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不同水肥管理配施腐解剂对小麦秸秆腐解及养分释放的影响

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麦类作物学报 2023年第4期43卷 487-495页

作者：刘蕊霍俊豪宁露邹晓霞青岛农业大学农学院/山东省旱作农业技术重点实验室山东青岛266109

为探寻促进还田秸秆腐解的有效管理措施,以农民常规水肥管理+秸秆还田为对照(CK),设置常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂(CKD)、滴灌+缓控释肥+秸秆还田(SS)、滴灌+缓控释肥+秸秆还田+腐解剂(SSD)、水肥一体+秸秆还田(SF)、水肥一体+秸秆还... 详细信息

为探寻促进还田秸秆腐解的有效管理措施,以农民常规水肥管理+秸秆还田为对照(CK),设置常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂(CKD)、滴灌+缓控释肥+秸秆还田(SS)、滴灌+缓控释肥+秸秆还田+腐解剂(SSD)、水肥一体+秸秆还田(SF)、水肥一体+秸秆还田+腐解剂(SFD)共5个处理,分析不同水肥管理配施秸秆腐解剂对小麦秸秆腐解率以及养分释放规律的影响。结果表明,(1)各处理秸秆腐解率均表现为前期快后期慢的变化趋势,CKD、SSD、SFD处理的秸秆腐解率在玉米收获期分别比对应的CK、SS、SF处理高2.1、4.4和4.2个百分点,其中SSD与SS处理间、SFD与SF处理间差异均达到显著水平;(2)各处理秸秆养分释放表现为钾>磷>氮,小麦生育期内养分释放规律与秸秆腐解变化趋势一致;SFD处理下的全磷投入量最多,为48.2kg·hm-2,而CKD处理下全钾和全氮投入量最高,分别为163.8和67.2 kg·hm-2;(3)不同处理间,CK在0~20 cm土层的土壤速效养分含量最高,SSD和SFD处理的速效氮含量较对应的SS和SF处理分别增加了27.9%和19.5%,速效磷含量分别提升了42.9%和25.8%;(4)CKD处理的玉米产量最高,为10387.9kg·hm-2,其次为SFD、SF、SSD处理,较CK分别提升了41.5%、31.0%、30.5%和0.8%,除SSD处理外,其余处理均与CK差异显著。综上,添加腐解剂不仅能有效促进小麦秸秆腐解和氮磷钾养分释放,提高玉米产量,还显著增加了水肥优化管理下土壤速效养分的含量,其中以水肥一体+秸秆还田+腐解剂、常规水肥管理+秸秆还田+腐解剂两处理效果最佳。

关键词：秸秆腐解剂水肥管理秸秆腐解养分释放

一株兼具秸秆腐解能力玉米促生菌的筛选、鉴定及发酵优化

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微生物学通报 2023年第2期50卷 526-540页

作者：强震宇朱林朱媛媛张子赟胡占琴石心怡王鑫张朝春徐文思马超安徽农业大学资源与环境学院、农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室、江淮耕地资源保护与生态修复重点实验室安徽合肥230036 安徽省土壤肥料总站安徽合肥230001 中国农业大学资源与环境学院北京100091

【背景】砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题。【目的】从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长。【方法】通过16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;... 详细信息

【背景】砂姜黑土地区存在秸秆腐解缓慢、秸秆还田后作物幼苗生长不良等问题。【目的】从砂姜黑土区农田筛选一株兼具秸秆腐解能力的玉米促生菌MC29,以促进秸秆腐解和玉米作物生长。【方法】通过16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定;采用液态摇瓶及盆栽试验验证菌株实际促腐、促生能力及土壤养分的提升效果,并且探究菌株的最佳生长及产吲哚乙酸(indole-3-acetic acid,IAA)条件;采用电击转化法将绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)基因导入菌株细胞,并通过PCR琼脂糖凝胶电泳进行验证。【结果】分离筛选的玉米促生菌鉴定为纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans)。该菌株MC29羧甲基纤维素(carboxymethyl cellulose,CMC)酶活可达13.32 U/mL,产IAA量为8.63 mg/L。与对照相比,施用菌株MC29后秸秆腐解率显著提高24.8%;玉米soil and plant analyzer development(SPAD)值、植株总重、根表面积和根长分别提高7.6%、21.3%、30.9%和18.3%;土壤碱解氮含量显著提高68.1%,土壤速效磷及土壤速效钾含量分别提高5.8%及6.0%。菌株MC29最佳生长条件为pH 7.0、装液量为25/250 mL、碳源为麦芽糖、氮源为酵母粉;最佳产IAA条件为pH7.0、装液量为50/250mL、碳源为果糖、氮源为硝酸钾;成功构建荧光标记菌株MC29-GFP,并据此追踪到其接入砂姜黑土15 d后定殖量为2.8×105-9.5×105copies/g。【结论】所筛选的纤维化纤维微细菌MC29对于指导砂姜黑土区多功能秸秆促腐菌剂、微生物菌肥的研制及提升作物产量有一定的积极意义,并为探究其在砂姜黑土中的实际应用奠定基础。

