绿肥部分替代化肥对玉米干物质积累与产量形成的影响

【目的】豆科绿肥部分替代化学氮肥是实现化肥减施的一项重要技术措施。通过探讨华北冬小麦季节性休耕区冬闲田种植翻压毛叶苕子和减量施氮对玉米干物质积累与转运、产量形成及花后叶片衰老特征的影响,以期为豆科冬绿肥的氮肥替代及玉米氮素资源的优化管理提供科学依据。【方法】于2020—2022年在河北省农林科学院旱作农业研究所深州试验站开展二因素裂区田间试验,主处理为冬闲田(FF)、冬闲田种植并全量还田毛叶苕子(HV)2种模式,副处理为玉米施氮,设不施氮(0 N)、67.5 kg·hm^(-2)(25%N)、135.0 kg·hm^(-2)(50%N)、202.5 kg·hm^(-2)(75%N)、270.0 kg·hm^(-2)(100%N,常规施氮水平)5个氮肥用量,研究毛叶苕子还田和减量施氮对玉米产量与产量构成、穗部性状、干物质积累与转运、叶片衰老特性及土壤养分、酶活性变化的影响,并进一步分析农田的氮素盈余。【结果】毛叶苕子还田显著提高玉米产量,可弥补氮肥减施造成的玉米减产。2021—2022年毛叶苕子还田显著提高玉米产量(8.15%—9.21%),可弥补氮肥减施25%—50%所造成的减产。毛叶苕子连续还田明显降低玉米穗部性状秃尖长,显著提高穗长、穗粗和产量构成因素穗行数、行粒数、百粒重。毛叶苕子还田后玉米花前、花后干物质积累量、花后干物质积累率、花后干物质对籽粒的贡献率分别显著增加10.21—12.32 g/plant、39.94—72.37 g/plant、4.67%—4.78%、3.31%—3.99%,能弥补氮肥减施25%—50%对玉米花前干物质积累及花后干物质对籽粒贡献率的负效应。毛叶苕子还田显著延缓玉米花后叶片衰老。2021、2022年HV处理玉米花后绿叶面积分别增加303.44—1115.10、266.23—837.62 cm2/plant,相对绿叶面积分别提高1.12%—13.84%、0.56%—9.13%,Vmax分别降低0.30%、0.05%,Tmax分别延迟6.01、3.56 d。毛叶苕子连续还田后土壤有机质含量、全氮含量、碱解氮含量及脲酶、蔗糖酶、淀粉酶、蛋白酶活性显著提高。2021、2022年毛叶苕子还田分别增加土壤氮投入量40.92、72.79 kg·hm^(-2),降低玉米最佳施氮量40.96、48.90 kg·hm^(-2),降低农田氮素盈余7.94、0.14 kg·hm^(-2),替代玉米最高产量施氮量15.71%、19.71%,替代常规施氮量15.71%、26.23%。【结论】毛叶苕子还田能激活土壤酶活性,增强土壤供氮能力,延缓玉米花后叶片衰老,提高花后干物质积累对籽粒的贡献率,改善穗性状,协调产量构成,有利于氮肥减施后玉米的增产稳产。毛叶苕子对土壤氮的输入是其部分替代氮肥、弥补氮肥减施后产量损失的基础。华北冬小麦季节性休耕区利用毛叶苕子替代部分化学氮肥是一种可持续性的减氮施肥措施。

