玉米秸秆生物炭对褐土微生物功能多样性及细菌群落的影响

生物炭施入土壤被认为是一种有效的固碳减排措施,可增加土壤有机碳及矿质养分含量,提高土壤的持水能力及保肥能力。为探明其施入土壤后对土壤微生物活性及多样性的影响,本文在盆栽试验条件下,采用Biolog与高通量测序相结合的方法,研究了CK(不施生物炭)和施用5 g·kg^(-1)、10 g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)、60 g·kg^(-1)玉米秸秆生物炭对土壤微生物碳源利用能力(AWCD)、功能多样性指数以及土壤细菌的丰度和多样性的影响。结果表明,随着生物炭施用量的增加,表征土壤微生物活性的AWCD值呈下降趋势,表现为:5 g·kg^(-1)处理≈CK>10 g·kg^(-1)处理>30 g·kg^(-1)处理>60 g·kg^(-1)处理,其中CK和5 g·kg^(-1)处理间差异不显著(P>0.05),而10 g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)和60 g·kg^(-1)处理在整个培养期间的AWCD值显著低于CK处理(P<0.05);土壤微生物群落代谢功能多样性指数(H′)、碳源利用丰富度指数(S)均随生物炭施用量的增加而呈下降趋势,但均匀度指数(E)表现出相反趋势,5g·kg^(-1)、10 g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)、60 g·kg^(-1)各处理的H′较CK处理分别增加0.16%、-0.88%、-3.14%、-11.09%,S分别增加-2.82%、-11.27%、-18.31%、-47.89%,E分别增加1.14%、3.00%、3.73%和13.76%。主成分分析表明,与CK处理比较,5 g·kg^(-1)处理对土壤微生物群落碳源利用方式没有显著影响(P>0.05),而10 g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)和60g·kg^(-1)处理对土壤微生物群落碳源利用方式影响显著(P<0.05)。随着生物炭施用量的增加,土壤细菌OTU数目及丰富度指数(Chao1)呈增加趋势,5 g·kg^(-1)处理与CK处理差异不显著,而10 g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)、60 g·kg^(-1)处理的OTU数目较CK处理分别增加1.09%、5.26%、24.42%,Chao1分别增加5.73%、10.21%、37.68%。土壤中施用生物炭后土壤细菌变形菌门(Proteobacteria)的丰度在CK处理和5 g·kg^(-1)处理间差异不显著(P>0.05),而10g·kg^(-1)、30 g·kg^(-1)、60 g·kg^(-1)处理较CK处理分别增加32.3%、21.1%、16.7%,拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度随着生物炭施用量的增加各处理较CK处理分别减少22.1%、55.3%、66.8%、50.5%。生物炭施入土壤后降低了土壤可培养微生物的活性,减少或改变了土壤微生物碳源利用的种类,使土壤原有微生物群落组分发生改变,生物炭也影响了土壤细菌各菌群在土壤中的丰度,使其分布的均匀性降低。为了不影响微生物群落结构和功能,石灰性褐土上生物炭一次还田量不能超过5 g·kg^(-1)(干土)。

秸秆还田对日光温室有机肥氮素矿化特征的影响

有机肥具有供应养分和改良土壤的双重作用,在生产实践中被广泛应用于日光温室蔬菜生产中。据报道日光温室有机肥使用量高达70 000~80 000 kg·hm–2[1–2],养分投入的50%以上氮和磷、30%左右的钾是以有机肥形式提供[2]。尽管已有大量文献报道了大田有机肥氮素矿化特征[3],但日光节能温室为封闭或半封闭系统,环境条件和物质运动发生相应变化,形成了特殊的生态环境[4–5],其土壤含水量保持在田间持水量的60%~70%,空气相对湿度也较高,

增施有机肥对番茄生长、产量及土壤剖面硝态氮的影响

在田间采用微区试验,研究了番茄生产过程中单施无机肥(CF)以及在无机肥基础上增施有机肥(CF+M)后对番茄生长、产量及土壤硝态氮的影响。结果表明,与单施无机肥处理相比,增施有机肥处理促进了番茄的生长发育,提高了植株的干物质量、氮素累积量以及改善了番茄品质,Vc含量显著提高;增施有机肥比单施无机肥增产15.7%左右;增施有机肥处理在0～60 cm土层中硝态氮含量高于单施无机肥处理,在60～200 cm土层中硝态氮含量低于单施无机肥处理。研究表明,无机肥和有机肥结合施用有利于促进番茄生长发育,提高产量,改善品质。

