长期施肥和秸秆还田对红壤水稻土氮素分布和矿化特性的影响

为明确长期施肥和秸秆还田对稻田土壤生态系统氮素循环过程的影响,探索维持稻田土壤长期供氮潜力的途径,利用始于1990年的湖南红壤水稻土长期定位试验,研究了长期施肥和秸秆还田对水稻土剖面氮素迁移分布和C/N的影响,比较了不同温度下土壤氮素矿化曲线变化和不同施肥方式氮素矿化动态差异,分析了氮素累积矿化量与有效积温的关系。结果表明,长期施肥或秸秆可以促进红壤水稻土氮素的积累,其主要影响020cm土层,而化肥和秸秆配合施用作用更明显;长期施NPK化肥使土壤C/N降低,而秸秆还田使土壤C/N明显升高。在两种温度下的土壤矿质氮含量和累积矿化量曲线比较相似,10℃下土壤矿化速率达到稳定所需的时间要比30℃下长;30℃下不同施肥处理之间的矿化过程存在显著差异,而10℃下的差异较小,其在56d内矿化出来的矿质氮是10℃下的近两倍。化肥NP（仅施化肥NP）及NP+C（施化肥NP+秸秆还田）处理均有较高氮素矿化量,秸秆还田对土壤氮素矿化的促进作用比仅施化肥明显。在30℃下,土壤积累矿化量与有效积温的关系较好地符合有效积温方程式（EATM）（p0.01）。仅施化肥处理和对照方程中的K值相差不大,而秸秆还田与化肥配施处理方程的K值则有增大趋势,NPK+C（施化肥NPK+秸秆还田）处理的矿化潜力较大,且养分供应能力较强;秸秆配施化肥处理方程中n值的绝对值有减小趋势。随着培养时间延长,秸秆还田配施化肥处理土壤的累积矿化量保持在一个较稳定范围。     

4种填闲作物对天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良作用的初步研究

通过夏季填闲的方式来解决设施农业次生盐渍化在20世纪初就已被提出,但相关研究在天津黄瓜温室土壤次生盐渍化改良方面还没有开展。通过盆栽试验研究了4种填闲作物（毛苕子、苏丹草、甜玉米和苋菜）对天津地区黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良作用。结果显示,与对照土壤相比,4种填闲作物均能显著降低土壤可溶性盐分和Na^＋的含量（P〈0．05）,显著降低土壤养分和有机质的含量（P〈0．05）;毛苕子、甜玉米和苋菜能显著增大土壤K^＋／Na^＋的比值;高种植密度对次生盐渍化土壤的改良效果更为突出;4种填闲作物相比,毛苕子对黄瓜温室土壤次生盐渍化的改良效果最佳。既为改良天津黄瓜温室土壤次生盐渍化提供实践参考,也为延长设施土壤使用年限,促进天津设施蔬菜产业发展提供一种可行途径。     

两株侧耳属真菌对小麦秸秆化学组分及瘤胃消化率的影响

小麦秸秆木质素含量高,蛋白质等营养物质含量低,作为反刍家畜的粗饲料营养价值低,饲料化利用受到限制。通过室内小麦秸秆固态发酵试验,研究了两株侧耳属真菌Tf1（Pleurotussajor—c4u）和JG1（PleurotusCornucopiaeRoll）对小麦秸秆细胞壁化学组分的降解、瘤胃消化率和粗蛋白含量的影响。结果表明,经菌株JG1、Tf1和两菌复合发酵21d的小麦秸秆,木质素降解率分别为28．20％、30．78％和38．41％,纤维素降解率分别为19．26％、19．28％和26．65％;48h干物质瘤胃消化率分别比未发酵秸秆提高了38．62％、44．81％和55．89％,中性洗涤纤维（NDF）消化率分别提高了38．91％、49．00％和63．08％;粗蛋白含量分别比未发酵秸秆提高了58．60％、69．53％和72．22％。表明菌株JG1和Tf1在选择性降解木质素,改善瘤胃消化率,提高粗蛋白含量方面的优势,而且两菌株复合发酵具有协同作用,与单菌发酵相比,木质素降解率、瘤胃消化率和粗蛋白含量都明显提高。     

