里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究

为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养,并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照,在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸(HAL)进行分析,与土壤的胡敏酸(HA)比较观察其特异性。对比CK,在模拟腐殖化的过程中,接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征,其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右,与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%,使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看,里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时,可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化,其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加,与土壤HA的结构特征差异持续缩小,逐渐具有特异性。     

红碱淖国家级自然保护区种子植物多样性及区系地理分析

【目的】调查红碱淖国家级自然保护区种子植物资源,并进行区系地理分析,以探明保护区植物的分布规律,为保护区生物多样性保护提供依据。【方法】利用植物生活型和区系地理学原理,采用野外样线样方调查法,选取8条样线35个样点,对保护区的种子植物资源进行调查,结合查阅资料,对保护区种子植物生活型和植物区系特征进行分析研究。【结果】红碱淖自然保护区有野生种子植物242种,隶属于63科167属,其中裸子植物3科6属7种,被子植物60科161属235种。生活型和区系地理分析结果表明,保护区内植物可分为乔木、灌木、亚灌木、多年生草本、一年生和两年生草本等5种生活型。科的分布区类型有4种分布型和2变型,属的分布区类型有13种,其中有104属为温带分布型,占总属数的62.28%,植物区系具有明显的温带性质。保护区水生、湿生及植物种类多样,且发育良好。耐盐、耐旱植物种类较多。【结论】红碱淖自然保护区种子植物生物多样性较低,生态平衡脆弱,亟待加强保护。     

土壤质地、pH、有机质含量对镉存在形态的影响及其机理研究

在不同土壤质地、pH、有机质含量条件下,研究镉可交换态含量随时间的变化规律。结果表明,镉添加进土壤后,经过40～60 d可被土壤吸附和固定,并进入稳定状态。随着土壤粘粒占比的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低;随着土壤pH的升高,土壤中镉可交换态含量总体呈降低趋势;随着有机质含量的增大,土壤中镉可交换态含量显著降低。     

稻田土壤古菌群落组成对秸秆还田的响应

为探讨秸秆还田下稻田土壤古菌群落的演替规律及其驱动因子,本研究开展室内稻田土壤淹水培养试验,利用高通量测序技术,研究了淹水培养第0、15、30 d和60 d时不同量小麦秸秆(0、1%、2%和5%)施用下两种类型的稻田土壤(高砂土和黄泥土)古菌群落组成的动态变化及其影响因子。结果表明:秸秆还田导致土壤pH显著降低,而土壤电导率(EC)、总碳(TC)、总氮(TN)、碳氮比(C/N)以及土壤孔隙水中溶解性有机碳(DOC)、还原性亚铁[Fe(Ⅱ)]和总铁(Fe)含量显著增加,并且当秸秆还田量为5%时,上述土壤指标改变量最大。基于高通量测序技术发现,两种类型稻田土壤的优势古菌均为奇古菌门(Thanumarchaeota)。在淹水培养的0～30 d,秸秆还田对奇古菌门的相对丰度没有显著影响,维持在97%～98%;然而,在培养的第60 d,与未施用秸秆相比,秸秆施用下两种类型稻田土壤中奇古菌门的相对丰度显著降低(P0.05),并且随着秸秆施用量的增加,奇古菌门丰度的降低程度越大。主成分分析(PCA)结果显示两种不同类型土壤的古菌群落存在着显著差异(P0.05),表明土壤类型是土壤古菌群落结构的重要影响因子。与未施用秸秆的土壤相比,5%秸秆施用显著改变了高砂土古菌群落结构,而1%秸秆施用显著改变了黄泥土壤古菌群落结构。进一步对不同量秸秆施用下土壤古菌群落结构的分析发现,秸秆施用量为5%时高砂土壤古菌群落显著不同于秸秆施用量为1%和2%的土壤,而1%和2%秸秆施用量之间并无显著差异;而对黄泥土,仅秸秆施用量为1%和2%时古菌群落存在着显著差异。为了进一步探究土壤古菌群落迁移的驱动因子,冗余分析(RDA)发现,pH和C/N比是秸秆还田下两种类型土壤古菌群落迁移的重要影响因子。综合分析认为,秸秆还田主要通过改变土壤性质来调控古菌群落结构,而不同类型土壤的古菌群落结构对秸秆还田的响应亦不同。     

基于连续运行条件下的稻秸干法厌氧发酵中试研究

为了探索连续进料运行下秸秆干法厌氧发酵的产气情况,设计了一种适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统,研究了牛粪单发酵启动试验、不同进料方式和氮源添加下的产气特征并且进行了技术经济性分析评估。结果表明:中试装置可实现含固率为20%的秸秆物料均匀混合,提高进料效率和实现连续发酵均衡产气。发酵启动试验阶段,牛粪单发酵29 d后具备处理稻秸所需的最佳厌氧微生物体系、适宜的发酵温度等,从而使连续进料阶段快速启动。在连续进料稳定运行阶段,秸秆进料量80 kg·d~(-1)并添加猪粪(干质量)4.54 kg·d~(-1)为补充氮源,单日CH4产气量从137.28 L·kg~(-1)VS达到227.8 L·kg~(-1)VS,并能连续维持20～22 m~3·d~(-1)。对于缺乏猪粪等氮源的地区可采用一次性投加的方式,单次补充68.1 kg猪粪(干质量)且定期补充时间为20 d。研究表明,该适用于稻秸干法厌氧发酵中试系统技术可行且可实现连续进出料和稳定运行产气,并产生可观的经济效益。     