光源对TiO_2光催化剂性能的影响

采用阳极氧化法制备了 Ti O2 /Ti薄膜半导体光电极 ,并测试了该电极在 2 5 4 nm和365 nm两种光源照射下苯酚的转化过程。实验表明 :2 5 4 nm波长光源下苯酚的降解以均相光氧化反应为主 ;365 nm波长的光照下 ,以多相光催化反应为主 ,电极上加偏压能明显提高反应速率。在三电极体系中 ,用频响分析系统测试了光电极的交流阻抗图谱 ( EIS) ,分析

有机肥氮素矿化研究进展与展望

有机肥在农业生产中作为重要的肥源,受到人们的广泛关注,但过量施用有机肥对生态环境具有潜在的威胁,明确有机肥矿化理论对有机肥养分资源的合理利用具有重要的指导意义。综述了评价有机肥矿化的指标,分析了土壤湿度、温度及有机肥C/N等因素对有机肥矿化速率和矿化势的影响,归纳了有机肥氮素矿化研究方法,剖析了各种研究方法的适用条件及各种数学模型的应用范围,提出了今后有机肥矿化的主要研究方法和研究重点。

施氮量对高粱籽粒灌浆及淀粉累积的影响

本试验于2019-2020年以汾酒粱1号为材料,在0、75、150、225、300和450 kg N hm^(-2)6个施氮水平下,于花后每隔7 d采集不同穗位籽粒分析其灌浆特性及淀粉形成过程,探究不同氮素用量对高粱籽粒灌浆及单粒淀粉累积的影响。结果表明,与不施氮相比施氮75 kg hm^(-2)显著提高了穗粒数和产量,但随施氮量的增加产量没有显著变化;氮素对优势粒(始花日开始2 d内开花的籽粒)和劣势粒(始花日开始5~6 d间开花的籽粒)的单粒重及单粒体积、灌浆特性和单粒淀粉累积的影响趋势基本一致,施氮条件下单粒重、单粒体积和灌浆速率随施氮量增加而增加,但不施氮处理的单粒重和单粒体积仍高于各施氮处理,且缺氮显著延长了灌浆活跃期。籽粒淀粉累积速率与参与籽粒淀粉合成的关键酶ADP-葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)和可溶性淀粉合酶(SSS)活性显著相关;过量施氮(450 kg N hm^(-2))灌浆前期籽粒中AGPase和SSS的活性最高,促进了灌浆前期籽粒淀粉累积;施氮75 kg hm^(-2)灌浆前期籽粒中AGPase和SSS的活性和淀粉累积速率次之;虽然缺氮降低了灌浆前期籽粒中AGPase和SSS的活性,但在灌浆后期维持较高活性而延长了灌浆活跃期,因而后期具有较高的单粒淀粉累积速率,提升了单粒淀粉累积量和单粒重。

溴离子在旋转圆盘电极上氧化动力学模型

从理论上系统地分析了Ｂｒ－在电极上的氧化过程，据最为可能的反应机理，导出了稳态条件下的宏观速率表达式，并结合旋转圆盘电极（ＲＤＥ）体系的传递特性，进一步获得了Ｂｒ－电极氧化的动力学模型。采用最小二乘法，用本征动力学数据回归得到了动力学参数。结果表明，模型预测值与实验数据吻合良好。

酸性介质中溴离子阳极氧化动力学研究

在酸性溶液中，使用旋转圆盘电极，研究了溴离子电极氧化反应的动力学特性。首先根据循环伏安曲线，定性地推断出两种可能的反应机理，然后对稳态极化数据进行非线性回归确定了该过程的反应机理及动力学参数。

Br^-在铂电极上氧化特性的实验研究

使用旋转圆盘铂电极,在三电极体系中,通过合理选择实验条件,运用线性慢扫描法测定了Br^-氧化的稳态极化曲线。根据函数的误差原理,分析了实验数据的总误差为0.83%。将实验数据和理论预测值比较,平均相对误差不超过15%。结果表明:实验条件合理,动力学数据可靠,Br^-氧化历程的推断是有根据的。

碱性溶液中溴离子阳极氧化动力学的研究

从理论上分析了碱性溶液中溴的络合、水解及氢溴酸分解对电极反应的影响，并考虑了阳极相应发生的副反应，提出了碱性介质中 Ｂｒ－ 阳极氧化的动力学模型，采用最小二乘法回归得到了动力学参数，结果表明，模型预测与试验结果相吻合。运用稳态极化和暂态循环伏安法研究了 Ｂｒ－ 在旋转圆盘铂电极上的氧化过程，分析了循环伏安曲线，初步确认 Ｂｒ－ 氧化为 Ｂｒ２ 是电极的主要过程。