夏玉米—夏大豆间作对下茬冬小麦氮肥运筹及其子粒产量和经济效益的影响

研究夏玉米—夏大豆间作模式的氮素优势对下茬冬小麦氮肥运筹、子粒产量和经济效益的影响特征,可为冬小麦氮肥优化管理制度的建立提供科学依据。利用夏玉米—夏大豆间作与冬小麦周年轮作长期定位试验,采用田间二因素裂区设计,以冬小麦上茬作物种植模式为主处理,设夏玉米—夏大豆间作模式、夏玉米单作模式2种;以冬小麦氮肥施用量为副处理,设常规施肥(氮肥用量225.0 kg/hm^(2))、减氮20%(氮肥用量180.0 kg/hm^(2))、减氮50%(氮肥用量112.5 kg/hm^(2))、减氮100%(不施氮肥)、增氮20%(氮肥用量270.0 kg/hm^(2))、增氮50%(氮肥用量337.5 kg/hm^(2))6个水平。测定冬小麦的穗部农艺性状、子粒产量、子粒品质指标和氮肥利用率等指标,分析上茬种植模式和下茬施氮水平对冬小麦各指标的影响特征;并利用一元二次方程对不同模式的下茬冬小麦子粒产量与氮肥施用量关系进行回归分析,计算得到冬小麦子粒产量最高的最佳施氮量。结果表明:与夏玉米单作模式相比,夏玉米—夏大豆间作模式能有效改善冬小麦穗部性状,分别显著提高冬小麦穗长0.37 cm、结实小穗数1.23个,明显降低不孕小穗数0.28个,为冬小麦增产奠定基础。在夏玉米—夏大豆间作模式下,冬小麦子粒产量、生物量分别显著增加1076.05、2173.75 kg/hm^(2);子粒蛋白质含量、湿面筋含量、沉降值分别显著提高0.34%、0.89%、2.34 mL;地上氮素积累量、氮肥表观利用率、氮肥农学利用率分别显著提高39.01 kg/hm^(2)、23.52%、6.12 kg/kg,土壤氮依存率显著降低9.24%;纯收入显著提高2905.34元/hm^(2)。夏玉米—夏大豆间作模式下茬冬小麦的最佳施氮量为213.00 kg/hm^(2),较夏玉米单作模式的下茬冬小麦最佳施氮量减少32.04 kg/hm^(2),节氮率为13.08%。与夏玉米单作模式相比,夏玉米—夏大豆间作模式在提高下茬冬小麦子粒产量、品质和纯收入的同时,还实现了氮肥减施和肥料资源的高效利用。在华北平原区,夏玉米—夏大豆间作与冬小麦周年轮作模式是一种节本、降耗、增产、增效的环境友好型粮食生产模式。

不同乳酸菌添加剂对谷子青贮品质及CNCPS组分的影响

试验探究了4种不同类型乳酸菌添加剂对谷子青贮品质和CNCPS组分的影响,设置了5个处理,分别为对照组、副干酪乳杆菌LP1(Lactobacillus paracasei)组、植物乳杆菌LP2(Lactobacillus plantarum)组、干酪乳杆菌LC(Lactobacillus casei)组和布氏乳杆菌LB(Lactobacillus buchneri)组,测定谷子青贮的发酵品质、营养成分和CNCPS组分。结果表明,与对照组相比,副干酪乳杆菌LP1组pH值和丁酸(BA)含量显著降低,乳酸(LA)含量显著上升(P<0.05),副干酪乳杆菌LP1组的中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)含量低于其他处理(P<0.05)。与对照组和植物乳杆菌LP2组相比,其他添加剂处理组可溶性碳水化合物(WSC)含量显著降低(P<0.05),淀粉(Starch)含量显著升高(P<0.05);布氏乳杆菌LB组中速降解蛋白(PB_(2))含量显著高于其他处理组(P<0.05),慢速降解蛋白(PB_(3))和非结构碳水化合物(NSC)含量显著低于其他处理组(P<0.05)。研究表明,4种乳酸菌添加剂均能够改善谷子青贮的发酵品质及营养价值,其中副干酪乳杆菌能够显著提升谷子青贮的发酵品质,布氏乳杆菌提高快速降解蛋白组分和快速降解碳水化合物组分的作用效果最显著。

高产纤维素降解菌筛选、诱变选育及其秸秆降解效果研究

本研究旨在选育高产纤维素降解菌,以提高纤维素降解效率。试验从肉牛瘤胃液中通过刚果红染色法筛选出纤维素降解菌,然后经常压室温等离子体(ARTP)诱变后筛选出高效纤维素降解菌株,并对其秸秆降解效果进行研究。结果表明:1)从肉牛瘤胃液中筛选得到初始菌株纤维素降解菌C8,其全酶(FPA)、外切葡聚糖酶(C_(1))、内切葡聚糖酶(CMC)和β-葡萄糖苷酶(β⁃Gase)活力分别为3.96、1.08、2.21和0.51 U/mL,其秸秆干物质降解率为35.79%,经生物学鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),命名为枯草芽孢杆菌C8。2)以枯草芽孢杆菌C8为初始菌株通过ARTP进行诱变,筛选得到突变菌株AC83,其FPA、C_(1)、CMC和β⁃Gase活力分别为6.31、1.18、3.63和1.05 U/mL,相较初始菌株分别提高了59.34%、9.26%、64.25%和105.88%;秸秆干物质降解率为43.64%,较初始菌株提高了21.93%。3)突变菌株AC83经过连续6代培养,具有良好的遗传稳定性。本研究筛选得到突变菌株AC83具有较强的纤维素降解能力,为提高饲料转化率提供了更多可能。

