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集约化层式好氧发酵智能装备设计与试验

农业机械学报 2025年第1期56卷 445-452页

作者：姚玉梅张琦峰曾庆臻齐自成徐建南徐晓青朱洪安山东省农业机械科学研究院养分资源高效利用全国重点实验室山东圣甲虫环境工程有限公司

设计了一款适用于多元有机废弃物快速无害化处理的节能环保型层式好氧发酵智能装备，主要包括发酵仓、布料系统、匀翻系统、增氧曝气系统、出料移位系统和控制系统。发酵仓采用层式箱体结构，有效容积为136.51 m3;位于箱体顶端的布料系... 详细信息

设计了一款适用于多元有机废弃物快速无害化处理的节能环保型层式好氧发酵智能装备，主要包括发酵仓、布料系统、匀翻系统、增氧曝气系统、出料移位系统和控制系统。发酵仓采用层式箱体结构，有效容积为136.51 m3;位于箱体顶端的布料系统采用链式刮板结构；匀翻系统采用偏心翻转下料结构；增氧曝气系统通过变频泵调速进行流量调节和单层独立曝气；出料移位系统采用链式刮板出料，并通过输送带输送至陈化区；控制系统实现多点温度、含水率、压力、气体质量分数等数据监测，可多元反馈实时调控通风供氧。在此基础上，以鸡粪、牛粪沼渣、稻壳为主要原料，进行为期4 d的好氧发酵试验，检测发酵过程中关键参数变化并测定物料基础特性过程指标，完成装备性能试验。试验结果表明：内部堆体温度在28 h时升至50℃,发酵过程中堆体最高温度可达70.36℃,试验结束后发酵产物含水率降低至34.35%,发酵效果良好；与传统技术模式相比，智能化程度高。

关键词：有机废弃物好氧发酵层式堆肥反应器

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设施番茄土壤氮素淋失控制技术措施比较

中国生态农业学报(中英文) 2025年第2期33卷 278-285页

作者：薄录吉李彦王艳芹仲子文井永苹养分资源高效利用全国重点实验室/农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室/山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100

为有效降低设施番茄生产过程中不合理施氮和灌溉带来的土壤氮素淋失,本研究应用可阻控土壤氮素淋失的物理阻隔材料、肥料增效剂、酶制剂和微生物菌剂等产品,通过设置常规施肥(FP)、优化施肥(OPT)、物理化学调控(PCT)、生物生态调控(BET... 详细信息

为有效降低设施番茄生产过程中不合理施氮和灌溉带来的土壤氮素淋失,本研究应用可阻控土壤氮素淋失的物理阻隔材料、肥料增效剂、酶制剂和微生物菌剂等产品,通过设置常规施肥(FP)、优化施肥(OPT)、物理化学调控(PCT)、生物生态调控(BET)、水肥调控(WRT)和综合调控(CRT)等措施对比研究菜田最佳土壤氮素淋失控制技术,以期为设施菜田土壤氮素淋失阻控提供参考。结果表明:OPT与FP处理番茄产量持平,PCT、BET、WRT和CRT处理番茄产量比FP处理分别高4.70%、2.05%、7.93%和9.28%;WRT处理番茄纯收益最高,PCT处理最低。与FP处理相比,OPT、PCT、BET、WRT和CRT处理总氮淋失量分别降低25.6%、35.6%、34.5%、40.5%和40.9%,硝态氮分别降低31.5%、32.7%、38.4%、43.9%和49.2%,有机氮分别降低21.2%、37.7%、31.5%、38.0%和34.7%,其中以CRT处理表现最优;所有处理有机氮和硝态氮淋失量分别占总氮淋失量的55.2%~62.9%和36.7%~44.6%,铵态氮占比不足0.5%。FP处理0~100 cm土层土壤硝态氮和铵态氮含量均高于OPT处理,20~100 cm土壤硝态氮表现为WRT处理>CRT处理>BET处理>PCT处理>OPT处理。在本研究中,综合经济和环境效益,水肥调控措施可作为设施番茄土壤氮素淋失控制最佳技术进行推广应用。

