麦秆还田下钾肥减量对水稻产量及钾肥利用率的影响

我国土壤缺钾程度日益加重,作物秸秆中钾素含量较高,还田后可替代部分化学钾肥,缓解土壤钾素不足。为研究秸秆还田替代钾肥的效果,本文采用田间试验方法,以常规施钾[135 kg(K2O)·hm~(-2)]处理为对照,研究了在秸秆粉碎翻压还田(6 000 kg·hm~(-2))条件下钾肥减量10%、20%、30%和40%对水稻钾素吸收累积量、水稻产量、钾肥偏生产力及经济效益的影响。结果表明:在秸秆还田的基础上,水稻植株的钾素含量和累积量随着钾肥施入量的减少而降低。钾肥施用量减少10%~40%,水稻有效穗数、每穗粒数和结实率略有降低,水稻产量和产值有所下降,钾肥减量10%、20%和30%时,对水稻产量和产值的影响不显著(P0.05)。钾肥偏生产力随着钾肥施用量的减少而提高,钾肥减量10%、20%、30%和40%处理的水稻钾肥偏生产力比不减钾处理分别提高8.4%、18.9%、33.8%和44.4%。总体而言,在常规施钾条件下,秸秆还田后随着减钾量(10%~40%)的增加,水稻钾素累积量、产量和产值均呈下降趋势,而钾肥偏生产力呈增加趋势;减钾30%以内可显著提高水稻钾肥偏生产力(P0.05),对水稻产量及产值的影响不显著(P0.05)。     

秸秆厌氧消化产沼气的研究进展

秸秆是生物质能源的重要组成部分。我国农作物秸秆资源储量十分丰富,但大多数都没有得到有效利用,被随意丢弃或直接焚烧的现象较为常见,造成了严重的资源浪费和环境污染现象。因此,对秸秆的资源化利用已迫在眉睫。在秸秆的众多利用方式中,厌氧消化产沼气是现阶段对其资源化利用最有效的途径之一。本文主要围绕秸秆厌氧消化产沼气的可行性、影响因素、利用现状、存在问题和解决方案等方面进行了综述,旨在为规模化秸秆沼气工程的应用和推广提供一定参考。     

秸秆厌氧消化试验研究

采用清瓶培养消化方法,在中温(32～35℃)环境下,研究了小麦秸秆在不同固含率下的厌氧消化状态.结果表明,小麦秸秆在固含率5%～25%范同内,理论产气数值与实际气体量成线性相关,方程:y=1.846 2x-448.73,R2=0.926 5;无论产气还是产酸和用酸平衡上,同含率25%是较适宜物料厌氧消化的浓度,产气量超过理论数值109.0 mL·g-1;3种不同粒径的产气量最大是<0.5 cm,其次1～2 cm,3～5 cm,考虑到粒径小容易酸化的原因,故选择秸秆厌氧消化的粒径范围<2.0 cm.     

秸秆综合利用研究动态及展望

秸秆是世界上最丰富的可再生资源,其高效利用为维护社会的可持续发展提供了现实可行的方案。该文综述了秸秆生物质能源、秸秆还田、秸秆饲料、秸秆基质、秸秆化学品相关的新近报道,主要侧重于秸秆生物质能源领域,概括了秸秆生产沼气、秸秆发电、秸秆生产燃料乙醇、固体燃料的应用现状。最后对秸秆综合利用的未来发展前景进行了展望。     

秸秆深埋还田开沟扶垄犁设计及试验研究

针对我国北方旱作地区春玉米播种时墒情不够、肥力不足的问题,提出了在秋季收获后进行深开沟、沟内铺放秸秆、覆土起垄整垄、垄上覆膜的秸秆深埋,蓄积秋冬降水的土肥水跨季节联合调控技术。研制了秸秆深埋还田开沟扶垄犁。采用对称式可翻转犁架,实现开沟、覆土、起垄、整垄联合作业。田间性能试验结果表明:该机开沟深度可以达到40cm,沟形规整,覆土效果较好,整垄效率高,垄形符合农艺要求。采用该机进行秋季秸秆深埋还田,可以有效提高土壤水分含量,提高玉米产量。     

农作物空间格局变化模拟模型的MATLAB实现及应用

Agent模型是研究农业土地系统复杂性与动态性的有效工具。在农作物空间格局变化模拟模型(CroPaDy,an agent-based model for simulating crop pattern dynamics)概念化设计的基础上,借助MATLAB平台开放性、矩阵运算能力强等特点,实现CroPaDy模型的数值模拟,并以黑龙江省宾县调查数据为依据,完成模型的区域实证研究。基于MATLAB的模型实现过程充分考虑了CroPaDy模型的多层次性(土地流转行为与作物选择行为)成功实现了3个子模块的动态嵌套模拟:1)Agent生成模块。基于已有的多源GIS数据、统计数据、典型调查数据、以及个体的通用规则,利用蒙特卡洛方法生成每一个个体Agent的属性信息;2)Agent分类模块。基于调查数据对受访农户进行态度聚类分析,然后借助人工神经网络方法确定所有生成的Agent所在的类型;3)Agent决策模块。利用概率方法,计算特定周期内每个Agent的决策行为。区域实证研究中,直接将空间耕地网格作为个体Agent,实现区域全覆盖(网格大小设置为114 m×114 m,约等于户均耕地面积),模拟结果表明,研究区2010年玉米、大豆、水稻、烤烟的模拟结果分别为2 6055.9、5 192.2、3 506.8、3 983.9 hm2,利用宾县统计年鉴(2010)进行验证,模型总体模拟精度达90%以上。CroPaDy模型的设计与实现科学合理,具有较强的理论性与可操作性,能够用以表达特定区域内的农作物空间格局及其动态变化过程。     