滨海轻度盐碱苜蓿种植地土壤微量元素空间变化特征及其影响因子分析

为探究滨海盐碱苜蓿(Medicago sativa)种植地土壤微量元素空间变化特征及其影响因子,本研究采集河北滨海轻度盐碱苜蓿种植地不同深度土壤样品,分析土壤微量元素含量和土壤性状的变化规律以及二者之间的关系。结果表明:0~10 cm土层的土壤有效态铁、锰、铜、锌含量分别为11.4,21.8,1.3和1.5 mg·kg^(-1)。土壤有效态铁、锰、铜、锌含量均随土壤深度的增加而减小。土壤pH值随土壤深度的增加而增加,土壤有机质含量、土壤粘粒含量和土壤粉粒含量均随土壤深度的增加而减小。土壤有效态铁、锰、铜、锌含量与土壤pH值负相关,与土壤有机质含量、土壤粘粒含量和土壤粉粒含量正相关。滨海轻度盐碱苜蓿种植地土壤微量元素变化受到土壤有机质含量、土壤粘粒含量和土壤粉粒含量的共同作用。

不同放牧强度草原休牧后土壤养分和植物群落变化特征

在内蒙古典型草原,对不同放牧率草地休牧3a后的土壤养分空间异质性和植物群落的数量变化特征进行了研究,结果表明:不同放牧率草地休牧3a后,由于维持土壤养分或植被空间格局的匀质化条件消失,土壤养分的空间异质性呈不同程度的增大趋势,随机性因素所占比例增加,其中土壤有机碳、全氮、无机氮、有效磷和有效硫的空间异质性均以0.00羊/hm2区最大,4.00羊/hm2区(中牧区)最小,其它样地不同土壤养分指标表现不同的变化特征;群落生物量和群落盖度均表现增加趋势,但群落盖度增加不显著(p>0.05),与1998年相比,群落生物量除对照区外均达到了显著性差异(p<0.05),与1.33羊/hm2、4.00羊/hm2和6.67羊/hm2相比,0.00羊/hm2优势植物出现多样化特征;群落的灌丛化与牧压和恢复演替的时间序列高度相关,牧压越小,恢复演替的时间序列越大,群落灌丛化的趋势越明显;1年生植物、羊草、克氏针茅、木地肤、冷蒿(除6.67羊/hm2)和扁蓿豆(除0.00羊/hm2)均表现增加趋势,星毛委陵菜则均表现降低趋势;植物群落的生物量、群落高度、群落盖度和群落物种多样性与土壤养分分布均表现一致的正相关关系,但只有植物群落生物量和群落高度与土壤有机碳、全氮、无机氮、土壤有效磷和有效硫相关显著(p<0.05)。

玉米-紫花苜蓿间作模式与效应研究

以玉米和紫花苜蓿间作系统为研究对象,研究了不同间作模式和不同减氮水平下的光照强度、透光率、土壤养分含量、玉米产量、苜蓿产量和单位面积纯收益变化规律。结果表明,随着玉米大行距的加大,玉米行间和苜蓿带与玉米带间隔中部、底部的光照强度和透光率均表现增大趋势,除T4处理外,其他处理的玉米行间中部、底部的光照强度和透光率均高于对照CK。间作处理的有机质、有机氮、速效氮较对照均成增加趋势,而且这种趋势随着间作时间的延长越发明显,土壤有机质、有机氮、速效氮含量随玉米大行距的加大均成增加趋势。在保持单位面积株数相同的情况下,3个试验年份玉米籽粒产量均以T2处理最高,除T4处理玉米籽粒产量低于对照外,其他处理产量均高于对照,苜蓿产量随玉米大行距的加大均成增加趋势;3个试验年份单位面积纯收益均以T3处理最高,所有间作处理单位面积纯收益均高于对照。减氮均不同程度地造成了玉米减产,但随着间作时间的延长减氮所造成的减产幅度逐渐降低,到试验第3年,R1和R2处理的玉米产量与CK相比没有显著性差异(P>0.05);试验第3年R1和R2处理的单位面积纯收益均高于CK,但差异不显著(P>0.05)。

