长期施肥对双季稻区红壤性水稻土质量的影响及其评价

为量化27年连续施用化肥及其与猪粪、稻草配施处理对双季稻区土壤质量的影响,选择土壤容重、最大持水量、孔隙度、标准化平均质量直径、pH、阳离子交换量、有效养分、土壤有机质、微生物生物量碳、土壤酶和作物生产力等项目作为评价指标,并根据不同指标所具有的功能归纳为：抗物理退化的能力、养分供应和贮藏的能力、抗生物化学退化的能力、保持作物生产力的能力4项功能,以这4项功能为基础划分土壤质量指数(SQI).结果表明：SQI等级范围为0.544（CK）～0.729（施氮磷钾肥＋稻草处理）.与施氮磷钾肥（NPK）处理土壤相比,长期非均衡施肥的PK、NP、NK处理土壤质量发生了退化.土壤缺磷和缺钾是限制水稻生产力的主要因素,即使每年施用30 t·hm^-2猪粪或4.2 t·hm^-2稻草也不能达到满足高产水稻所需要的土壤磷、钾含量水平.长期施用石灰对红壤水稻土质量的提升效果不明显.在南方红壤水稻种植区,氮、磷、钾与有机肥配施是提升土壤质量的最佳措施.     

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8％葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明:添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

添加竹炭对猪粪堆肥过程中升温脱水及氮素损失的影响

堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化利用的有效途径,但传统堆肥过程存在升温脱水效果不佳及氮素损失的问题.本文利用猪粪进行堆肥试验,探讨了堆肥过程中添加不同比例竹炭对堆肥升温脱水及氮素损失的影响.结果表明: 与不添加竹炭的对照相比,添加竹炭处理可以使堆体升温时间缩短24～48 h,脱水率提高13.6%～21.4%,堆肥高温期持续时间延长216～264 h;添加竹炭处理可以增加堆肥铵态氮、硝态氮及总氮含量,使氮素固定率提高28.3%～65.4%.
     

猪粪与沼气渣对双季稻田甲烷排放的影响

随着环境温度的升高,稻田甲烷排放通量增加。早稻期间甲烷排放通量随着水稻生育期的增加而逐步加快,而晚稻甲烷排放主要集中在水稻生长的前中期,而且排放量很高。一天中甲烷排放具有很强的周期性,在6：00～8：00时,甲烷排放通量进入谷底,14：00时甲烷排放通量达到峰值。稻田甲烷排放通量与土壤5cm处的温度及土壤水溶解甲烷含量具有较高的相关性。猪粪和沼气渣的施用分别提高稻田甲烷排放量22．14％和4．40％。在早稻期间,施用猪粪和沼气渣分别提高土壤水溶解甲烷含量40．3％和11．9％,而晚稻期间仅分别提高23．9％和5．04％。     

高通量测序技术分析猪粪堆肥过程中微生物群落结构变化

为了解猪粪堆肥过程中微生物群落结构组成及多样性的变化,采集猪粪堆肥过程的三个代表性样品—新鲜猪粪、高温堆肥、腐熟堆肥,利用Illumina Miseq高通量测序技术对16S rRNA V4～V5可变区序列进行测序,分别获得37 009、42 470、36 713条有效序列及328、280、160个操作分类单元(OTU)。Alpha多样性分析表明,在堆肥过程中微生物群落丰富度呈现降低趋势,而多样性呈现先上升后下降趋势。随着堆肥的进行,在门水平上,厚壁菌门、拟杆菌门和软壁菌门相对丰度降低,而变形菌门和放线菌门相对丰度升高;在属水平上,Turicibacter、Terrisporobacter、Parabacteroides、Clostridium sensu stricto、Corynebacterium等来自动物肠道的微生物相对丰度明显下降,Thermopolyspora、Thermomonospora、Thermobifida、Halocella等耐热耐盐微生物成为最主要优势菌。堆肥过程不同菌群优势度的变化是微生物与堆肥中各理化因子相互作用的结果。     

