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。     

饲料用秸秆丝化多频快速压缩成型工艺参数优化

为了进一步探明丝化后干玉米秸秆压缩成型的最佳工艺参数,利用WDW-200微机控制电子式万能试验机,以秸秆含水率、最大压缩力(能够压缩成型的最小压缩力)、压缩次数和压缩速度为影响因子,对饲料用玉米秸秆丝化后压缩成型块的松弛比进行了二次回归旋转组合试验研究。建立并分析了4个影响因子对玉米秸秆丝化压缩成型松弛比的回归模型,并进行了验证试验。结果表明:丝化后玉米秸秆压缩成型最佳工艺条件为:含水率为7.8%~18.3%,能够成型的最小压缩力为6.22 MPa,压缩次数为2~6次,压缩速度为128~337 mm/min。在此工艺条件下,干玉米秸秆丝化压缩成型的松弛比在1.2和1.5之间,均能满足实际生产中较低能耗与生产质量的要求。该试验对压缩工艺的优化、压缩设备的研制和了解压缩成型后产品的特性具有参考意义。     

户用太阳能恒温沼气生产系统全年产气性能试验

为满足北方农户全年生活燃气需求和研究户用恒温沼气池的产气特性,研发了发酵容积为3 m3的地上式太阳能恒温沼气生产系统。从沼气池的产气稳定性,不同发酵温度、不同发酵原料下的产气性能,全年产气特性4个方面对该系统做了试验研究。在兰州地区气象条件下,厌氧发酵试验结果发现:该太阳能恒温产气系统可全年稳定连续运行,全年累计产气398.52 m3;当最低环境温度分别高于-19.9、0.7和6.9℃时,系统可以实现26、28和37℃恒温厌氧发酵;当猪粪与农户常见的玉米秸秆、蒿草、莲花菜叶按一定比例混合发酵后,可显著提高沼气中甲烷体积分数并延长或缩短发酵周期。     

退耕还林工程建设对土壤侵蚀的影响——以安塞县为例

以黄土丘陵区退耕还林典型县——安塞县为研究对象,基于3S技术与RUSLE土壤侵蚀模型,从县域尺度上分析评价了黄土高原区退耕还林前后土壤侵蚀变化。研究结果表明:与退耕前1999年相比较,2010年土壤侵蚀强度在空间上发生明显改变,总体上,土壤侵蚀强度有明显减小的趋势。极强烈侵蚀下降幅度最大(下降13.73%),主要向强烈转移,占10.45%;中度侵蚀由35.92%增加到59.98%,主要由强烈侵蚀转移而来,占27.08%;微度和轻度变化较小。土壤侵蚀既有增强区域也有减弱区域,总体趋势以减弱为主。侵蚀加强区域主要是由中度和强烈向强烈、极强烈和剧烈转移,转移面积较小;发生增强的区域主要是以草地覆盖为主;其次是原耕地,退耕还林后转化为林地和草地,部分地区出现裸露斑块,呈现部分小面积土壤侵蚀加剧。土壤侵蚀减弱区域主要是极强烈、剧烈向中度、强烈等转移;转移面积主要发生区域沟壑区低盖度草地、沟道以及河道边缘裸地。随着退耕还林还草工程的实施,荒山林草覆盖度增加,林草植被对降水进行截留下渗,缓减洪峰流量,减少降雨洪峰对沟道和河道侧冲刷,降低土壤侵蚀强度。安塞县实施退耕还林11年后,土壤侵蚀以强度侵蚀为主(46.47%)转中度侵蚀为主(59.98%),全县平均土壤侵蚀由1998年的9 780t/(km~2·a)转为2010年的5 460t/(km~2·a),每年约减少土壤侵蚀量1 274万t。退耕还林工程建设对于安塞县控制水土流失和改善生态环境有着重要作用。研究结果将对该区域水土流失治理提供参考依据。     

滇东南喀斯特地区植被覆盖变化及其影响因素

利用MODIS NDVI数据资料集、标准气象站点的气候数据及社会经济统计数据,辅以叠置分析、空间统计分析和相关分析等方法,探讨了滇东南喀斯特地区植被覆盖的时空变化特征及其与气候因子、人类活动的关系。结果表明:滇东南喀斯特地区植被4月上旬进入生长季而9月中旬结束,2001—2010年植被覆盖呈现出上升的趋势,NDVI增加速率为0.03/10 a;滇东南喀斯特地区植被覆盖呈增加和减少趋势的面积分别占总面积的70.03%和29.97%,植被NDVI减少最为突出的区域主要集中在人口聚集的城镇周围及河流沿线,而增加的区域主要集中在高海拔山区;气候影响因素中的水分类因素即平均相对湿度、最小相对湿度和降水是滇东南喀斯特地区植被NDVI年内变化主要的影响因素,其影响有2个月左右的滞后期,温度类气候因子的滞后期为3个月左右,其他类型的气候因子滞后期约为2个月;滇东南喀斯特地区实施的退耕还林工程,极大地提升了植被覆盖度,而城镇化过程则使得城镇周边的极低、低植被覆盖度区面积增加。     