放牧家畜排泄物N转化研究进展

放牧家畜排泄物氮转化是草原生态系统氮循环的关键。自 2 0世纪 70年代以来 ,以提高氮利用效率和减少温室气体排放为目的的家畜排泄物氮转化的研究越来越受到人们的重视。放牧家畜排泄物氮的转化研究主要包括 3个方面 :氮的矿化、硝化与反硝化 ,氮的氨化。家畜粪氮矿化速度慢 ,持续时间长 ;尿氮矿化速度快 ,持续时间短。氮矿化与家畜排泄物 C∶ N比、木质素/氮素比、木质素含量和纤维素含量呈负相关关系 ,而与全氮含量和水溶性氮含量呈正相关 ;土壤动物和微生物可以显著促进氮的矿化过程 ;高温和相对干燥、砂质土壤较壤土和粘土有利于氮的矿化。 4～ 4 0℃氮硝化作用与温度呈正相关 ;硝化作用的底物和产物浓度、土壤溶液渗透压和氯化物浓度的增加对硝化作用有强烈的抑制效应 ;p H6 .0～ 8.0条件下硝化作用强度随着土壤p H值的升高而增加 ,而 p H值高于 8.0或低于 6 .0时硝化作用受到抑制 ;硝化作用与土壤氧气含量呈正相关关系 ,而与土壤含水量呈负相关 ;温暖湿润较干燥炎热的气候条件有利于硝化过程的进行。反硝化作用与土壤氧气浓度呈负相关关系 ,而与土壤含水量和可利用有机碳含量呈正相关 ;0～ 6 5℃反硝化作用强度随温度升高而增大 ,10～ 35℃条件下温度成为影响反硝化作用的关键因素 ;

内蒙古温带典型草原植物凋落物和根系的分解及养分动态的研究

在中国科学院内蒙古草原生态系统定位研究站,利用不同放牧强度下连续放牧了10年(1990-1999)的放牧样地,对停牧后草地恢复过程中的羊草(Leymuschinensis)、糙隐子草(Cleistogenessquarrosa)和星毛委陵菜(Potentillaacaulis)的凋落物和根系的分解及养分释放特性进行了研究。结果表明,植物凋落物和根系的分解及养分释放速率均以建群种羊草最高,重度退化种星毛委陵菜最低;凋落物和根系的分解及养分释放速率与木质素含量、C∶N、木质素∶N和木质素∶P均呈显著的负相关关系,而与土壤温度和土壤湿度则呈显著的正相关关系;在凋落物和根系的分解及养分释放过程中,土壤温度与土壤湿度存在极显著的互作效应。

内蒙古草原放牧恢复过程地衣生物量分布及其影响因素的研究

An experiment was installed in the typical steppe area of Central Inner Mongolia to study the distribution characteristics of lichen biomass in the restoration process.The experimental areas were continuously grazed for ten years (1989 to 1998) under different stocking rate,and stopped grazing since 1999.Two years (2001 to 2002) monitoring on the distribution of lichen biomass and its affecting factors showed that no significant difference was found between different stocking rate treatments (P<0.05).There existed positive correlations between lichen biomass and plant species diversity and between soil water content and soil organic matter content (P<0.05),and negative correlations between lichen biomass and soil bulk density,and between Gramineae plant functional group and plant community coverage and biomass (P<0.05).

