秆还田平均增产17.09%,施用有机肥平均增产23.41%。     

免耕措施下黑土区坡耕地土壤肥力质量评价

以东北黑土区坡耕地为研究对象,采集不同坡位(坡上位、坡中位、坡下位)深度(0～10、10～20 cm)土壤,研究免耕措施下土壤理化性状及土壤酶活性不同坡位变化情况,并用因子分析和土壤质量指数法综合评价土壤肥力质量。结果表明,免耕后各坡位土壤容重减小,土壤孔隙度扩大,全氮、有机质和速效钾含量增加,土壤脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈升高趋势。随坡面向下,土壤容重呈减小趋势,土壤孔隙度、田间持水量和土壤含水量呈增大趋势。土壤全氮和有机质含量在不同坡位差异显著(P<0.05),主要集中在坡中位和坡下位较高;土壤铵态氮、土壤硝态氮、土壤有效磷、土壤速效钾含量主要集中在坡上位和坡下位较高,而pH主要集中在坡中位较高。土壤脲酶和过氧化氢酶活性表现为坡上位和坡下位较高,蔗糖酶活性坡中位和坡下位较高。通过因子分析将14项土壤指标分为5个公因子,即土壤肥力、水分、结构、养分和生物学因子。利用土壤质量指数分析坡耕地耕层特征发现,免耕一年后各土层坡下位土壤质量指数高于坡上位和坡中位,免耕两年后各土层为坡中位和坡下位土壤质量指数高于坡上位,说明坡下位形成相对平衡和较高肥力质量的土壤。与免耕前相比,经两年免耕后坡中位土壤质量得到改善。     

小麦化肥减施技术研究进展

小麦施肥历史悠久,施肥技术随着时代的发展而不断进步。目前农民使用的传统施肥方法,在施肥初期,尽管有增产的作用,但长期不合理施肥不仅造成小麦减产、品质下降,还影响了土壤的结构和性质。小麦化肥减施技术是针对现今农民施肥中存在的问题而产生的新型施肥技术,包括有机肥替代、精准施肥、水肥一体化等。新型小麦化肥减施技术能减肥增效、促进小麦增产稳产、增强品质、改良土壤,极大地提高农民的效益,对于指导农民科学施肥具有重要作用。     

黑龙江省农区与垦区农村居民点空间格局特征及差异

为探寻粮食主产区不同农业发展水平下农村居民点空间分布特征及差异,以黑龙江富锦市为例,采用GIS空间分析、地统计、景观指数方法分析农区与垦区农村居民点空间格局特征,结果表明:1)空间分布上,农区与垦区居民点均属集聚模式,最高核密度分别为0.93和0.73km~(-2),农区居民点密集程度相对较高;2)规模分布上,农区居民点规模呈全局低值集聚,表现为大规模、小规模集聚和随机分布3种模式;垦区居民点规模呈全局高值集聚,显著性较低,主要为大规模集聚和随机分布2种模式;3)形态分布上,农区居民点斑块形态空间分布格局表现出随机特性,空间分异格局中的随机成分较高;垦区居民点斑块形态变化具有连续性和规律性,由空间自相关引起的空间结构分异较为显著。结合农区与垦区居民点空间格局特征,提出差别化的居民点空间整治与重构模式,为城乡融合背景下乡村重构与农村居民点整理提供参考。     

高钾用量和根区施肥可提升皖南不同质地土壤烟叶钾含量

钾是烟叶的品质元素之一,提升烟叶钾含量一直是我国烟草行业关注的重点之一。本文选取安徽烤烟主产区皖南宣城市砂土与黏土两类典型土壤,以云烟97为试验材料,研究田间条件下不同高钾用量水平与施肥方式对烟叶钾含量的影响。研究结果表明,在耕层土壤全层混施方式下,随着施钾量增加(0、300、600、900、1 200、1 800、2400mg/kg,以纯K计),两种质地土壤烟叶钾含量均显著上升,呈先快速增加而后缓慢增加的趋势。在钾肥用量低于1 200 mg/kg时,每增加钾肥用量100 mg/kg,砂土和黏土烟叶不同部位钾含量分别平均增加2.4 g/kg和1.0 g/kg。更高钾肥用量可使砂土烟叶钾平均含量提升到44.0 g/kg,黏土则只能提升到26.2 g/kg。两类土壤钾肥效果差异极大的原因与土壤固钾能力有关,土壤速效钾含量与烟叶钾含量呈线性相关,而黏土钾肥固定率平均为71%,远高于砂土的25%,这是两种质地土壤钾肥肥效差异的根本原因。在常规同等钾肥用量条件下(K2O25kg/667m2),氮磷钾根区集中施用较常规条施显著促进了烟叶对钾的吸收,提升了烟叶钾含量,而且砂土的效果要好于黏土,其原因也与根区施肥可显著提升烟叶根区土壤速效钾含量有关。以上结果表明,选择固钾能力弱的土壤,提高钾肥用量并改进施肥方法可以有效提升皖南烟叶钾的含量。     