关键词：纤维化纤维微细菌玉米促生秸秆腐解土壤改良发酵优化绿色荧光蛋白

秸秆还田方式与施氮量对秸秆腐解及玉米氮素利用的影响

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中国农业大学学报 2023年第10期28卷 15-26页

作者：刘熙明王滢渺田洪涛任姿姿邓超王少杰高强冯国忠吉林农业大学资源与环境学院/吉林省商品粮基地土壤资源可持续利用重点实验室长春130118 新洋丰农业科技股份有限公司湖北荆门448000

为探究高效秸秆还田方式与施氮量结合模式,明确黑土区玉米秸秆腐解和氮素释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量和氮素利用效率的影响,以玉米秸秆为研究对象,在吉林省四平市设置连续两年(2021和2022年)的田间定位试验,采用... 详细信息

为探究高效秸秆还田方式与施氮量结合模式,明确黑土区玉米秸秆腐解和氮素释放规律对还田方式和氮肥管理的响应及其对玉米产量和氮素利用效率的影响,以玉米秸秆为研究对象,在吉林省四平市设置连续两年(2021和2022年)的田间定位试验,采用尼龙网袋法探究覆盖(Straw mulch,SM)和翻压(Straw bury,SB)2种秸秆还田方式和不施氮肥(N0)、180kg/hm2(N1)、270kg/hm2(N2)3个施氮水平的组合下,秸秆腐解率和氮素释放率。结果表明:秸秆还田方式和施氮量显著影响秸秆腐解特征,其中SB处理的秸秆两年累积腐解率平均为83.0%,显著高于SM处理的65.3%;与N0处理相比,施氮处理(N1和N2)秸秆腐解率提高9.8%。SB处理秸秆氮素两年累积释放率为62.5%,显著高于SM处理的46.0%,秸秆氮释放量分别为51和38kg/hm2;施氮促进秸秆氮素释放,提高秸秆氮素释放率的比例为12.5%;秸秆还田方式与施氮量显著影响玉米产量和植株氮素吸收,且具有交互效应,其中SBN2处理的玉米产量和植株氮素吸收量均为最高,分别为11017.0和184.9kg/hm2。统计显示,SB处理中施氮量、秸秆氮素释放量、穗粒数与玉米产量和吸氮量间均具有明显的正相关关系。因此,在翻压还田和高施氮量组合时,可以促进秸秆腐解和玉米氮素利用。

关键词：还田方式施氮量秸秆腐解氮素释放玉米产量

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秸秆腐解过程中结构的变化特征

农业环境科学学报 2016年第5期35卷 976-984页

作者：曹莹菲张红赵聪刘克吕家珑西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100 黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100

应用尼龙网袋法和傅里叶变换红外光谱分析,研究玉米和大豆秸秆在3种不同试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的结构变化特征,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,玉米和大豆秸秆的官能团组成具有相似之处,但在3400、1640、1400~146... 详细信息

应用尼龙网袋法和傅里叶变换红外光谱分析,研究玉米和大豆秸秆在3种不同试验地(葡萄园、桃园、农田)腐解过程中的结构变化特征,为秸秆还田措施提供理论依据。结果表明,玉米和大豆秸秆的官能团组成具有相似之处,但在3400、1640、1400~1460、1310、1000~1100 cm^(-1)处的吸收峰强度不同,稳定成分存在差异。腐解前后作物秸秆红外光谱吸收峰强度有所改变,随着腐解时间的增加,羟基、酰胺基、甲基、亚甲基和次甲基的含量逐渐降低,羧基增多,有机酸形成,碳水化合物、酰胺类化合物、糖类等逐渐分解。易分解的化合物(如脂肪族结构、酰胺类化合物和糖类)可直接进行分解,部分芳香类等难分解化合物则先分解为羧酸酯类(1725~1735 cm^(-1))、脂肪族类(1450~1460 cm^(-1))等中间产物后再进行分解。1560~1732 cm^(-1)处的肩峰与作物残体中有机酸有关。尿素对玉米秸秆的腐解具有促进作用,且与1310 cm^(-1)处的吸收峰变化有关。作物秸秆还田之后,会向腐植酸方向腐解,其结构变化在不同土地利用类型和干湿处理之间无明显区别(P>0.05),与还田作物秸秆种类以及N含量有关。

