施氮对藏北垂穗披碱草人工草地叶片功能性状和种群特征的影响

于2015-2016年在藏北地区那曲县那曲镇的农业部农业环境科学观测实验站内进行,采取尿素均匀湿撒,施氮水平为0 g·m^-2(CK)、7 g·m^-2(N₁)、15 g·m^-2(N₂)、30 g·m^-2(N₃)、40 g·m^-2(N₄)、50 g·m^-2(N₅),研究了藏北垂穗披碱草叶片功能性状和种群特征对不同施氮水平的响应。结果表明,1)施氮条件下垂穗披碱草叶面积、比叶面积都有一定提高;施氮显著促进分蘖数增加(P<0.05),但对叶片光合速率影响不显著;2)不同施氮处理下,抽穗密度有不同程度的提高;生殖高度响应不显著,而营养高度显著升高(P<0.05),N₅最高,为32.87 cm,与对照比增幅达111.29%;盖度先迅速增加然后稳定在饱和状态,从43.67%上升到100%;随施氮量增加,生物量显著增加(P<0.05),且施氮量越高生物量越高,最高增幅出现在N₅处理,达到303.18%,从对照组的145.81 g·m^-2增长到了587.89 g·m^-2;3)相关性分析表明,氮肥单因子作用下生物量与营养高度、生殖高度以及盖度之间呈显著相关(P<0.01),表明在施氮条件下,种群特征是影响垂穗披碱草人工草地生产力提高的关键因素,而非叶片功能性状。     

土壤接种棘孢木霉菌降低小油菜砷胁迫及其可能机理

农田土壤中砷的过量累积会影响作物生长,砷可通过食物链影响人体健康。缓解土壤砷对作物生长的胁迫和累积是亟待解决的科学问题之一。本文以具有高耐砷和砷形态转化能力的棘孢木霉菌为研究材料,通过盆栽试验研究了棘孢木霉菌对外源砷胁迫下小油菜生长的影响及其可能机理。结果表明:120 mg·kg-1外源砷污染土壤上小油菜生长受到显著抑制,接种棘孢木霉菌可显著促进小油菜生长;接种棘孢木霉菌降低了小油菜对砷的吸收及富集系数,与未接菌污染土相比,小油菜地上部和地下部砷含量分别降低了12.4%和20.2%,砷富集系数降低了7.8%。接种棘孢木霉菌使土壤有效态砷含量降低了15.7%,土壤和小油菜地上部均检测到一甲基砷和二甲基砷,表明接种棘孢木霉菌促进了土壤中砷的甲基化,降低了土壤中砷有效性和小油菜体内砷的毒性。此外,外源砷胁迫下小油菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性,以及谷胱甘肽、抗坏血酸及丙二醛含量显著升高,而接种棘孢木霉菌可降低小油菜部分抗氧化胁迫相关酶活性,表明接种棘孢木霉菌有效缓解了砷对小油菜生长的胁迫。研究结果可为今后砷高风险农田的安全利用与风险调控提供材料与技术参考。     

13种木本植物不同器官和浒苔对生菜幼苗生长的影响

为了明确13种常见的木本植物不同器官及浒苔的化感活性,为其有效利用提供依据,以生菜为受体,采用琼脂混粉法测定了它们在0.005～0.5 g/L供试浓度下对生菜幼苗生长的影响.结果表明,在上述供试浓度下,13种木本植物不同器官及海洋藻类浒苔对生菜幼苗的生长均具有不同程度的影响,其中,在0.005 ～0.1 g/L的供试浓度下,金叶千头柏与碧桃的枝、紫丁香与紫荆的叶等器官均表现出了相对较高的刺激根系生长活性.其他植物器官刺激生长的活性相对较低,或表现为抑制活性.     

施肥对设施菜地氨氧化细菌群落和丰度的影响

以甘肃武威设施菜地为对象,采用amoA基因末端限制性片段多态性分析(PCR-TRFLP)技术与实时荧光定量PCR(Realtime PCR)相结合的方法,研究了不同施肥处理下土壤中氨氧化细菌群落组成和丰度的变化.结果表明:设施菜地中氨氧化细菌的优势种群均为Nitrosospira cluster 3属,亦含有少量Nitrosomanas cluster 7属.定量PCR分析发现在当地农民习惯施肥用量一半的处理下(1/2 MNPK),0～20 cm和20～40 cm土层中氨氧化细菌的丰度最大值分别为每克干土9.95×107、6.65×107拷贝数,比不施肥处理增加了105.0％和315.3％.施肥类型、土壤层次均是导致氨氧化细菌群落结构和丰度变化的重要因素.研究结果对进一步探讨设施栽培条件下氨氧化细菌的功能、环境适应机理及其在土壤氮素循环中的作用等,均具有较大的参考意义.     