固体酸催化半纤维素水解的基础动力学研究

[目的]研究固体酸催化玉米秸秆半纤维素水解的基础动力学。[方法]单因素试验确定最佳固体酸种类、固固比、固液比,然后在以上最优条件下,综合考察反应温度和时间对半纤维素水解产率的影响。[结果]固体酸催化玉米秸秆半纤维素水解的最适反应条件：2号固体酸为催化剂,固固比1∶1,固液比1∶15,反应温度100℃,反应时间10 h。在该最适条件下,可溶性总糖浓度为34.7 g/L,半纤维素水解产率为93.8%。[结论]该研究为固体酸降解玉米秸秆工艺的优化和放大设计提供了基础动力学数据。     

围栏与放牧对不同林龄平茬柠条高生长的影响

研究围栏、放牧对不同林龄柠条高生长的影响,重点对柠条高生长进行了探讨,结果表明,人工平茬和适度放牧可促进柠条的高生长、加快柠条萌发速度。同时观测分析了柠条根系分布、水分与高生长相关性等规律以及主要影响因素等。     

秸秆还田与氮肥配施对中南地区稻田土壤固碳和温室气体排放的影响

秸秆还田和氮肥施用是影响稻田土壤固碳潜力和温室气体排放的重要农作措施。通过研究油菜秸秆全量还田并配合施入不同量氮肥（150、225、300 kg·hm^-2和375 kg·hm^-2）对稻田土壤固碳量和温室气体排放的影响,评估综合增温潜势,对分析秸秆还田配施氮肥对稻田固碳效果有重要作用。结果表明,与单施氮肥和单施秸秆处理相比,秸秆还田配施氮肥显著增加土壤固碳量,秸秆配施氮肥处理固碳量最高值为147.74 kg·hm^-2,比单施氮肥处理平均高出38%。在降低温室效应方面,与单施氮肥相比,秸秆配施氮肥处理显著降低N₂O的累积排放量;与单一秸秆还田处理相比,秸秆配施氮肥处理显著提高水稻产量,降低CO₂的累积排放量,但在一定程度上增加了CH₄的排放。秸秆配施氮肥处理的温室气体强度和综合温室效应分别为0.372、5 394.22 kg CO₂-eq·hm^-2,显著低于单施氮肥处理的0.630、9 339.94 kg CO₂-eq·hm^-2,以及单一秸秆还田处理的0.816、9 872.2 kg CO₂-eq·hm^-2,因此,秸秆还田配施氮肥是降低温室气体排放强度、减缓净温室效应的有效措施。     

秸秆还田下直播稻油轮作的钾肥效应及适宜用量

2017-2018年在湖北省江汉平原开展钾肥一次性施用肥效田间试验,研究秸秆全量还田下钾肥用量对江汉平原直播水稻-油菜轮作产量及其构成因子、农田钾素表观平衡和钾肥(钾素)吸收利用率及农学利用率的影响,并结合肥效模型明确直播稻-油轮作的钾肥适宜用量。结果表明:钾肥施用能够显著提高直播水稻和油菜的产量、地上部干物质量及钾素吸收,并通过增加直播水稻的密度、单位面积有效穗数、每穗粒数,结实率和直播油菜的密度、一级分枝数,角果总数来实现增产。秸秆不还田、周年钾肥投入量(K_2O)360 kg/hm~2条件下,轮作系统的钾素表观平衡仍为负值,亏缺量达85.4 kg/hm~2;而秸秆全量还田下,年投入90 kg/hm~2钾肥即可实现农田钾素表观盈余。直播水稻和油菜的钾肥农学利用率平均分别为10.6 kg/kg和2.9 kg/kg,而钾肥吸收利用率则为42.6%和54.1%,表明直播水稻施用钾肥增产效果明显高于油菜,同时也反映出直播油菜更依赖于外源钾肥投入。水稻季钾素农学利用率、吸收利用率与其钾肥农学利用率、吸收利用率结果一致,而油菜季的钾素农学利用率和吸收利用率则分别为2.1 kg/kg和38.5%,均显著低于油菜季钾肥农学利用率和吸收利用率。根据线性加平台方程拟合并结合农田钾素平衡得出秸秆还田下直播水稻和油菜的钾肥适宜用量分别为62.31 kg/hm~2和70.18 kg/hm~2,对应的经济产量为10 066 kg/hm~2和2 182 kg/hm~2,比当地推荐钾肥用量分别减少44.4%和28.2%,且旱地直播油菜需要更多钾肥投入来支撑群体生长。因此,鉴于直播方式下作物生长对养分需求存在差异,应根据农业轻简化生产要求重视直播稻-油轮作的钾素养分管理,以提高作物产量、养分利用率和经济效益。