关键词：秸秆腐解红外光谱结构

秸秆腐解物对豇豆连作土壤性质及幼苗生理指标的影响

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核农学报 2019年第7期33卷 1472-1479页

作者：陈昱张福建范淑英王丰王强吴才君江西农业大学农学院江西南昌330045

为探究不同秸秆腐解物对豇豆连作土壤微生态环境和豇豆幼苗相关生理指标的影响,选用豇豆为试验材料,共设置芥菜秸秆腐解(T1)、大蒜秸秆腐解(T2)、对照处理(不加任何植株粉碎物的豇豆连作土,CK)3个处理,测定在不同处理下,豇豆连作地土壤... 详细信息

为探究不同秸秆腐解物对豇豆连作土壤微生态环境和豇豆幼苗相关生理指标的影响,选用豇豆为试验材料,共设置芥菜秸秆腐解(T1)、大蒜秸秆腐解(T2)、对照处理(不加任何植株粉碎物的豇豆连作土,CK)3个处理,测定在不同处理下,豇豆连作地土壤微生物数量、土壤酶活性、土壤pH值和电导率,以及豇豆生长指标、叶绿素含量和抗氧化酶活性。结果表明,与CK相比,T2和T1处理均能显著提高土壤细菌数量,分别增加了50.02%和111.71%,放线菌分别显著增加了46.22%和17.53%,真菌分别显著降低了45.08%和33.80%。T2和T1处理均能提高土壤酶活性,其中T1处理的土壤脲酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性均为最高,与CK相比分别显著增加了10.74%、93.02%和283.83%;而T2处理的酸性磷酸酶活性最高,增幅为175.80%。此外,T2和T1处理均能显著提高豇豆连作土壤pH值,降低土壤电导率。种植豇豆后,T1处理能显著提高豇豆幼苗株高、茎粗、鲜重、干重和壮苗指数等指标,分别较CK增加了34.73%、9.33%、87.11%、100%和108.77%;但T2处理下豇豆的各生长指标与CK相比无显著性差异。T2和T1处理均能显著提高豇豆叶片叶绿素含量,显著降低丙二醛(MDA)含量,其中T1处理能提高豇豆幼苗过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性,与CK相比分别显著增加了16.32%、19.21%和10.92%。综上,秸秆腐解物可为土壤生物提供不同的碳源和能源,维持土壤微生物群落多样性,改善土壤理化性质,从而促进豇豆根系吸收更多的养分,进而提高豇豆幼苗叶片叶绿素含量和抗氧化能力,有利于豇豆幼苗生长发育,达到缓解豇豆连作障碍的目的。本研究结果为实现豇豆生产的可持续性发展提供了理论依据。

关键词：秸秆腐解连作豇豆土壤性质生理指标

低温复合菌系HT20对冀东稻区秸秆腐解及土壤养分动态变化的影响

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中国稻米 2022年第6期28卷 37-42,48页

作者：孙建平赵子婧戴相林路垚何宗均刘雅辉河北省农林科学院滨海农业研究所河北唐山063299 天津市农业科学院天津300000

为探讨低温复合菌系HT20对冀东稻区还田秸秆的腐解、养分释放及土壤养分动态变化的影响,在冀东滨海单季稻区进行田间试验,采用秸秆网袋填埋法,设置秸秆还田(CK),秸秆还田配施“农富康”(JF)和秸秆还田配施HT20(JH)3个处理,分别于水稻移... 详细信息

