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不同装袋量下麦秆和毛叶苕子混合腐解特征

中国土壤与肥料 2024年

作者：刘婷宋明丹韩梅梁鑫宇李正鹏青海大学农林科学院国家农业环境西宁观测实验站

掌握不同装袋量下麦秆、毛叶苕子混合的腐解过程，对青海东部农业区秸秆还田和培肥土壤具有重要意义。通过尼龙袋填埋试验，设置物料类型和装袋量两个因素，完全随机组合共9个处理。物料类型设麦秆(W)、毛叶苕子(H)、混合物料(WH)3个水... 详细信息

掌握不同装袋量下麦秆、毛叶苕子混合的腐解过程，对青海东部农业区秸秆还田和培肥土壤具有重要意义。通过尼龙袋填埋试验，设置物料类型和装袋量两个因素，完全随机组合共9个处理。物料类型设麦秆(W)、毛叶苕子(H)、混合物料(WH)3个水平，装袋量设16、28、44 g 3个水平，研究3种物料类型在不同装袋量下的腐解特征。研究结果表明，各处理下有机物料腐解呈现前期快-中期慢-后期加快的变化规律，至腐解结束，物料类型对累计腐解率有显著影响(P＜0.05)，麦秆、毛叶苕子、混合物料的累计腐解率平均为45.27%、76.75%是否有、62.25%，表现为毛叶苕子＞混合物料＞麦秆。装袋量对累计腐解率有显著影响(P＜0.05)，装袋量为16、28和44 g时，平均累计腐解率分别为62.84%、63.32%、58.11%，装袋量28 g下腐解最快。双库指数衰减模型能较好地拟合物料腐解过程中腐解残留率与积温的关系，方程的决定系数均大于0.88，预测腐解残留率与实测腐解残留率的MPE、 RMSE、nRMSE分别为8%、2.47%、7.85%。麦秆、毛叶苕子和混合物料的腐殖化系数平均分别为54.05%、31.32%和41.90%。物料混合显著提高了干物质量的易分解比例(P＜0.01)，装袋量为16、28、44 g时，混合效应值分别提高了13.27%、15.06%、8.61%，装袋量为28 g时，混合效应最高。物料混合显著提高了干物质易分解比例，腐解速率加快。麦秆和毛叶苕子混合能加快物料的腐解，当装袋量为28 g时(相当于麦秆、毛叶苕子还田量分别为5490、3393 kg·hm-2)，效果最好，该研究结果可为青海东部农业区秸秆还田提供理论和技术指导。

关键词：有机物料腐解规律双库指数衰减模型混合效应模型评价

不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

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农业工程学报 2024年第4期40卷 273-283页

作者：林嘉聪韩卓雅王定美麦力文李勤奋袁京余小兰李光义中国热带农业科学院环境与植物保护研究所农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室海南省热带生态循环农业重点实验室海口570010 华中农业大学资源与环境学院武汉430070 中国农业大学资源与环境学院北京100193 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站国家农业环境儋州观测实验站国家农业绿色发展长期固定观测儋州试验站儋州571737

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆... 详细信息

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制。结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过5 d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜。秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高。覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与16.13%(无覆盖)。相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低。3种处理下腐殖化指数分别为15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜)。二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径。分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键。

关键词：堆肥腐殖化圣女果秸秆分子膜覆盖

长期施用有机肥对土壤微塑料赋存及迁移特征的影响

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环境科学 2024年第4期45卷 2304-2312页

作者：王长远马啸驰郭德杰刘新红马艳罗佳江苏省农业科学院农业资源与环境研究所南京210014 国家农业环境六合观测实验站南京210014 江苏大学环境与安全工程学院镇江212013

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表... 详细信息

为探明设施土壤中微塑料的赋存特征与施肥模式、种植年限及土壤深度之间的响应关系,通过现场采样、显微镜观察、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)等方法,对长期施用有机肥土壤中微塑料丰度、形状、粒径、颜色、种类和表面形貌特征及有机肥中微塑料的丰度、粒径和种类进行分析.结果表明,设施土壤中不同种植年限下(2016~2021年)表层土壤中微塑料的平均丰度随着种植年限的升高而升高,化肥(CF)、有机肥(OF)和生物炭+有机肥(BOF)处理中微塑料丰度不同,其中每年OF处理微塑料的丰度最高,2021年长期施用OF的表层土壤微塑料丰度最高,为543.33 n·kg^(-1).3种施肥处理土壤中微塑料平均年增长速率分别为11.16%、12.61%和9.17%.微塑料丰度在不同深度土层中表现为随土层深度的增加而显著降低,且BOF处理中微塑料向深层土壤迁移效率最高.微塑料形状主要为纤维状、碎片状、颗粒状和薄膜状,在0~40 cm深度土壤中,纤维状微塑料在3种施肥类型土壤中均占主导地位.在40~60 cm土壤中CF处理无纤维状和薄膜状微塑料,颗粒状微塑料占比最高(57.14%);OF处理无薄膜状微塑料,颗粒状微塑料和纤维状微塑料占比最高(36.00%);BOF处理中占比最高的为颗粒状微塑料(41.18%),占比最少的为薄膜状微塑料(5.88%). 3种施肥处理土壤中小尺寸(<0.5 mm)微塑料占比最高,在CF、OF和BOF这3种处理土壤中PE为主要微塑料种类,且在微塑料表面均呈现多孔、撕裂、裂痕和磨损等特点.有机肥中微塑料平均丰度高达577.78 n·kg^(-1).长期施用有机肥的设施土壤中微塑料丰度与有机肥密切相关,且微塑料迁移也与施用肥料种类密切相关.研究对于明晰不同长期施肥模式下设施土壤中微塑料的分布特征和迁移具有重要意义.