内蒙古温带典型草原羊尿斑块土壤化学特性变化

在内蒙古冷蒿小禾草草原 1989年围封禁牧地 ,研究了天然羊尿尿斑土壤化学特性的变化规律 .结果表明 ,土壤 pH值于施尿后第 2天达到最大值 ,以后呈下降趋势 ,5 8天后pH值基本稳定在 6 5左右且低于对照区水平 .施尿区土壤可溶性有机碳含量的变化趋势与pH值的变化基本一致 ,两者存在显著的正相关关系 (P <0 0 1) .施尿后土壤总可溶性磷含量显著提高 (P <0 0 5 ) ,第 2天达到最大值 (35 1mg·L-1) ,总可溶性磷各组分钼酸反应磷、可溶性有机磷和可溶性缩合磷百分比均存在两个明显的变化阶段 ,钼酸反应磷和可溶性有机磷与可溶性缩合磷存在显著的负相关关系 (P <0 0 5 ) .施尿区土壤NH+ 4 N在第2天达到最大值 ,以后呈下降趋势 ;NO3 N含量 14天后开始显著增加 ,并于第 2 1天达到最大值 ,其变化呈现明显的“双峰型”特征 ,并较NH+ 4 N存在显著的时滞现象 ;施尿后土壤可溶性有机氮含量显著增加 ,并表现为“双峰型”

不同干燥失水方式对牧草营养品质影响的研究

以内蒙古温带典型草原羊草、紫花苜蓿和混合种为研究对象,分析了不同干燥失水方式对不同刈割期牧草营养品质的影响。结果表明,从粗蛋白质、胡萝卜素营养上看,以人工快速干燥失水方式最佳,其次为风干失水方式,平摊晒干失水方式最差;从可溶性糖营养上看,以人工快速干燥失水方式最佳,其次为平摊晒干失水方式,风干失水方式最差。

内蒙古草原不同植物种群土壤化学元素特征

对内蒙古温带典型草原冷蒿(Artemisia frigida)、星毛委陵菜(Potentilla acaulis)、羊草(Leymus chinensis)、木地肤(Kochia prostrata)和小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)种群土壤无机氮、微生物量氮、全氮、有机碳、净氮矿化速率和pH等特性进行了系统研究。结果表明,不同植物种群土壤pH值和全N含量3个取样期均以羊草最高,其次为星毛委陵菜,小叶锦鸡儿种群最低。除冷蒿与木地肤种群间外,其他种群间土壤pH值和全N含量均达到显著性差异(P<0.05)。羊草种群土壤无机N含量最高,其次依次为冷蒿种群、小叶锦鸡儿种群、木地肤种群和星毛委陵菜种群。各植物种群间土壤无机N含量均达到了显著性差异(P<0.05)。不同植物种群土壤微生物量氮(MBN)3个取样期均以小叶锦鸡儿最高,其次依次为羊草种群、冷蒿种群、木地肤种群和星毛委陵菜种群,各种群间差异显著(P<0.05)。3个培养期均以羊草种群土壤净氮矿化速率最高,其次依次为冷蒿、星毛委陵菜、木地肤和小叶锦鸡儿,各种群间均达到了显著差异(P<0.05)。土壤净氮矿化速率与植物种群土壤pH、温度和C∶N分别存在显著的正相关和负相关关系(P<0.05)。3个取样期土壤有机碳含量均以小叶锦鸡儿种群最高,其次为羊草种群,星毛委陵菜种群最低。除冷蒿种群与木地肤种群间土壤有机碳含量差异不显著(P>0.05)外,其他各植物种群间土壤有机碳含量均达到了显著性差异(P<0.05)。这些变化特征说明,随着草地退化和灌丛化,土壤养分呈降低趋势,尤其是有效养分变化更加明显。

内蒙古草原羊尿斑块土壤氮素的变化特征

在内蒙古草原对天然羊尿尿斑土壤氮素的变化进行了系统研究，结果表嘎：随着羊尿的施入，土壤NH4^＋-N浓度显著升高（P〈0．01），并于第3天达到最大值；施后7d前（不包括第7天），与对照区相比，施尿区土壤NO3^--N浓度显著降低（P〈0．05），7d后，施尿区土壤NO3^-N浓度显著高于对照区（P〈0．01）；羊尿施入35d前（不包括第35天），土壤NH4^＋N浓度显著高于N03^--N（p〈0．05），而35d后，NH4^＋-N浓度开始低于N03^-N，而且差异显著（p〈0．05）.施尿后，土壤微生物量氮呈增加趋势，并于第35d达到最大值，而后开始下降，84d后又出现升高现象；施尿区0—5cm和5-10cm土壤微生物量氮显著高于对照区（P〈0．05），但10—20cm土壤差异不显著（P〉0．05）。施尿后，土壤可溶性有机氮浓度显著升高（P〈0．05），并于第7天达到最大值，而后呈下降趋势，3个取样层次呈一致的变化趋势。施尿区和对照区土壤无机氮与可溶性有机氮、无机氮与微生物量氮存在显著的正相关关系（P〈0．05，P〈0．01），但土壤可溶性有机氮与微生物量氮相关不显著（P〉0．05）。