为探讨低温复合菌系HT20对冀东稻区还田秸秆的腐解、养分释放及土壤养分动态变化的影响,在冀东滨海单季稻区进行田间试验,采用秸秆网袋填埋法,设置秸秆还田(CK),秸秆还田配施“农富康”(JF)和秸秆还田配施HT20(JH)3个处理,分别于水稻移栽期、分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期、乳熟期和成熟期取秸秆和土壤样品,测定秸秆质量残留率,秸秆中氮、磷、钾养分残留率和土壤养分含量。结果表明,相比CK和JF处理,JH处理下秸秆质量残留率分别低9.01%~24.08%和4.68%~11.31%,秸秆氮残留率在移栽期和拔节期分别低15.56%~24.94%和26.54%~36.31%,秸秆磷残留率在拔节期分别低9.68%和11.28%,秸秆钾残留率差别不大,氮、磷、钾残留率在后期有负增长现象。相比CK和JF处理,JH处理土壤碱解氮含量在分蘖期分别增加53.33%和4.55%,土壤速效磷含量在拔节期分别增加195.62%和65.80%,在抽穗期分别增加138.14%和195.62%;在全生育期内土壤速效钾含量分别增加7.64%~168.87%和29.34%~179.30%。相比CK和JF处理,JH处理水稻分蘖数显著增加14.10%和16.57%,水稻产量显著提高11.25%和17.11%。可见,低温复合菌系HT20能够加快还田秸秆的腐解进程和秸秆养分释放,改善土壤肥力,促进水稻分蘖和生长,进而提高水稻产量。

关键词：水稻低温复合菌剂 HT20 秸秆腐解养分释放土壤养分冀东稻区

秸秆与沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解特性的影响

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农业机械学报 2017年第6期48卷 271-277页

作者：王忠江王泽宇司爱龙张正吴婧王丽丽东北农业大学工程学院哈尔滨150030 农业部生猪养殖设施工程重点实验室哈尔滨150030 寒地农业可再生资源利用技术与装备黑龙江省重点实验室哈尔滨150030

为探讨秸秆和沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解的影响规律,在室温条件下,105 d试验周期内,采用网袋法模拟翻埋还田,系统研究添加沼肥和自来水对秸秆腐解的影响,以及添加沼肥后不同土壤类型和不同秸秆长度对秸秆腐解过程各主要参数的影响规律... 详细信息

为探讨秸秆和沼肥同步翻埋还田对秸秆腐解的影响规律,在室温条件下,105 d试验周期内,采用网袋法模拟翻埋还田,系统研究添加沼肥和自来水对秸秆腐解的影响,以及添加沼肥后不同土壤类型和不同秸秆长度对秸秆腐解过程各主要参数的影响规律。结果表明,沼肥对秸秆腐解具有显著的促进作用,添加自来水组的秸秆降解率为33.61%,而添加沼肥组的秸秆降解率则达到42.37%;配施沼肥后,秸秆的降解主要集中在前70 d,试验结束时各试验组的秸秆降解率均高于42%,秸秆长度20 mm试验组的秸秆降解率高于10 mm秸秆,试验结束时20 mm试验组的秸秆降解率达到52%;秸秆长度对半纤维素的降解影响较明显,而土壤类型则对纤维素和木质素降解具有较显著的影响。

关键词：沼肥秸秆还田土壤种类秸秆长度秸秆腐解

田间条件下不同促腐菌对水稻秸秆腐解及胞外酶活性的影响

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植物营养与肥料学报 2020年第11期26卷 2070-2080页

作者：姚云柯周卫孙建光梁国庆刘光荣孙刚袁福生中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所江西南昌330200

【目的】田间环境的复杂性影响促腐菌种的实际促腐效果。研究3个经鉴定的促腐菌种在田间条件下提高秸秆腐解相关酶活性的效果,并比较其和商品菌剂的效果,为秸秆促腐菌剂研发及秸秆高效还田提供科学依据。【方法】田间试验采用秸秆包网... 详细信息