免耕对华北地区潮土碳库特征的影响

以实施7年的中国科学院禹城综合试验站冬小麦-夏玉米轮作免耕长期定位试验场为对象,系统研究免耕条件下土壤总碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(SIC)的变化,为进一步评价免耕措施对华北地区潮土碳库的影响提供数据支持。研究设置免耕秸秆覆盖(NTRC)、免耕施用有机肥(NTRR)、常规耕作(CT)3种处理,分析表层(0-20cm)及深层(20-60cm)土壤TC、SOC及SIC的变化特征和影响因素。主要结果为:NTRC和NTRR能够增加0-20cm土层TC含量及储量,但降低20-60cm土层TC含量及储量,0-60cm总碳储量表现为NTRC>CT>NTRR;与CT相比,NTRC能够显著增加0-20cm而降低20-60cm土层SOC含量及储量,NTRR增加了0-5cm土层SOC含量及储量,在5-60cm则呈降低趋势,0-60cm土层SOC储量表现为CT>NTRC>NTRR;NTRC增加了0-60cm土层SIC储量,而NTRR则影响较小。TC与SOC呈显著正相关(P<0.05),而与SIC呈显著负相关(P<0.05),说明总碳的变化趋势与SOC一致,与SIC相反。     

秸秆覆盖旱作对稻田甲烷排放和水稻产量的影响

为较全面评价秸秆覆盖旱作水稻栽培模式的生态意义,采用田间试验研究了常规淹水（F）、秸秆覆盖旱作（NF-M）和无覆盖旱作（NF-ZM）3种栽培模式稻田甲烷排放、水稻产量及土壤养分的变化规律。结果表明：3种水稻栽培模式的甲烷排放均集中在水稻生育期的前20d;在水稻生育期内,秸秆覆盖旱作稻田甲烷的排放总量为11.12g·m^-2,显著高于常规淹水稻田的7.78g·m^-2和无覆盖旱作稻田的4.23g·m^-2。秸秆覆盖旱作稻田的水稻产量为8.60t·hm^-2,与常规淹水处理没有显著差异,但二者均显著高于无秸秆覆盖旱作处理的6.78t·hm^-2;与常规淹水处理相比,秸秆覆盖旱作还可以提高水稻单株生物量10g以上。秸秆覆盖旱作还可以显著提高稻田表层土壤有机质含量,维持和改善表层土壤养分状况,对实现农业可持续性有重要意义。因此,在水资源缺乏地区,秸秆覆盖旱作是一种值得考虑的替代传统淹水栽培的水稻栽培模式,同时秸秆覆盖旱作还田也是一种值得推广的稻田秸秆管理技术。     

稻草不同途径还田对土壤结构及有机质特征的影响

通过3年的田间定位试验,系统的研究了稻草不同途径还田对稻田土壤容重、孔隙度、团聚体、有机碳总量、腐殖质组成及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与无肥(CK)及纯施化肥(NPK)对照相比,稻草直接深埋还田(NPK+S)及利用后的菌渣、牛粪、沼渣深埋还田(NPK+FD、NPK+CD、NPK+BD)均能一定程度的降低土壤容重、增加孔隙度、增加>0.25 mm水稳性团聚体的数量和提高土壤团聚体的稳定性,有利于形成和保持良好的土壤结构;同时能提高土壤腐殖质中胡敏酸含量和HA/FA比值,增加松结态腐殖质含量和提高松/紧腐殖质比值,能一定程度的改善土壤腐殖质的组成、性质及结合形态,提高腐殖质品质,不过这4个处理间的差异不明显。稻草焚烧还田(NPK+S′)在以上方面效果均不显著,且带来严重的大气污染,并不可取。     