关键词：设施菜田氮淋失有机氮硝态氮控制技术

绿肥稻田土壤甲烷减排材料筛选及减排机制研究

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农业环境科学学报 2025年第1期44卷 194-203页

作者：孙晋鑫周国朋马正波梁婷常单娜刘佳刘晗曹卫东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室北京100081 中国农业大学资源与环境学院/养分资源高效利用全国重点实验室北京100193 安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心合肥230036 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所南昌330200

绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用,然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷(CH_(4))增排,须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH... 详细信息

绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用,然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷(CH_(4))增排,须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH_(4)减排材料,研究其CH_(4)减排效果,并针对减排效果较好的材料开展了作用机制研究。结果表明:与无绿肥(CK)相比,绿肥还田增加了稻田土壤CH_(4)排放,添加减排材料后CH_(4)排放降低。其中,与单独绿肥(GM)相比,添加田菁炭(GM+C)和硫磺(GM+S)CH_(4)累积排放量降幅较小,分别为19.5%和23.8%;2-氯乙烷磺酸钠(GM+CES)相较于GM的CH_(4)减排效果最佳,CH_(4)累积排放量降低了66.7%,全球增温潜势(GWP)降低了52.5%。培养结束时(90 d),与GM相比,添加2-氯乙烷磺酸钠的土壤pH降低了0.4个单位,产甲烷古菌mcrA丰度降低了29.9%。随机森林模型和相关性分析发现产甲烷古菌mcrA基因丰度与CH_(4)排放呈显著正相关,说明产甲烷古菌是驱动绿肥稻田CH_(4)排放的重要因子。研究表明,绿肥稻田土壤可通过添加减排材料实现CH_(4)减排,本研究中以2-氯乙烷磺酸钠的效果最优,其专一、高效抑制产甲烷古菌群落,是未来值得探索的绿肥稻田土壤CH_(4)减排材料。

关键词：绿肥 CH_(4) 减排材料产甲烷古菌 2-氯乙烷磺酸钠

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基于无人机高光谱影像的稻谷氮含量估算研究

农业机械学报 2025年第1期56卷 332-343+423页

作者：范耀冰吴尚蓉匡炜陈友兴方宝华任建强中北大学信息与通信工程学院北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所) 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业农村部农业遥感重点实验室湖南省水稻研究所

水稻稻谷氮含量直接影响其营养状况和作物品质，本文基于高光谱特征与植株氮含量间关系开展稻谷氮含量估算研究。获取了水稻拔节期、扬花期和完熟期无人机高光谱遥感影像，在获取窄波段归一化差值植被指数（N-NDVI）与水稻植株氮含量敏... 详细信息

水稻稻谷氮含量直接影响其营养状况和作物品质，本文基于高光谱特征与植株氮含量间关系开展稻谷氮含量估算研究。获取了水稻拔节期、扬花期和完熟期无人机高光谱遥感影像，在获取窄波段归一化差值植被指数（N-NDVI）与水稻植株氮含量敏感波段中心波长以及极大值区域Ω的基础上，通过构建内接矩形自动确定了水稻植株氮含量估算的最优敏感波段宽度，并建立了植株氮含量与稻谷氮含量的相关关系；基于最优波宽构建N-NDVI实现了稻谷氮含量估算，并进行了精度验证。结果表明，利用内接矩形自动筛选出的N-NDVI植株氮含量最优敏感波段宽度在各时期水稻植株氮含量和稻谷氮含量反演中均取得较高精度。在稻谷氮含量反演精度验证中，稻谷氮含量实测值和稻谷氮含量预测值之间的决定系数R2为0.410 9～0.610 6,归一化均方根误差NRMSE为11.33%～16.85%,平均相对误差MRE为9.53%～13.24%,各生育期预测精度从大到小排序为完熟期、拔节期、扬花期。在完熟期，敏感波段中心波长为629.85/701.93 nm,对应高光谱最优波宽±6 nm构建的N-NDVI估算稻谷氮含量的精度最高（R2=0.590 0,NRMSE为14.06%,MRE为11.59%）。本文提出的稻谷氮含量反演方法具有一定可行性，为禾本科谷类作物预测籽粒氮含量提供了参考。