【目的】田间环境的复杂性影响促腐菌种的实际促腐效果。研究3个经鉴定的促腐菌种在田间条件下提高秸秆腐解相关酶活性的效果,并比较其和商品菌剂的效果,为秸秆促腐菌剂研发及秸秆高效还田提供科学依据。【方法】田间试验采用秸秆包网袋填埋法,在江西省上高县双季稻种植区晚稻季节进行,设置水稻秸秆接种假单胞菌、芽孢杆菌、青霉、商品菌剂以及不施菌剂(对照) 5个处理,分别于秸秆包填埋于土壤后第7、14、28、56、84天取秸秆样品,测定秸秆剩余量、养分含量及胞外酶活性,并计算秸秆腐解率。【结果】1)不论是否添加促腐菌剂,秸秆的腐解均呈现出先快后慢的趋势。添加假单胞菌处理秸秆腐解率以及C、N、P释放率在0~84天始终显著高于对照,最终分别提高5.6%、9.09%、11.66%和7.87%;添加青霉处理秸秆腐解率(第14天除外)和氮释放率在0~84天也显著高于对照,最终分别提高5.2%和7.46%;添加商品菌剂处理秸秆腐解率仅在第14天显著高于对照;而添加芽孢杆菌处理秸秆腐解率始终与对照无显著差异。2)腐解时间是影响胞外酶活性的最重要因素,添加菌剂也能不同程度地提高秸秆腐解胞外酶活性。胞外酶中,乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性是影响秸秆腐解和养分释放的重要变量,其次是β-纤维二糖苷酶和磷酸酶。添加假单胞菌处理乙酰氨基葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶(第14天除外)以及磷酸酶的酶活性在0~84天内显著高于对照,添加青霉、芽孢杆菌以及商品菌剂处理相关胞外酶活性表现并不稳定,添加青霉处理乙酰氨基葡萄糖苷酶活性仅在0~14天显著高于对照。3)添加菌剂处理水稻产量较对照提高1.87%~9.92%,施假单胞菌处理增产最为显著。【结论】胞外酶中乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶活性与秸秆腐解和养分释放关系最为密切。青霉仅在秸秆腐解的前14天显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶活性,芽孢杆菌剂对胞外酶活性的提升效果不稳定,因此,其在田间条件下促进秸秆腐解、养分释放的效果也不稳定,最终没有增产效果。假单胞菌剂可在0~84天腐解周期内显著提高乙酰氨基葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶(第14天除外)活性,因而在田间条件下,假单胞菌剂可以有效促进秸秆腐解和养分释放,提高晚稻产量。

关键词：秸秆促腐菌剂秸秆还田秸秆腐解养分释放胞外酶活性

整合分析中国农田腐秆剂施用对秸秆腐解和作物产量的影响

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中国农业科学 2020年第7期53卷 1359-1367页

作者：杨欣润许邶何治逢吴婧庄睿花马超柴如山 Yusef Kianpoor Kalkhajeh 叶新新朱林安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与污染防控安徽省重点实验室

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降... 详细信息

【目的】农田中施用腐秆剂能否有效地促进秸秆腐解和养分释放,进而提高作物产量一直存在争议。在全国尺度上,整合分析腐秆剂田间施用的秸秆促腐和作物增产效果,探明不同气候和土壤状况、秸秆特征以及还田条件下腐秆剂施用对还田秸秆降解和作物产量的影响,为科学合理地使用腐秆剂提供指导。【方法】本研究利用整合分析的方法(meta-analysis),系统分析了2001—2019年公开发表的腐秆剂田间应用相关研究论文(共89篇,含腐秆剂促腐秸秆数据63条、腐秆剂提高作物产量数据207条),探讨了气候类型、还田条件、秸秆种类、还田初始碳氮比(C/N)、土壤pH和土壤有机质(SOM)含量等6方面因素对腐秆剂促腐和增产作用的影响。【结果】研究发现,与不施腐秆剂相比,施用腐秆剂总体上可有效促进还田秸秆的降解,但在温带大陆性气候地区,秸秆还田初始C/N≤15以及土壤为中性时,腐秆剂的促腐效应却不显著,效应值的范围分别为-0.010—0.716、-0.302—0.568和-1.01—0.475;还田条件、秸秆种类和SOM含量会显著影响腐秆剂的促腐作用强度。类似地,腐秆剂的田间施用对作物产量的作用总体也表现为显著提升,但在土壤为中性时腐秆剂的增产作用并不稳定,其效应值范围为-0.284—0.751;除了还田环境、SOM含量外,其余4方面因素均会显著改变腐秆剂的增产幅度。此外,线性拟合结果显示秸秆促腐率与作物增产率之间呈现显著正相关关系(R~2=0.307,P腐秆剂可有效促进秸秆腐解和增加作物产量,且在温带季风性气候条件下,将玉米秸秆于旱地条件下还田,在还田初始C/N大于30以及土壤呈酸或碱性时配施腐秆剂效果最佳。

关键词：秸秆还田腐秆剂秸秆腐解作物产量整合分析