添加秸秆对土壤矿质氮量、微生物氮量和氮总矿化速率的影响

采用室内恒温培养法,研究了在乌沙土上添加15N标记秸秆后,秸秆15N在矿质氮、微生物氮和土壤不同组分中的分配情况,并应用氮同位素库稀释法测定了秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率。结果表明:将秸秆添加到土壤后,微生物氮量显著增加,而土壤矿质氮量在14天时迅速下降。随着秸秆的分解,秸秆15N进入矿质氮库和微生物氮库,矿质15N在第7 d时最高,占到添加秸秆15N的6.7%,微生物15N在第14 d最高,占到添加秸秆15N的18.1%,随后矿质15N和微生物15N量都下降。56 d时,仍有50.8%的秸秆氮没有分解掉,5.4%的秸秆15N进入土壤53μm~2 mm组分,15.5%进入2~53μm组分,14.6%进入小于2μm组分,有13.6%的秸秆氮损失掉。在培养开始时,乌沙土的氮总矿化速率为2.81 mg kg-1d-1,秸秆在乌沙土上的氮总矿化速率分别为2.50 mg kg-1d-1。     

不同耕作方式与秸秆还田对稻田氮磷养分径流流失的影响

为明确自然降雨条件下稻田田面水氮磷养分径流流失特征,寻求秸秆还田和耕作方式结合下较为有效的减排农艺措施,通过田间试验研究自然降雨条件下不同耕作方式和秸秆还田对稻田田面水氮磷养分径流流失的影响。结果表明:秸秆还田处理较秸秆不还田处理更能够有效减少稻田氮磷养分径流流失总量;秸秆不还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮径流流失量分别为6.78,8.50,11.09kg/hm2,总磷流失量分别为0.50,0.63,0.78kg/hm2;秸秆还田条件下,翻耕、旋耕、免耕总氮流失量分别为4.82,6.44,8.87kg/hm2,总磷流失量分别为0.39,0.51,0.70kg/hm2;整个稻季氮素径流流失率以免耕秸秆不还田为最高,达3.70%,翻耕秸秆还田为最低,仅为1.61%,磷素径流流失率也是免耕秸秆不还田最高,翻耕秸秆还田最低,分别为1.31%和0.65%。     

小麦秸秆的氨化厌氧发酵工艺及影响因素研究

为了提高小麦秸秆的产气效率,利用4.5%的尿素对其进行氨化预处理,并将预处理后的秸秆进行厌氧发酵,分别研究了氨化时间对预处理效果的影响及在不同温度和原料组分配比下的氨化厌氧发酵过程。结果表明：氨化预处理20d后的秸秆COD溶出量与未添加预处理剂相比增加了95.43%,VS增加9.07%,在第15d时已达20d溶出总量的94.61%,采用扫描电镜（SEM）及视频光学接触角扫描仪（GBX）观察发现,氨化15d已可有效破坏秸秆的纤维结构,增加表面亲水性能;在预处理后的发酵实验中,中温发酵（35℃）显现出明显的产气优势,经40d厌氧发酵TS产气率可达193.8mL.g-1;当发酵原料组分配比为秸秆：牛粪：污泥=1：0.5：0.5（干物质质量比）时,其厌氧发酵的累积产气量最大,达6505mL。     

秸秆沼气工程化对环境的影响及应对措施

秸秆沼气工程产生的沼液在储存和使用过程中会对周围环境构成污染,其主要表现为沼液储存过程中有害气体释放、沼液直排造成的水体污染、农田长期大量施用造成的重金属沉积和沼液渗滤造成的地下水恶化。完善秸秆沼气工程储液池结构减少有害气体排放、建设配套沼液后处理设施、科学施用沼肥、开发沼液增值产品是解决秸秆沼气工程环境危害和促使其健康发展的重要技术途径。