关键词：水稻稻谷氮含量植株氮含量无人机高光谱影像

基于商品价值和环境风险的西葫芦氮肥投入阈值研究

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植物营养与肥料学报 2025年第1期31卷 167-175页

作者：杨岩刘丽石璟江丽华李妮徐钰养分资源高效利用全国重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室/山东省农业科学院农业资源与环境研究所山东济南250100 农业农村部废弃物基质化利用重点实验室山东济南250100 平原县农业农村局山东平原253100 农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室山东济南250100 山东农业工程学院山东济南250100

【目的】针对设施蔬菜过量施氮导致产量品质下降、环境风险升高等系列问题,研究不同施氮量对西葫芦产量品质、养分吸收及经济效益的影响,以确定西葫芦适宜氮肥用量,促进其绿色高效生产,为设施蔬菜合理施肥提供参考。【方法】在山东省德... 详细信息

【目的】针对设施蔬菜过量施氮导致产量品质下降、环境风险升高等系列问题,研究不同施氮量对西葫芦产量品质、养分吸收及经济效益的影响,以确定西葫芦适宜氮肥用量,促进其绿色高效生产,为设施蔬菜合理施肥提供参考。【方法】在山东省德州市平原县春茬拱棚内设置6个施氮(N)水平:0、195.0、292.5、390.0、487.5和585.0k g/hm^(2),分别记作N 0、N 1、N 2、N 3、N 4和N 5,研究施氮量对西葫芦产量、品质、氮肥利用率及土壤氮素平衡的影响,计算了基于产量和蔬菜安全(品质和环境)的氮素投入阈值。【结果】西葫芦产量、效益、氮肥利用率和品质均与施氮量呈显著的二次抛物线关系,4个指标最高值对应的氮肥用量分别为427.8、416.2、310.5和228.8 kg/hm^(2)。各处理下氮肥利用率介于14.15%~23.14%,大量氮素累积在土壤中,1 m土体中,矿质氮残留量和表观损失量随施氮量的增加而显著增加,当施氮量为261.7kg/hm^(2)时,氮素收支基本持平。【结论】综合考虑产量、经济效益、品质和土壤氮盈余与施氮量的关系,提出春季拱棚西葫芦合理氮肥投入阈值为288.3~386.8 kg/hm^(2),能保证西葫芦获得高产、增收、质优,同时降低环境风险。

关键词：西葫芦产量氮素表观盈余氮肥效应氮肥阈值

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三种碱性材料修复云南旱地土壤镉污染的化学机制

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农业环境科学学报 2025年

作者：蔡成梁婷周国朋常单娜马正波高嵩涓付利波曹卫东中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室安徽农业大学资源与环境学院安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室南京农业大学资源与环境科学学院云南省农业科学院农业环境资源研究所

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地... 详细信息

为筛选修复镉污染土壤的高效修复材料，以油麦菜为指示作物进行盆栽试验，设置熟石灰、钙镁磷肥、硅钙矿粉及不添加对照4个处理，研究了油麦菜镉吸收、土壤镉有效性、土壤可溶性有机质含量及化学结构。结果表明：硅钙矿粉处理油麦菜地上部镉含量和镉转运系数最低，相比对照降幅达38.8%和30.4%。3种材料处理的土壤有效镉含量相比对照分别降低11.2%、26.7%和17.9%，可交换态镉分别降低15.5%、14.9%和28.1%，残渣态镉分别提高21.0%、33.1%和24.2%；土壤pH值相比对照分别显著提高0.53、0.74个和0.36个单位。此外，3种材料处理土壤可溶性有机质含量、类胡敏酸组分、类富里酸组分高于对照，而类色氨酸物质组分显著降低。相关性分析和聚合增强树分析表明土壤pH与土壤可溶性有机质含量显著负相关，土壤可溶性有机质含量和类胡敏酸组分、类富里酸组分是影响油麦菜地上部镉含量最关键的3个因子。综上，供试材料是通过提高土壤pH值影响土壤可溶性有机质含量并改变其光谱特征，促进土壤活性态镉向非活性镉形态转化、降低土壤镉有效性，从而降低油麦菜对镉的吸收转运。本试验条件下，3种碱性材料均对云南旱地土壤镉污染有明显的修复效果，其中硅钙矿粉的综合作用较为突出。