辣椒秸秆生物炭对酸化土壤交换性能及酶活性的影响

将辣椒秸秆通过高温热解的方法制备成辣椒秸秆生物炭,与酸化土壤共培养,探讨辣椒秸秆生物炭对酸化土壤交换性能及土壤酶活性等的影响。结果表明,添加辣椒秸秆生物炭能显著提高酸化土壤pH,提高幅度与辣椒秸秆生物炭的添加量呈正比;土壤交换性Al~(3+)含量与辣椒秸秆生物炭添加量呈显著负相关;添加辣椒秸秆生物炭能显著影响土壤NO_3~--N和NH_4~+-N。土壤交换性Na~+和交换性K~+与辣椒秸秆生物炭添加量呈显著正相关;交换性K~+的变化与辣椒秸秆生物炭中K元素呈极显著正相关;交换性Ca~(2+)、交换性Mg~(2+)与辣椒秸秆生物炭添加量之间相关性不显著;总盐基离子、土壤阳离子交换量(CEC)与辣椒秸秆生物炭添加量之间呈显著正相关。土壤脲酶、蔗糖酶与辣椒秸秆生物炭添加量呈正相关;土壤酸性磷酸酶、蛋白酶、过氧化氢酶与辣椒秸秆生物炭添加量之间相关性不显著;土壤酶的几何平均数(GMea)表明添加辣椒秸秆生物炭可以显著改善酸化土壤质量。试验为开拓辣椒秸秆利用途径、改善酸化土壤及提高土壤肥力等方面提供提供科学依据。     

利用响应曲面法优化秸秆腐熟剂的腐解条件

以水稻秸秆为代表,研究了4种腐熟剂对秸秆腐解性能的影响。基于施用腐熟剂后的秸秆腐解率和碳氮比,选择其中1种腐解性能较好的腐熟剂,采用Box-Behnken设计对其秸秆腐解条件进行优化,主要考查腐熟剂用量、温度、含水量和外加氮源(浓缩沼液)量等4个因素。结果表明,腐解温度、含水量和腐熟剂用量对腐解率的影响达到极显著水平(P<0.01),最佳腐解条件是温度29.6 ℃,含水量90%,腐熟剂和浓缩沼液氮添加量分别为秸秆质量的2.0%和0.17%。数学模型分析预测得知,在该条件下腐熟剂添加后25 d水稻秸秆腐解率可达63.25%,与验证试验结果基本相符。     

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%。     

甘青彩陶折射的农业生态信息

甘青地区彩陶的种类、造型、纹饰不仅受原始宗教、祖先崇拜、审美意识、制陶技艺等因素的影响,还与经济结构特征有着的密切联系,折射了气候敏感区、生态脆弱区独特的生态环境。距今8000~6000年,甘青地区气候温暖湿润,生态环境优越,以采集狩猎经济为主,农业为辅,因而陶器种类少,以适应半流动生活的圜底器为多,且鱼纹盛行。距今6000-4000年,气候尽管出现冷暖干湿波动,但整体上温暖湿润,经济形态以农业为主,陶器种类随之增加,陶器器形以反映定居生活的平底器为主,农作物纹饰的出现或描摹雷声、闪电、云气和波涛纹饰的盛行,表达了先民对风调雨顺和农业丰收的希望。距今4000年以后数百年间,气候寒冷干旱,由农业经济向半农半牧或畜牧经济演变,为适应以养羊为主业的流动生活,陶器种类大大减少,造型以便于携带的双耳罐为主,并盛行羊角纹、鹿纹等。     

吉林省林地立地质量评价及生产潜力研究

依据一类清查的标准木、样木和样地数据,构建主要树种(组)树高曲线,编制立地形表,用地形和土壤因子拟合立地形估测模型。以此,基于吉林省二类调查数据库,估测全省小班立地形,得到立地质量等级及分布。同时根据全省现实林分状况,综合确定各立地质量等级林地的生产潜力,由此对比分析现实与潜在生产力。结果表明:1)基于清查资料构建的立地形估测模型,经检验,均达到显著相关水平,可用于立地质量的评价;2)吉林省林地质量较好,林地质量等级为好和中等的分别占31.03%和66.00%,合计高达97.03%;3)全省现实生产力为潜在生产力的56.65%,仅7.20%的森林达到林地生产潜力水平,森林生产力仍有较大可提高性;4)基于一类清查和二类调查数据库的立地质量评价和生产潜力测算的方法可靠,具有可推广性。