关键词：微塑料有机肥土壤深度设施农田迁移

减氮对引黄灌区春玉米氮素吸收利用和淋失的影响

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 576-584页

作者：王英刘汝亮王芳洪瑜冒辛平马建森宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002 国家农业环境银川观测实验站银川750002 宁夏大学农学院银川750002

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉1225为供试玉米品种,设置了5个... 详细信息

为探究不同减氮水平下春玉米产量及氮素吸收利用和氮素淋失损失特征,为宁夏引黄灌区春玉米氮肥合理施用提供理论依据,本研究于2021—2022年在宁夏引黄灌区基于渗漏池进行了连续两年的田间定位试验,以先玉1225为供试玉米品种,设置了5个氮水平,施氮量分别为常规施氮420 kg·hm^(-2)(N-420)、减氮14.29%(N-360)、减氮35.71%(N-270)、减氮57.14%(N-180)、不施氮处理(CK),对春玉米产量、氮素吸收利用和氮素淋失损失量进行测定分析。两年数据均表明,农户常规施肥与减氮14.29%处理籽粒产量没有显著差异(P环境安全的合理选择。

关键词：春玉米引黄灌区减氮产量氮素淋失

荔枝剪枝堆肥和蚯蚓粪作为巨大普里斯特氏菌载体的研究

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 704-710页

作者：余小兰李勤奋李光义张俏燕李晓亮中国热带农业科学院环境与植物保护研究所海南省热带生态循环农业重点实验室/农业农村部热区高效农业绿色低碳重点实验室海口571101 海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站海南儋州571737 国家农业环境儋州观测实验站/国家农业绿色发展长期固定观测儋州试验站海南儋州571737 中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所/儋州菜田土壤海南省野外科学观测研究站海南儋州571737

为探讨荔枝茎秆堆肥与蚯蚓粪替代草炭作为巨大普里斯特氏菌载体的可行性,以荔枝剪枝堆肥、蚯蚓粪和草炭为原料构建6种微生物载体(ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6,三者质量比分别为6∶2∶2、4∶2∶4、2∶2∶6、6∶3∶1、4∶3∶3、2∶3∶5)... 详细信息

为探讨荔枝茎秆堆肥与蚯蚓粪替代草炭作为巨大普里斯特氏菌载体的可行性,以荔枝剪枝堆肥、蚯蚓粪和草炭为原料构建6种微生物载体(ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6,三者质量比分别为6∶2∶2、4∶2∶4、2∶2∶6、6∶3∶1、4∶3∶3、2∶3∶5),以草炭为对照,巨大普里斯特氏菌为目标微生物,动态监测载体中有效活菌数,获得适宜巨大普里斯特氏菌存活的载体;在此基础上,分别设置含水量20%、30%、40%,温度20、30、40、50℃和接种浓度10^(6)、10^(7)、10^(8)cfu·mL^(-1),动态监测载体中有效活菌数,优化载体含水量、温度和接种浓度。结果表明:随着培养时间的延长,各载体中活菌数均呈先降低后升高的趋势,其中ST2、ST5载体长期培养后活菌数高,且草炭添加量低,是适宜的巨大普里斯特氏菌载体。随着载体含水量、温度的升高,培养的60 d过程中ST2和ST5载体活菌数均呈先升高后降低的趋势,在30%含水量(ST22.46×10^(8)cfu·g^(-1)、ST51.81×10^(8)cfu·g^(-1))以及30℃(ST23.44×10^(8)cfu·g^(-1)、ST51.87×10^(8)cfu·g^(-1))、40℃(ST28.50×10^(7)cfu·g^(-1)、ST57.13×10^(7)cfu·g^(-1))温度下的活菌数最高。此外,各培养时期的载体活菌数均随着接种浓度的升高而升高,培养60 d后,ST2、ST5载体活菌数分别达3.63×10^(8)、3.33×10^(8)cfu·g^(-1)。研究表明,载体ST2和ST5适宜代替草炭作为巨大普里斯特氏菌的载体,且在30%载体含水量、30~40℃温度和10^(8)cfu·mL^(-1)接种浓度下效果最佳。