不同有机肥对土壤镉锌生物有效性的影响

在南方典型稻田设置连续4年施用猪粪、鸡粪、稻草的定位试验,监测施用不同有机肥条件下土壤及水稻植株镉(Cd)、锌(Zn)含量的变化,研究有机肥对土壤Cd、Zn活性及其交互作用的影响.结果表明:施用有机肥(猪粪、鸡粪、稻草)对土壤全Cd、有效态Cd含量及Cd活性皆无显著影响,但有增加土壤Cd全量的趋势,且显著增加土壤全Zn、有效态Zn含量及Zn活性.施用猪粪、鸡粪、稻草皆可降低稻米Cd含量,降Cd效果为猪粪>鸡粪>稻草,猪粪处理水稻稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降37.5%、44.0%、36.4%;鸡粪处理水稻米、茎、叶Cd含量分别比对照下降22.5%、33.8%、22.7%;而稻草处理水稻米Cd含量比对照下降7.5%,但茎、叶Cd含量比对照分别增加8.2%、22.7%;施用猪粪、鸡粪降低稻米Cd含量主要是降低了水稻植株对土壤Cd的富集,而施用稻草则主要是降低了水稻茎Cd向稻米的转运.施用有机肥还增加了水稻茎Zn含量,施用猪粪、鸡粪、稻草的水稻茎Zn含量比单施化肥分别增加53.4%、41.2%、13.9%,但对水稻稻米、叶Zn含量无显著影响.Zn、Cd在土壤、植株茎中皆表现出显著的拮抗作用,土壤及水稻茎Zn含量的增加显著抑制了水稻米、茎、叶对Cd的吸收积累,且随土壤有效态Zn/Cd含量比值的增加,Zn、Cd竞争土壤吸附不是抑制水稻吸收积累Cd的主控因子,而Zn、Cd竞争吸收才是影响水稻吸收积累Cd的主控因子.     

生物炭对猪粪堆肥过程中细菌群落结构的影响

【背景】细菌群落多样性影响堆肥过程,生物炭影响细菌的生长,但生物炭对猪粪堆肥细菌群落结构的影响尚未见报道。【目的】根据细菌群落结构和堆肥温度的变化规律,添加适量的生物炭到猪粪堆肥,以提高堆肥主要细菌的占比和堆肥效率,为推广生物炭和猪粪堆肥的联合应用提供参考。【方法】设计0%、3%、6%和9%的生物炭添加量,在堆肥的高温期和温度稳定期分别取样,总共8个样品。根据IlluminaMiSeq对细菌16SrRNA基因的高通量测序结果,分析生物炭添加量和堆肥温度对猪粪堆肥细菌群落结构的影响。【结果】在细菌门水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Firmicutes、Acidobacteria和Deinococcus-Thermus;在细菌属水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Chryseolinea、Subgroup_6_norank、Steroidobacter、Anaerolineaceae、Nonomuraea、Longispora、Bacillus、Sporacetigenium、Luteimonas、Phyllobacteriaceae、Truepera、Rhodothermacea和Aquamicrobium。生物炭添加量对猪粪堆肥主要细菌的生长既有促进作用,也有抑制作用。随着生物炭添加量的增加,Bacillus、Streptomyces、Rhodothermaceae和Firmicutes的丰度随之增加,而Chryseolinea、Longispora和Steroidobacter的丰度却随之减少。Firmicutes、Bacillus和Streptomyces的丰度在堆肥高温期要大于堆肥温度稳定期,而Chloroflexi、Anaerolineaceae和Longispora则相反。猪粪堆肥高温期的细菌多样性要明显大于堆肥温度稳定期。堆肥高温期的细菌群落达到70个,远多于堆肥温度稳定期的15个;其中对猪粪堆肥起主要作用的细菌,堆肥高温期时达到7个(Rhizobiales、Incertae_Sedis、Proteobacteria、Alphaproteobacteria、Xanthomonadales、Gammaproteobacteria和Steroidobacter),而堆肥温度稳定期只有3个(Micromonosporales、Longispora和Micromonosporaceae)。猪粪堆肥添加生物碳后,环境因子(电导率、含水量、温度和pH)对堆肥主要的细菌不能产生显著的影响。β-Proteobacteria、Rhodothermaceae、Phyllobacteriaceae和Bacterium是含水量、温度和pH影响最大的细菌。【结论】生物碳添加量和堆肥温度能改变猪粪堆肥的细菌群落结构,在猪粪堆肥高温期能显著增加细菌的数量和多样性。猪粪堆肥的电导率、含水率、温度和pH能影响堆肥细菌的生长,但对堆肥主要细菌的影响不显著。     