应用于水稻生产的增效减负环保型施肥技术比对——以宁夏引黄灌区为例

过量施肥及盲目灌溉导致宁夏引黄灌区水稻种植中氮素淋失严重,氮肥利用率低下.探索能够在保障水稻产量前提下减少氮素淋失、提高氮素利用率的环保型施肥技术是该区域实现农业可持续发展的现实需求.本研究在前期研究的基础上,就不同施肥技术对灌区水稻生育期内氮素淋失、氮素利用率及水稻产量的影响效果进行比对,旨在为后续工作中技术筛选及推广提供依据.试验共设置4个处理,分别是(1)无肥对照(CK):不施氮肥;(2)常规施肥(FP):施用氮肥300 kg N·hm^-2, 60%作为基肥,分蘖和孕穗期各追肥20%;(3)侧条施肥(SD):施用水稻专用控释肥120 kg N·hm^-2,水稻插秧时将肥料一次性施入;(4)育苗箱全量施肥(NB):施用水稻专用控释肥,用量为120 kg N·hm^-2,育秧时一次性全量施入育秧盘.结果表明,采用SD和NB在氮素用量较FP降低60%的情况下,水稻产量都不会下降.SD可以显着降低稻田氮素淋溶损失,FP水稻生育期内可溶性总氮(TN)、硝态氮(NO₃-N)和铵态氮(NH₄⁺-N)淋失量分别为39.89、26.22 kg·hm^-2和5.49 kg·hm^-2,SD和FP相比,TN、NO₃-N和NH₄⁺-N的淋失量分别减少18.97、11.18 kg·hm^-2和2.27 kg·hm^-2;同时SD可以显着提高宁夏灌区水稻氮素利用率,较FP提高21.4%. NB和FP相比,TN、NO₃-N和NH₄⁺-N淋失量分别减少14.36、10.14 kg·hm^-2和1.84 kg·hm^-2,氮素利用率亦提高15.7%,但是TN、NO₃-N和NH₄⁺-N淋失量较SD处理分别增加4.61、1.04 kg·hm^-2和0.43 kg·hm^-2,同时氮素利用率亦减少5.7%.综合考虑水稻产量和环境效益,SD更适合在宁夏灌区水稻种植中推广应用.     

长期施肥对水稻土不同功能有机质库碳氮分布的影响

土壤有机质(SOM)对于维持农业生产力、提高土壤质量和增加土壤固碳均具有非常重要的意义。以红壤水稻土35年的长期定位试验为依托,借助近期发展的物理―化学联合分组方法,探讨了长期施肥对水稻土不同功能SOM库含量、SOM库碳氮含量变化和分配比例的影响。结果表明,长期施肥尤其是有机无机配施处理显著增加了未保护游离SOM库(c POM和f POM)和纯物理保护SOM库(i POM)在土壤中的含量以及它们的土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量。未保护游离SOM库的SOC和TN含量占总有机碳和全氮比例在有机无机配施处理下最高,分别达35.9%和33%。与CK相比,有机无机配施使生物化学保护库非水解游离粉粒组(NH-d Slit)和非水解游离黏粒组(NH-d Clay)含量分别降低了15%和9.5%(p0.05)。物理―化学保护SOM库、物理―生物化学保护SOM库以及化学保护SOM库含量受长期施肥影响不显著。综上,研究表明土壤不同功能SOM库对长期施肥的响应不同。有机无机配施是提升红壤水稻土SOM数量和质量的最佳培肥措施。     

生物过滤法去除死猪堆肥排放臭气效果的中试

为研究生物过滤法去除死猪堆肥发酵处理过程产生臭气以及挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的可行性,开展了死猪和猪粪混合堆肥试验,分析了死猪堆肥过程臭气浓度特性和VOCs组分特征,对生物过滤法去除臭气中VOCs的工艺关键参数-停留时间进行优化试验。死猪堆肥过程中排放VOCs种类达37种,其中主要致臭组分为三甲胺、二甲基硫、二甲基二硫、二甲基三硫;以腐熟猪粪堆肥作为滤料(添加3%活性污泥),在停留时间为30~100 s的条件下,生物过滤法对死猪堆肥排放臭气去除率达90%以上;停留时间60~100 s的条件下对VOCs中主要致臭组分的去除效率达82.2%~100%,生物过滤法去除死猪堆肥过程臭气浓度和VOCs的优化停留时间为60 s。研究结果能为死猪堆肥发酵过程排放臭气的处理和控制技术进一步研发提供科学依据。     