关键词：碱性材料硅钙矿粉云南旱地可溶性有机质镉污染修复

长期秸秆还田对典型潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系产量及氨挥发的影响

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植物营养与肥料学报 2025年

作者：江晗王磊卢艳丽白由路王洛斌徐鹏娜北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室/农业农村部植物营养与肥料重点实验室/中国农业科学院农业资源与农业区划研究所

【目的】秸秆还田在培肥土壤的同时，向土壤中投入了大量的有机碳，激发了有机氮的矿化。本文旨在研究华北平原冬小麦-夏玉米体系下长期秸秆还田对作物产量、氮素吸收利用和土壤氨挥发的影响，为提高作物产量、减少氮素损失提供科学依... 详细信息

【目的】秸秆还田在培肥土壤的同时，向土壤中投入了大量的有机碳，激发了有机氮的矿化。本文旨在研究华北平原冬小麦-夏玉米体系下长期秸秆还田对作物产量、氮素吸收利用和土壤氨挥发的影响，为提高作物产量、减少氮素损失提供科学依据。【方法】位于河北省廊坊市的长期秸秆还田定位试验始于2008年，处理包括只施用常规化肥(NPK)和常规化肥配合秸秆还田(NPKSt)。于作物生长期测定氨挥发，收获期调查测定作物产量、植株氮素含量以及0—100 cm土层土壤酶活性和土壤无机氮含量，分析土壤氨挥发、氮素转化过程对秸秆还田的响应。【结果】2018—2023年，NPKSt处理冬小麦、夏玉米产量较NPK处理分别增加6.20%～19.29%、11.01%～21.42%，籽粒总吸氮量增加19.85%、15.49%，氮肥偏生产力增加6.96%、12.41%，且玉米季效果优于小麦季。土壤氨挥发主要集中在施肥后7天内，NPKSt处理平均土壤氨挥发速率低于NPK处理。NPKSt处理轮作周年氨挥发总累积量较NPK显著降低3.69 kg/hm2，氨总损失率显著降低1.02个百分点。与NPK相比，NPKSt处理冬小麦和夏玉米季0—20 cm土壤脲酶活性提高14.84%～25.35%。两季NPKSt处理下表层土壤铵态氮和硝态氮含量均显著提高，NPKSt处理0—20 cm土层铵态氮含量较NPK显著提高10.90%～27.73%。0—100 cm土层内，NPKSt处理土壤硝态氮含量较NPK提高18.35%～307.85%。【结论】长期秸秆还田不仅显著减少铵态氮的挥发损失，还改善了土壤通气性，提高表层土壤脲酶活性，增加土壤无机氮含量，提高土壤氮素供应能力，尤其有利于夏玉米植株的氮素吸收和利用。因此，在华北平原北部典型潮土区冬小麦-夏玉米体系下秸秆还田可在保证作物高产的基础上减少土壤氨挥发损失，是实现农业可持续发展的有效措施。

关键词：秸秆还田麦玉轮作产量氮素吸收氨挥发

长期秸秆还田对典型潮土区冬小麦-夏玉米轮作体系产量及氨挥发的影响

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植物营养与肥料学报 2025年第02期 213-225页