绿肥种植的土壤肥料效应研究进展

绿肥是生态农业的重要组成部分,是实现耕地绿色改良培肥、化肥减施、优质农产品生产的关键。自21世纪初以来,以耕地改良培肥、提高肥料利用率、化肥减施等为目的的绿肥栽培利用的研究越来越受到人们的重视。本文以国内外绿肥(覆盖作物)研究、历史资料、现状资料和实际调查为依据,总结分析了绿肥研究的进展情况。阐述了绿肥种植的发展历史、土壤改良培肥、化肥减施、提高肥料利用率等方面的重要作用。

中草药饲料添加剂研究进展

结合国内外饲料工业的发展趋势、生态环境保护及人类食品安全和健康的需要,综述了中草药饲料添加剂的研究简史、特点和作用及其作用机理,并提出了我国中草药饲料添加剂的发展前景和存在的问题。

中国青贮饲料产业发展现状分析

青贮饲料具有营养价值高、易消化、柔软芳香、适口性好、保存期长、成本低等诸多优点,已成为反刍家畜日粮中重要的饲料成分,在我国未来畜牧业发展中将有着巨大的增长潜力。本文通过实际调研数据与文献资料分析研究,明确了我国青贮饲料生产基本情况与需求、青贮饲料饲喂经济价值优势及与其他草产品的比较优势、青贮饲料产业布局和产品流通现状,分析了我国青贮饲料产业存在的主要问题与发展趋势,并提出了加快青贮产业发展、提升青贮产业发展水平的有关建议。

休牧后土壤养分空间异质性和植物群落α多样性

分析了内蒙古温带典型草原休牧 4年后的草地土壤养分空间异质性和植物群落α多样性。结果表明 :休牧后 ,土壤养分的空间异质性呈不同程度的增大趋势 ,随机性因素所占比例增加 ;物种多样性指数和均匀度指数均有降低趋势 ,即群落物种多样性增加 ,均匀度降低。不同放牧率退化草地休牧过程中 ,植物群落的生物量、群落高度、群落盖度和群落物种多样性与土壤养分分布均表现一致的正相关关系 ,但只有植物群落生物量和群落高度与土壤有机碳、全氮、无机氮、土壤有效磷和有效硫相关性显著 (P <0 0 5 )。围封禁牧只是退化草地的一种利用方式 ,在围封一定时期后还要进行适度放牧或刈割 ,以保持草地植被的一定均匀度 ,防止 2次逆行演替发生。

河北省绿肥作物种植利用现状研究

以历史资料、现状资料和实际调查为依据,全面分析了河北省绿肥作物种植利用现状。河北省耕地资源减少,农田环境质量持续下降,发展绿肥十分必要。无论从现实需求还是从可种植绿肥的土地资源数量、适宜的绿肥作物种类来看,河北省发展绿肥的潜力十分巨大。目前,全省主要的绿肥种植利用方式有5种,即肥饲兼用改良土壤模式、作物-绿肥间套作模式、作物-绿肥轮作模式、果园绿肥模式和栽培绿肥模式。

我国苜蓿青贮饲料的加工与利用现状

苜蓿青贮不仅能解决我国苜蓿干草加工及雨淋造成的损失,而且能增加苜蓿草产品的多样性,在我国未来畜牧业发展中将具有巨大的发展潜力。通过对实际调研数据资料进行分析,明确了我国苜蓿青贮饲料生产的基本情况、主要苜蓿青贮工艺、苜蓿青贮饲料生产技术和苜蓿青贮饲料饲喂利用情况,并分析了我国目前苜蓿青贮饲料加工与利用存在的主要问题。