不同秸秆还田方式对白浆土土壤养分及大豆产量的影响

为确定秸秆还田方式对白浆土土壤养分及作物产量的影响,试验设置了普通翻耕的对照处理以及秸秆覆盖还田、心土还田和秸秆焚烧的3种还田方式。3年的试验结果表明:在耕层部分(0~20 cm),普通翻耕处理区土壤氮素和有机质含量测定值最低,而土壤磷素和钾素含量最高;在白浆层(20~40 cm),秸秆心土还田处理的土壤碱解氮、全氮、有效磷、全磷和有机质含量最高;在淀积层(40~60 cm),不同秸秆还田方式,氮素、磷素和有机质含量变化差异较小,钾素表现为土壤下层含量比表层高。两年的数据显示秸秆心土还田处理大豆产量最高,说明秸秆心土还田对土壤地力提升效果明显,利于大豆增产。     

油菜秸秆用量对淹水培养土壤表层溶液理化性质的影响

采用模拟培养的方法,通过测定土壤表层培养液的电导率、pH、不同形态氮、全磷、全钾等指标,研究了油菜秸秆用量对淹水培养土壤表层溶液理化性质的影响。结果表明,各处理土壤表层溶液电导率在培养初期呈上升趋势,第8d达到最大,随后呈下降的趋势。pH值在培养的前3d呈缓慢下降的趋势;从第4d开始迅速升高;16d后达到相对稳定的状态,随后变化不大。在培养初期全氮浓度迅速增加,第8d达到最大,随后迅速下降;到第44d,下降趋势开始减缓,不同处理之间相差不大。铵态氮的变化趋势与全氮的变化趋势一致。各处理间硝态氮含量较低,差别不显著。施加秸秆能够增加水溶液中有机氮浓度。全磷在培养初期变化较小,第12d开始迅速升高,第20d达到最高,随后呈下降趋势。施加秸秆后对田面水溶液全钾浓度的影响主要发生在培养后第1d,整个培养期内变幅不大。施加秸秆能够增加培养液中养分含量,与秸秆用量成正比。从养分流失角度考虑,控制氮素、磷素和钾素田面流失主要时期为秸秆还田后30d内。     

稻秸蚯蚓堆制后的物理、化学及微生物特性变化

利用水稻秸秆与畜禽粪便（牛粪、猪粪和鸡粪）等干重混合物（RCD、RPM、RCE）接种蚯蚓（Eisenia foetida）进行堆制,研究堆肥产物的物理、化学及微生物特性变化。结果表明,蚯蚓堆制30 d后,稻秸牛粪、稻秸猪粪堆肥产物MBC含量显著下降; 3种稻秸粪便混合物经蚯蚓堆制后,堆肥产物微生物代谢熵、脱氢酶和碱性磷酸酶活性增加,尤以RCD的变化明显。稻秸牛粪、稻秸猪粪及稻秸鸡粪混合物经蚯蚓堆制后,总固形物平均重量损失分别增加6.45%、4.22%和3.82%; pH值均降低,其中RCD显著降低。蚯蚓堆制有助于提高堆肥产物全氮、全磷和全钾含量,同时使碳氮比降低。水稻秸秆混入部分畜禽粪便经蚯蚓堆制可减少堆肥时间并提高堆肥质量,混入的粪便以牛粪最好,猪粪次之,鸡粪最差。     

氮肥品种和用量对水稻产量和镉吸收的影响研究

采用盆栽试验,研究了Cd污染土壤上,不同氮肥品种和用量对水稻产量和Cd吸收的影响。结果表明,与磷钾配施的4个氮肥处理中,施用尿素处理水稻产量最高,其次为施(NH4)2SO4和NH4Cl处理,施NH4NO3处理水稻产量最低。与施(NH4)2SO4、NH4NO3和尿素处理相比,施NH4Cl处理可显著增加水稻对Cd的吸收,并促进Cd由秸秆向籽粒的转移;而其他3种氮肥对水稻秸秆和籽粒中Cd含量的影响效应相当。适量尿素[0.2g(N)·kg-1]处理能显著降低水稻籽粒Cd含量,而不施尿素和高量尿素处理都显著提高了水稻籽粒中的Cd含量。研究表明,在Cd污染的水稻土上,采用抗Cd污染的水稻品种和优化肥、水管理措施,可使稻米中Cd含量低于国家无公害大米的限量指标。     

三江平原地区不同有机物料腐解规律的研究

利用网袋法模拟田间还田方式, 研究不同还田方式下玉米、大豆秸秆的腐解特征。结果表明: 经过150 d的分解, 玉米和大豆秸秆残留率在33.7%~61.1%之间, 秸秆还田分解趋势为: 土埋处理>露天处理, 土埋玉米秸秆>土埋大豆秸秆, 露天条件下大豆和玉米秸秆分解速率一致。从细胞结构上看, 玉米秸秆随着还田时间的延长, 基本组织和维管束遭到破坏, 细胞壁变薄, 细胞内物质消失, 细胞排列疏松; 大豆秸秆组织结构变化不明显。露天和土埋处理各有机物料有机碳分解率分别为39.9%~48.9%、49.6%~65.8%, 土埋玉米和大豆秸秆腐解速度明显高于露天处理。两个处理氮、钾分解率无太大差异, 分别为51.1%~67.7%、74.6%~91.7%, 而磷素变化比较明显, 露天和土埋处理玉米秸秆的磷释放率平均比大豆秸秆高49.4%、56.7%。作为还田物料玉米秸秆要好于大豆秸秆。