关键词：荔枝剪枝堆肥蚯蚓粪载体巨大普里斯特氏菌有效活菌数

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不同装袋量下麦秆和毛叶苕子混合腐解特征

中国土壤与肥料 2024年第5期 169-176页

作者：刘婷宋明丹韩梅梁鑫宇李正鹏青海大学农林科学院青海西宁810016 国家农业环境西宁观测实验站青海西宁810016

掌握不同装袋量下麦秆、毛叶苕子混合的腐解过程,对青海东部农业区秸秆还田和培肥土壤具有重要意义。通过尼龙袋填埋试验,设置物料类型和装袋量两个因素,完全随机组合共9个处理。物料类型设麦秆(W)、毛叶苕子(H)、混合物料(WH)3个水平,... 详细信息

掌握不同装袋量下麦秆、毛叶苕子混合的腐解过程,对青海东部农业区秸秆还田和培肥土壤具有重要意义。通过尼龙袋填埋试验,设置物料类型和装袋量两个因素,完全随机组合共9个处理。物料类型设麦秆(W)、毛叶苕子(H)、混合物料(WH)3个水平,装袋量设16、28、44 g 3个水平,研究3种物料类型在不同装袋量下的腐解特征。研究结果表明,各处理下有机物料腐解呈现前期快-中期慢-后期加快的变化规律,至腐解结束,物料类型对累计腐解率有显著影响(P混合物料>麦秆。装袋量对累计腐解率有显著影响(P0.88,预测腐解残留率与实测腐解残留率的MPE、RMSE、nRMSE分别为8%、2.47、7.85%。麦秆、毛叶苕子和混合物料的腐殖化系数平均分别为54.05%、31.32%、41.90%。物料混合显著提高了干物质量的易分解比例(P农业区秸秆还田提供理论和技术指导。

关键词：有机物料腐解规律双库指数衰减模型混合效应模型评价

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不同黄腐酸结构组成及其对小麦生长的影响

土壤通报 2024年第1期55卷 102-112页

作者：朱启明王亚男郑重曾希柏许立阳张洋李雨欣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 国家农业环境岳阳观测实验站湖南岳阳414000

【目的】为了找出秸秆源黄腐酸(Stalk fulvic acid,SFA)可以作为矿源黄腐酸(Fulvic acid,FA)和生化源黄腐酸(Biochemical fulvic acid,BFA)替代物的原因,探讨不同黄腐酸结构组成及其对小麦生长的影响。【方法】利用紫外-可见光谱、傅里... 详细信息

【目的】为了找出秸秆源黄腐酸(Stalk fulvic acid,SFA)可以作为矿源黄腐酸(Fulvic acid,FA)和生化源黄腐酸(Biochemical fulvic acid,BFA)替代物的原因,探讨不同黄腐酸结构组成及其对小麦生长的影响。【方法】利用紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱和13C核磁共振碳谱技术分析不同黄腐酸的结构组成。以冬小麦GY18204为材料,通过小麦根长、苗长、苗干重、根鲜重以及根活力等相关指标明确不同黄腐酸对小麦种子发芽和苗期生长的影响。【结果】通过结构分析发现SFA与BFA结构类似,与FA化学结构组成存在一定的差异:SFA和BFA具有更多糖类物质和连氧芳香碳等不稳定和功能化基团,FA具有更多羧基等稳定和功能化较少基团。不同黄腐酸对小麦发芽期均有促进效果,FA可促进小麦发芽的浓度范围更大,BFA和SFA只有施加20和40 mg L^(−1)的较低浓度可以促进小麦发芽,高浓度表现出抑制效果。适当降低氮、磷钾肥的用量后配施黄腐酸可显著促进小麦苗期生长,SFA可使根长和苗长提高20~50%,使苗干重和根鲜重提高80~150%,使根活力提高200~240%。FA可使根长和苗长增加50~80%,苗干重和根鲜重提高90~160%,根活力提高220~250%。由此可知,当黄腐酸浓度控制在适宜范围,其对小麦的生长有明显促进作用。【结论】不同来源黄腐酸物理化学性质不同,具有更多不稳定和功能化基团的SFA和BFA在较低的浓度下促进小麦生长,而具有更多稳定和功能化较少基团的FA需要较高的浓度来促进小麦生长。研究结果为秸秆资源开发利用制备黄腐酸及新型生物肥料提供了科学参考。

