麦秸覆盖夏玉米对其苗期生长发育的生化他感作用研究初报

麦秸覆盖夏玉米对其苗期生长发育的生化他感作用研究初报张玉铭,马永清（中国科学院石家在农业现代化研究所,０５００２１）ＡｌｌｅｌｏｐａｔｈｉｃＥｆｆｅｃｔｏｆＷｈｅａｔＳｔｒａｗＭｕｌｃｈｉｎｇｏｎＳｅｅｄｌｉｎｇＧｒｏｗｔｈａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎ...     

稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N2O和CH4排放的影响

以中国科学院辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站连续两年的试验平台为依托,以潮棕壤为供试土壤,开展了稳定性氮肥配合秸秆还田对水稻产量及N₂O和CH₄排放的影响研究,设置对照(CK)、尿素(U)、尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(U+I)、秸秆还田(S)、秸秆还田+尿素(S+U)、秸秆还田+尿素+脲酶抑制剂+硝化抑制剂(S+U+I)6个处理.结果表明: 与CK相比,尿素显著提高了水稻产量、N₂O和CH₄累积排放及全球增温潜势.硝化抑制剂和脲酶抑制剂与尿素配施可显著减缓N₂O的累积排放.秸秆还田显著增加了N₂O和CH₄累积排放、全球增温潜势和温室气体排放强度.S+U+I处理水稻产量最高,但温室气体排放强度也显著高于其他处理;U+I处理产量略低于S+U+I,但温室气体排放强度最小.秸秆单独还田处理作物产量与对照相比无显著差异.在东北潮棕壤发育的水田中,S+U+I和U+I是相对较优的施肥模式.     

玉米秸秆还田对黑土微生物群落功能多样性的影响

为了解玉米秸秆还田对土壤微生物群落功能多样性的影响,采用ECO-Biolog微平板法,分析了以无玉米秸秆还田为对照(CK),6000 kg·hm^-2(S1)、9000 kg·hm^-2(S2)、12000 kg·hm^-2(S3)和15000 kg·hm^-2(S4)四个秸秆还田量的土壤微生物碳源代谢特征。结果表明:随着玉米秸秆还田量的增加,土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)也随之增加,24~96 h的AWCD值变化迅速,96 h后进入平稳期,S4处理AWCD值始终大于其他处理;秸秆还田对Shannon指数与Simpson指数没有显著影响(P>0.05),但与CK相比,S4处理McIntosh指数显著增加了57.5%(P<0.05);主成分分析结果显示,秸秆还田影响着土壤微生物群落碳代谢能力,S1、CK、S2和S3处理在PC1和PC2上出现显著的分异,糖类、多聚物类、羧酸类碳源是研究区域内土壤微生物利用的主要碳源。因此,在东北黑土区增加玉米秸秆还田量能够提高土壤微生物对碳源的利用能力,提升黑土肥力。     

麦-稻两熟集约生产土壤养分平衡与调控研究

以兴化市钓鱼乡为例,研究了麦－稻两熟集约生产的土壤有机质、养分的动态平衡以及调控途径。结果表明,在不同的管理模式下,高产农田有机物归还量比一般产量条件下高１４．２２％￣１８．６９％,氮、磷盈余量、钾亏缺量分别为３８０．０￣４３２ｋｇ／ｈｍ＾２、１９．１５￣３２．７８ｋｇ／ｈｍ＾２、９９．１￣１７４．０ｋｇ／ｈｍ＾２,与一般产量条件下比较,氮、磷盈余量提高,而钾的亏缺量相近,提出了改善高产农田土壤肥     

农田土壤固碳措施的温室气体泄漏和净减排潜力

农田土壤固碳措施作为京都议定书认可的大气CO2减排途径受到了广泛关注.研究表明,农田土壤固碳措施在主要农业国家和全球都具有很大的固碳潜力.但是,实施农田土壤固碳措施有可能影响农业中化石燃料消耗和其他农业投入的CO2排放和非CO2温室气体排放.这些土壤碳库以外的温室气体排放变化可能抵消部分甚至全部土壤固碳效果,构成了农田土壤固碳措施的温室气体泄漏.因此,将土壤固碳和温室气体泄漏综合计算的净减排潜力成为了判定土壤固碳措施可行性的首要标准.综述总结了目前较受重视的一些农田措施(包括施用化学氮肥、免耕和保护性耕作、灌溉、秸秆还田、施用禽畜粪便以及污灌)的土壤固碳潜力,温室气体泄漏和净减排潜力研究成果.结果表明,温室气体泄漏可抵消以上措施土壤固碳效益的-241%～660%.建议在今后的研究中,应该关注土壤碳饱和、气候变化及土地利用变化对农田固碳措施温室气体泄漏和净减排潜力的评估结果的影响.     