【目的】秸秆还田在培肥土壤的同时，向土壤中投入了大量的有机碳，激发了有机氮的矿化。研究华北平原冬小麦-夏玉米体系下长期秸秆还田对作物产量、氮素吸收利用和土壤氨挥发的影响，为提高作物产量、减少氮素损失提供科学依据。【方... 详细信息

【目的】秸秆还田在培肥土壤的同时，向土壤中投入了大量的有机碳，激发了有机氮的矿化。研究华北平原冬小麦-夏玉米体系下长期秸秆还田对作物产量、氮素吸收利用和土壤氨挥发的影响，为提高作物产量、减少氮素损失提供科学依据。【方法】位于河北省廊坊市的长期秸秆还田定位试验始于2008年，处理包括只施用常规化肥（NPK）和常规化肥配合秸秆还田（NPKSt）。于作物生长期测定氨挥发，收获期调查测定作物产量、植株氮素含量以及0—100 cm土层土壤酶活性和土壤无机氮含量，分析土壤氨挥发、氮素转化过程对秸秆还田的响应。【结果】2018—2023年，NPKSt处理冬小麦、夏玉米产量较NPK处理分别增加6.20%～19.29%、11.01%～21.42%，籽粒总吸氮量分别增加19.85%、15.49%，氮肥偏生产力分别增加6.96%、12.41%，且玉米季效果优于小麦季。土壤氨挥发主要集中在施肥后7天内，NPKSt处理平均土壤氨挥发速率低于NPK处理。NPKSt处理轮作周年氨挥发总累积量较NPK处理显著降低3.69 kg/hm2，氨总损失率显著降低1.02个百分点。与NPK处理相比，NPKSt处理冬小麦和夏玉米季0—20 cm土层土壤脲酶活性提高14.84%～25.35%。两季NPKSt处理下表层土壤铵态氮和硝态氮含量均显著提高，NPKSt处理0—20 cm土层铵态氮含量较NPK处理显著提高10.90%～27.73%。0—100 cm土层内，NPKSt处理土壤硝态氮含量较NPK处理提高18.35%～307.85%。【结论】长期秸秆还田不仅显著减少铵态氮的挥发损失，还可改善土壤通气性，提高表层土壤脲酶活性，增加土壤无机氮含量，提高土壤氮素供应能力，尤其有利于夏玉米植株的氮素吸收和利用。因此，在华北平原北部典型潮土区冬小麦-夏玉米体系下，秸秆还田可在保证作物高产的基础上减少土壤氨挥发损失，是实现农业可持续发展的有效措施。

关键词：秸秆还田小麦玉米轮作产量氮素吸收氨挥发

醛酮还原酶akr基因对糙皮侧耳生长发育的影响

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菌物学报 2025年第1期44卷 86-95页

作者：弥春霞朱晓凯卢树卓邬向丽牡丹江师范学院生命科学与技术学院中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus子实体发育是一个复杂的生物过程，受体内基因调控及外界各种环境因素的影响。醛酮还原酶(aldo-keto reductase, AKR)在生物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用。本研究对糙皮侧耳一个akr基因在生长发育中... 详细信息

糙皮侧耳Pleurotus ostreatus子实体发育是一个复杂的生物过程，受体内基因调控及外界各种环境因素的影响。醛酮还原酶(aldo-keto reductase, AKR)在生物生长发育及逆境胁迫响应中起重要作用。本研究对糙皮侧耳一个akr基因在生长发育中的作用进行研究。利用根癌农杆菌介导的转化方法构建糙皮侧耳akr基因的RNA干扰菌株，研究akr基因对糙皮侧耳菌丝生长速率、热胁迫响应及子实体发育的影响。结果显示，与野生型相比，干扰菌株在适温、热激及恢复期间的生长速率均显著降低，原基的形成时间显著延长。研究表明，akr基因促进糙皮侧耳在适温及高温下的菌丝生长、促进原基形成。

关键词：糙皮侧耳子实体生长发育 RNA干扰