关键词：黄腐酸结构组成小麦种子发芽小麦苗期生长

氮肥施用和秸秆还田对东北地区褐土稳定性有机碳的影响

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 581-589页

作者：黄磊张然陈雅丽牛翠云翁莉萍马杰李永涛张哲农业农村部环境保护科研监测所天津300191 华南农业大学资源环境学院广州510642 辽宁省农业科学院/国家农业环境阜新观测实验站辽宁阜新123100

为探究长期施用氮肥和秸秆还田措施下农田土壤总有机碳(TOC)的稳定性,以辽宁省国家农业环境阜新观测实验站连续8 a施肥的定位试验田为研究对象,采用有机质酸碱提取和密度分级实验、金属氧化物形态提取实验、碳14定年和次氯酸钠氧化实验... 详细信息

为探究长期施用氮肥和秸秆还田措施下农田土壤总有机碳(TOC)的稳定性,以辽宁省国家农业环境阜新观测实验站连续8 a施肥的定位试验田为研究对象,采用有机质酸碱提取和密度分级实验、金属氧化物形态提取实验、碳14定年和次氯酸钠氧化实验等手段,系统研究了长期施用氮肥和秸秆下农田土壤TOC的含量、化学组成及其年龄特征。结果表明:相对于对照组(不施氮肥),单施氮肥处理组的TOC含量降低了5.5%,而氮肥配施秸秆组则升高了2.8%,但两个处理土壤碳氮比均高于对照。随着氮肥和秸秆的加入,土壤有机质酸碱可提取部分的总占比降低,其中胡敏酸从63.6%降低到49.5%,酸碱不可提取部分(即胡敏素)的占比升高(25.9%~39.0%);各处理间土壤TOC的轻、重组分级没有显著差异,均以重组有机碳为主要成分,占TOC的62.3%±0.4%。同时,重组分中可提取的碳和铁铝的比值非常低,表明重组分里的土壤有机质除了与铁铝氧化物结合之外,很可能大部分以团聚或者包被的形式与黏土结合。碳14定年结果显示,3个处理组中土壤的年龄在距今2000 a左右,试验区农田土壤以长期稳定有机碳为主。研究表明,氮肥施用和秸秆还田向土壤中增加新有机碳,增加了土壤中矿质结合的胡敏素类有机质;而所产生的激发效应导致土壤中部分原有的稳定有机碳降解,减少了腐植酸类有机质。新增有机碳的不稳定性及激发效应导致的原有稳定有机碳的降解,制约了氮肥施用和秸秆还田对土壤TOC累积的贡献。

关键词：氮肥秸秆褐土稳定性有机碳

多胺对荔枝胚性愈伤组织增殖与体胚分化的影响

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广西植物 2024年

作者：王果刘耀婷李焕苓王树军李芳王家保海南大学热带作物学院中国热带农业科学院环境与植物保护研究所.农业农村部儋州农业环境科学观测实验站

为探讨外源多胺（PAs）对荔枝胚性愈伤组织（EC）增殖及体胚分化的影响机制，该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料，采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺（Put）、亚精胺（Spd）及精胺（Spm），分析了不同PAs处理后EC形态、结构、内源PAs含... 详细信息

为探讨外源多胺（PAs）对荔枝胚性愈伤组织（EC）增殖及体胚分化的影响机制，该研究以“妃子笑”荔枝EC为材料，采用单因素法在增殖培养基中添加腐胺（Put）、亚精胺（Spd）及精胺（Spm），分析了不同PAs处理后EC形态、结构、内源PAs含量及相关酶指标的变化。结果表明：（1）外源Put、Spd和Spm处理均显著提高了EC增殖率，降低了体胚诱导及萌发数量。经外源PAs处理增殖的EC胚性细胞大小较一致，染色深且均匀，多细胞原胚减少，可见已经分化完全的早期子叶胚。（2）外源PAs处理均显著提高了EC中内源PAs含量，其中Put处理EC中各类内源PAs及总PAs含量最高；当在含外源PAs培养基上增殖的EC转入不含外源PAs的培养基上增殖时（恢复培养），EC中的Put含量仍然显著高于对照，内源Spd和Spm则显著降低。（3）外源Put处理显著提高了EC中的鸟氨酸脱羧酶（ODC）、精氨酸脱羧酶（ADC）和二胺氧化酶（DAO）活性，而外源Spd、Spm处理显著降低了EC中的ODC及ADC活性，外源Spd显著提高了多胺氧化酶（PAO）活性；恢复培养后，EC中ADC和DAO活性比恢复培养前显著降低，ODC、PAO无显著性差异。综上认为，外源PAs可以通过调节PAs代谢相关酶活性影响内源PAs含量，进而影响荔枝EC增殖和体胚诱导。该研究结果为进一步研究PAs调节荔枝体胚发生机制，提高荔枝离体再生效率提供了基础。

关键词：荔枝离体再生组织切片多胺酶活性