Organosolv pulping of wheat straw by use of phenol

A central composite design was used to investigate the influence of the cooking conditions (time, temperature and phenol concentration) for wheat straw with phenol-water mixtures on the properties of the pulp obtained (yield and holocellulose, -cellulose, lignin and ethanol-benzene extractable contents) and the pH of the resulting wastewater. A second-order polynomial model consisting of three independent process variables was found to accurately describe the organosolv pulping of wheat straw. The equations derived predict the yield, the holocellulose, -cellulose, lignin and ethanol-benzene extractable contents of the pulp, and the pH of the wastewater with multiple-R, R² and adjusted-R² high values. The process variables must be set at low variables in order to ensure a high yield and pH. Conversely, if high holocellulose and -cellulose contents, and low lignin and ethanol-benzene extractable contents are desired, then a high temperature (200°C), long cooking time (120 min), and intermediate phenol concentration (65%) must be used.     

Kinetic study of hydrolysis of xylan and agricultural wastes with hot liquid water

We investigated the kinetics of hot liquid water (HLW) hydrolysis over a 60-min period using a self-designed setup. The reaction was performed within the range 160–220 °C, under reaction conditions of 4.0 MPa, a 1:20 solid:liquid ratio (g/mL), at 500 rpm stirring speed. Xylan was chosen as a model compound for hemicelluloses, and two kinds of agricultural wastes–rice straw and palm shell–were used as typical feedstocks representative of herbaceous and woody biomasses, respectively. The hydrolysis reactions for the three kinds of materials followed a first-order sequential kinetic model, and the hydrolysis activation energies were 65.58 kJ/mol for xylan, 68.76 kJ/mol for rice straw, and 95.19 kJ/mol for palm shell. The activation energies of sugar degradation were 147.21 kJ/mol for xylan, 47.08 kJ/mol for rice straw and 79.74 kJ/mol for palm shell. These differences may be due to differences in the composition and construction of the three kinds of materials. In order to reduce the decomposition of sugars, the hydrolysis time of biomasses such as rice straw and palm shell should be strictly controlled.     

麦草栽培姬菇配方的数学模型研究

借助二次通用旋转组合设计法研究了麦草栽培姬菇配方的数学模型,以探讨利用麦草替代棉籽壳的新配方.试验结果得出了配料的取值范围及最佳栽培配方,即麦草79％,麸皮15％,玉米粉4％,过磷酸钙1％,黄豆饼粉1％.在实际生产中很有应用价值.     

秸秆还田对耕作黑土中小型土壤动物群落的影响

为了考察秸秆还田对耕作黑土中土壤动物群落结构的影响,2009年到2011年在黑龙江省海伦市进行了定点实验,调查了样地A(17kg秸秆+含高浓度催腐剂还田)、样地B(8.5kg秸秆+含低浓度催腐剂还田)、样地C(对照样地),样地D(8.5kg秸秆还田),样地E(17kg秸秆还田)的中小型土壤动物群落结构。共获取中小型土壤动物21779只,分别隶属于58个类群。其中,甲螨亚目、姬跳虫科、棘跳虫科与驼跳科4个类群土壤动物在本地区是最适应环境变化的土壤动物类群。土壤动物群落结构分析表明,对照样地C中土壤动物密度最高(46591.67只/m~2),土壤动物类群最多(17.17),土壤动物优势度指数最大(0.37),样地D中土壤动物丰富度指数最多(2.63),样地A中土壤动物多样性指数最高(1.72),样地B中土壤动物均匀性最高(0.64)。同时,各样地土壤动物基本都具有表聚性,样地A中土壤动物更趋于生存于上层土壤。综合比较分析表明,样地A秸秆还田方式相对来说最利于土壤动物生存。主成分分析表明,不同秸秆还田方式对土壤动物密度、甲螨亚目动物类群、节跳虫科类群、前气门亚目类群影响较大,是耕作黑土中对秸秆还田方式反应敏感的土壤动物指标,今后可以作为考察耕作黑土秸秆还田肥力效应的评价指标。另外,CAA分析表明:受土壤环境因子影响较大的土壤动物类群多为研究区域内优势类群与常见类群,土壤动物的密度与土壤中有机质、有机碳、碳氮比与全磷的含量关系最为密切。     

枯草芽胞杆菌发酵玉米秸秆后对家蝇的饲养效果

作物秸秆是重要的农业资源,为有效利用作物秸秆,本文利用枯草芽胞杆菌发酵玉米秸秆,配制成人工饲料来饲养家蝇。从菌液加入量和发酵天数来考察对家蝇饲养效果的影响,结果表明:枯草芽胞杆菌菌液加入量为3 mL(3.2×10~(11)cfu/mL),发酵天数3d时对家蝇饲养效果较好,幼虫质量为16.91g,与不加菌液的对照组(13.30g)相比存在显著性差异(P0.05)。经过枯草芽胞杆菌发酵和家蝇幼虫处理后,玉米秸秆的纤维素、半纤维素、木质素的绝对含量都显著降低(P0.05)。经过家蝇取食后的饲料残渣,经检测,有机质等均达到国家标准。最优家蝇饲料配方为:枯草芽胞杆菌菌液加入量3mL(3.2×10~(11) cfu/mL),发酵天数3d,玉米秸秆和麦麸各125g,每250g饲料添加初孵幼虫200mg。本研究利用枯草芽胞杆菌发酵玉米秸秆,提高其营养价值,并进一步饲养家蝇,为秸秆的资源化利用和家蝇规模化饲养奠定了基础。