生物炭施用对稻田氮磷肥流失的影响

针对宁夏引黄灌区稻田过量施肥导致土壤养分利用效率低的问题,通过田间小区试验,在优化施氮条件下(240kg·hm~(-2)),设4个生物炭水平(0、4500、9000、13500kg·hm~(-2)),研究施用外源生物炭对稻田氮磷流失和土壤养分含量的影响。结果表明:生物炭对稻田田面水氮素动态产生影响,表现为田面水中全氮、硝态氮含量随生物炭用量的增加而降低,铵态氮表现则相反;全氮和铵态氮的最大峰值出现在第1次追施氮肥后的第2天,最大值为34.86、8.28mg·L~(-1);硝态氮最大峰值3.31mg·L~(-1)出现在第2次追施氮肥后的第2天。随后均迅速下降,全氮含量在施氮肥后10d回到第1次追氮前的含量水平,并趋于稳定,铵态氮和硝态氮则在7d后。生物炭对田面水全磷未产生显著影响,全磷含量在第1次施氮肥后3d达到峰值,为3.69mg·L~(-1),之后迅速下降,6~7d后降至追氮前的含量水平,并趋于稳定。生物炭处理显著降低了稻田全氮流失量8.03%~13.36%,高量炭处理(13500kg·hm~(-2))显著提高了土壤全氮和有机质含量,提高幅度分别为41.2%和27.5%(P0.05)。说明生物炭对稻田磷流失、土壤全磷和速效磷含量无显著影响,对降低稻田氮素淋失表现出积极效果。     

甜椒根区基质与土垄交界处热通量变化特征

在日光温室中采用新型土垄内嵌式基质栽培(SSC)方法栽培甜椒。运用土壤热通量板探究土垄(SR)、标准垄(NR)、窄标准垄(NRn)、矮标准垄(NRs)和种植密度加倍标准垄(NRd)5种不同规格栽培垄东西侧水平方向以及根区垂直方向上热通量昼夜变化特征,探究适合冬季日光温室蔬菜生产的栽培垄。结果表明:各处理热通量均呈相同的昼夜单峰曲线变化特征,但不同处理吸放热的时间有所差异。栽培垄东侧水平方向上,晴天时SR、NR、NRn、NRd4个处理根区吸热的时间为9:00-14:00,阴天时吸热时间延后2h;晴天NRs在23:00-14:00吸热,阴天一直处于吸热状态。栽培垄西侧水平方向上,NRs处理一直为吸热状态,其余4个处理在9:00-17:00吸热。根区垂直方向上热通量变化表明,SR、NR、NRn、NRd4个处理吸热时间晴天为11:00-18:00,阴天为12:00-17:00;NRs放热的时间比其它处理晚2~3h。5个处理在东侧、西侧水平方向上和根区垂直方向上吸放热差值因位置不同有较大差异,在东侧水平方向和根区垂直方向上各处理以放热为主,而在西侧水平方向上吸热较多。东西侧水平方向和根区基质垂直方向上NRs处理基质吸热多放热少,NRd处理基质吸热少放热多,故NRd处理在冬季能更好地维持根区温度,在日光温室冬季和早春季蔬菜生产中具有更好的应用前景。     

低碳氮比条件下猪粪堆肥氨气和温室气体排放

针对养殖场粪便产生量大、外加碳源物质成本高,堆肥需要添加大量的碳源物质,并且猪粪堆肥实际生产过程中氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放数据缺乏的问题,开展了低碳氮比(C/N)条件下的猪粪堆肥试验。试验采用箱式堆肥法,使用Innova 1312对氨气(NH_3)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)气体进行24h在线连续监测。结果表明:堆肥箱体内日平均温度超过50℃的持续天数均超过10d,满足国家相关标准的无害化要求;经过31d的好氧发酵,每千克初始原料鲜重的NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的累计排放分别为2.27、0.07、0.24、135.72g,NH_3的排放主要集中在堆肥第1周和翻堆后10d,分别占总排放的31.09%和36.15%,GHG排放主要集中在第4周,占总排放的30.9%;在不考虑CO_2时,N_2O是GHG的主要贡献气体,贡献率为72.02%。堆肥过程中物料气体(NH_3、N_2O、CH_4和CO_2)累计排放量均与p H值呈现良好的正相关(P0.01)、与含水率和C/N呈现良好的负相关(P0.01)。建议对猪粪堆肥过程中NH_3的控制应集中在堆肥第1周和翻堆后,GHG减排应重点关注堆肥后期N_2O的排放。