大气臭氧浓度升高对大豆籽粒C、N、P和K浓度的影响

为明确大气臭氧浓度升高对大豆籽粒C、N、P和K元素浓度的影响,本研究以环境大气臭氧浓度为对照,利用开顶式气室模拟大气臭氧浓度升高40 nL·L^-1的环境条件,选取3个推广面积较大的大豆品种:东生1号、绥农4号和绥农8号,解析了在高臭氧浓度下不同大豆品种籽粒C、N、P和K元素浓度及计量化学比的变化。结果表明,臭氧浓度升高会降低大豆籽粒中C元素和P元素浓度,但增加了N元素和K元素浓度,3个品种大豆籽粒中C、P元素平均浓度分别降低了1.51%和10.7%;N、K元素平均浓度则分别升高了37.8%和11.0%。虽然大豆籽粒C、N、P和K元素浓度存在品种间差异(P<0.05),但臭氧与品种交互作用对4种元素的积累影响不显著(P>0.05)。臭氧浓度升高还会改变大豆籽粒中C、N、P和K元素化学计量比,如提高C/N和C/K,降低C/P和N/P,同时提高P/K,这表明臭氧浓度升高降低了N和K的元素利用效率,而且大豆对N元素的积累和利用可能受到P元素的制约。     

我国生态农场建设的思考

生态农场作为生态农业的落地载体,兼顾生态环境保护与经济社会可持续发展,具有市场灵活性,在带动农户发展专业化、标准化、绿色化生产方面具有明显优势。新形势下,各地已形成了一批各具特色的生态农场典型案例。2016-2017年,作者重点围绕面源污染防控与农业清洁生产,以我国东部15个省市的468家生态农场为研究对象,制定调查问卷开展典型案例调查研究。研究结果表明,90%的农场成立时间在15年以下,生态农场经营者的平均年龄为47.5岁,土地面积在6.6~16.6 hm²的农场占到40%,土地平均租金为11 040元·hm^-2·a^-1;以公司、合作社和家庭农场为组织形式的农场各占23%、40%和30%;进行了农产品质量认证的农场占到73%;生态农业措施采用率排在前5位的是有机肥/堆肥、人工/机械除草、轮作、清洁田园、杀虫灯/秸秆还田;养殖农场的生态意识较为淡薄,生态措施的采用情况也不乐观。在农场投入方面,种植农场的肥料投入和养殖农场的饲料投入最高,劳动力工资平均在3~4万元·cap.^-1·a^-1;种植农场收益率为-21%~70%,养殖农场为13%~337%,种养结合农场为-21%~152%;50%的农场获得过农业补贴。从调研结果看,我国生态农场有着良好的发展势头,但还处于初级阶段,缺乏相应的指导。文章在调研的基础上还从技术应用、产业融合、成本收益、销售途径及补贴政策等方面分析了生态农场发展过程中面临的问题和挑战,并提出了相应的对策建议,以期对我国生态农场健康有序发展提供指导。     

不同供氮水平下玉米大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟

玉米/大豆间作具有一定的养分利用优势,但是不同供氮水平对玉米/大豆间作体系干物质累积和氮素吸收的调控作用不同。本试验采用田间裂区设计,运用Logistic模型分析,模拟了4个氮水平下玉米/大豆间作作物干物质积累和氮素吸收的动态变化。结果表明,玉米、大豆干物质累积和氮素吸收动态符合Logistic模型,相关系数R²均在0.9以上。在N0（不施氮肥）、N1（180 kg·hm^-2）、N2（240 kg·hm^-2）和N3（300 kg·hm^-2）供氮水平时,间作玉米最大生长速率（I_max-B）分别比单作提高34.2%、46.7%、25.9%和25.1%,而相应的供氮水平下,大豆的I_max-B分别降低27.7%、30.3%、16.5%和23.7%,但整个间作系统的I_max-B平均增加32.1%;玉米和大豆干物质的其他模拟参数与I_max-B规律一致。氮素吸收动态与干物质积累表现出同步的变化特点,在N1水平下,单位面积间作玉米的氮素最大吸收量（K_-N）、最大吸收速率（I_max-N）和瞬时吸收速率（r-N）比相应单作分别提高18.4%、48.9%和25.8%,而间作大豆的K_-N、I_max-N和r-N值比单作处理分别降低15.9%、29.9%和16.69%,整个间作系统氮素分别提高0.4%、13.7%和7.8%;施氮水平对大豆r-N无显著性影响。间作显著地提高了氮素当量比（LER_N>1）,其中N0水平下LER_N值最高,随着施氮量的增加,LER_N有下降趋势。在本试验条件下,N2供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累量和氮素吸收量最高,间作优势最明显。