施用猪粪对油麦菜产量、硝酸盐含量及土壤养分的影响

应用盆栽试验方法,研究了施用猪粪对西南地区黄壤和紫色土中油麦菜产量、硝酸盐含量及土壤养分的影响.结果表明:施用猪粪能显著提高油麦菜产量,且黄壤中油麦菜增产幅度大于紫色土;油麦菜中硝酸盐、氮磷钾含量与土壤类型及猪粪施用量密切相关,以中国农业科学院制定的蔬菜中硝酸盐污染程度评价标准为依据,在紫色土对照(CK)及1倍猪粪(相当于施纯N 200 kg·hm^-2)处理下油麦菜硝酸盐含量较低,符合一级标准(≤432 mg·kg^-1,轻度污染);其他处理多超过二级标准(≤758 mg·kg^-1,中度污染),但均未超过三级标准(≤1440 mg·kg-¹,重度污染);黄壤中除化肥和8倍猪粪(相当于施纯N 1600 kg·hm^-2)处理下油麦菜硝酸盐含量超过二级标准外,其他各处理均符合一级标准;黄壤和紫色土中表征磷素淋失风险的有效磷临界值分别为96.3和107.7 mg·kg^-1.黄壤的猪粪环境安全容量较紫色土高.施用猪粪能显著提高两种土壤的有机碳和全氮含量.     

科尔沁草甸草地归一化植被指数与气象因子的关系

利用内蒙古科左后旗草甸草地2000—2006年MODIS的8 d合成归一化植被指数(NDVI)资料和逐日气象资料,分析了研究区NDVI的季节变化和年际变化特点以及NDVI与气象因子的关系.结果表明：季节变化过程中,研究区水汽压与NDVI的相关程度明显大于降水量;积温和累积降水量共同控制着各年草地的返青速度,草地增长期（6、7月）的降水量对NDVI年最大值的影响比年总降水量更显著;时滞分析表明,水汽压对之后约12 d的NDVI有持续的显著影响,平均气温的时滞为11～15 d,降水量对NDVI影响的累积时滞双重效应可达36～52 d.     

接种微生物菌剂对猪粪堆肥过程中细菌群落多样性的影响

利用PCR-DGGE方法研究了接种外源微生物菌剂对鲜猪粪高温好氧堆肥过程中细菌群落多样性的影响.结果表明：接种外源微生物菌剂可以促进堆肥的顺利进行,比不接种处理的高温期提前2 d.DGGE图谱分析表明,堆肥中优势细菌群落组成发生了明显的更迭现象,不同堆肥时期细菌群落的Shannon-Wiener指数呈显著差异.目的条带克隆测序结果表明,整个堆肥过程Clostridium stercorarium subsp. thermolacticum sp.一直是优势菌属,不经培养细菌、Bacillus coagulans sp.、Clostridium thermocellum sp.在接种外源微生物菌剂处理的第10、16天成为优势菌属,不经培养的Firmicutes sp.和不经培养的 delta proteobacterium分别在未接种外源微生物菌剂处理堆肥发酵的第5天和第16天成为优势菌属.非优势菌属Ureibacillus thermosphaericus、不经培养的Silvimonas sp.出现在堆肥腐熟后期,不经培养的土壤细菌主要出现在堆肥初期和高温初期.UPGMC聚类分析表明,接种外源微生物菌剂明显影响了堆肥不同时期的细菌群落结构组成.堆肥化过程中细菌DGGE图谱主成分分析表明,细菌群落变化主要受外源接种微生物菌剂的影响.