粒用高粱养分吸收、产量及品质对氮磷钾营养的响应

基于2011—2012年在山西省农业科学院东阳农业试验基地的大田定位试验,2013年在高粱/玉米轮作体系下,以晋杂23高粱[Sorghum bicolor(L.)Moench]为试料,设置NPK、PK、NK、NP和CK(不施肥)5个施肥处理,每个处理3次重复,采用随机区组排列,研究土壤养分耗竭条件下氮磷钾肥对粒用高粱生长、养分吸收、产量和品质的影响。结果表明,出苗后76 d,NPK、PK、NK和NP处理最大叶叶面积分别比CK增加18.7%、4.1%、17.9%和16.6%,单株总功能叶面积分别比CK处理增加54.1%、18.4%、47.4%和48.2%;整个生育期施肥处理对叶片生物量有显著影响。自出苗后121 d,各施肥处理对茎干物质累积具有显著影响。NPK、PK、NK和NP处理籽粒产量分别比CK增加了93.8%、35.5%、91.2%和78.1%。自出苗后100 d,CK和PK处理叶片中的N含量显著低于NPK、NK和NP处理,此时CK和NK处理显著降低了叶片中P含量。在收获期,CK处理显著降低了籽粒中N含量。CK、PK和NP处理提高了直链淀粉含量,而支链淀粉含量下降,导致直链/支链比值相应增加。施氮肥处理(NPK、NP、NK)的籽粒蛋白质含量明显高于CK和PK处理;NPK处理分别提高了73.9%和40.3%。NPK处理籽粒单宁含量比CK和PK处理分别提高15.6%和22.7%。研究表明,不施肥和不施氮肥显著降低了粒用高粱植株生长、干物质积累、籽粒产量、氮磷养分吸收以及籽粒中支链淀粉、蛋白质和单宁含量,不施肥和不施氮对高粱的影响明显大于不施磷或不施钾,平衡施肥有利于粒用高粱产量的提高和品质的改善。

生物炭对土壤水分特征及水胁迫条件下高粱生长的影响

为明确生物炭对土壤水分有效性及作物生长的影响,采用室内模拟和盆栽试验,研究了不同生物炭添加比例(0,0.5%,1%,3%和6%(w/w))对土壤水分特征和水胁迫(相对含水量45%)条件下高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)苗期生长的影响。结果表明,随生物炭添加比例增加,土壤吸湿系数、凋萎湿度、田间持水量、饱和含水量、土壤毛管孔隙和总孔隙度呈增加趋势,而容重降低;生物炭明显提高了土壤的EC值,0,0.5%,1%,3%和6%处理分别为0.16,0.33,0.47,0.89,1.58mS/cm。添加生物炭在一定程度上能够控制土壤的水分蒸发,提高土壤保水能力和土壤的有效水含量,但在相同含水量下土壤水的有效性降低。在水分胁迫条件下,6%处理提高了高粱叶片相对含水量,但其植株水势最低,同时蒸腾速率、气孔导度、胞间二氧化碳浓度和净光合速率最低;0.5%处理叶水势最高,蒸腾速率、气孔导度和净光合速率较高,同时干物质累积最大,表明施用0.5%的生物炭能够改善土壤水分环境,促进水胁迫条件下高粱生长。

缺硼对绿豆叶片光合特性和碳水化合物含量的影响

本试验以绿豆为指示植物,采用溶液培养法研究了缺硼对叶片光合功能和碳水化合物含量的影响,以明确缺硼是否影响光合作用进而影响作物生长。在绿豆第二片真叶出现后的第二天,一半植株供给50μmol/L硼(高硼),另一半植株供给0.2μmol/L硼(低硼),在叶片生长过程中动态监测叶绿素含量、气体交换和碳水化合物含量。结果表明,缺硼对叶片叶绿素含量没有影响,缺硼降低了光合速率(Pn)和气孔导度(Gs),但对胞间二氧化碳浓度(Ci)没有影响;缺硼提高了气孔限制率(Ls)。虽缺硼降低了Pn,但提高了叶片中可溶性糖,特别是葡萄糖和淀粉的含量。本研究结果表明缺硼对植物生长的影响并非是由于碳水化合物缺乏的缘故,而是因降低库活力导致了Pn的降低。

表面改性活性炭活化过硫酸盐降解苯酚

采用硝酸氧化联合高温处理法对活性炭(AC)进行表面改性(样品记为ACNH),并将其用于活化过硫酸盐(PS)降解苯酚.通过氮气等温吸附、元素分析、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等手段对改性前后活性炭的表面性质进行了表征分析.考察了活性炭投加量、PS/苯酚摩尔比、苯酚初始浓度和初始p H等条件对苯酚降解率的影响.结果表明,改性后活性炭活化PS能力显著提高,在ACNH/PS体系中苯酚的降解速率是AC0/PS体系中的5倍;ACNH的pH值适用范围宽;活性炭表面醌基、吡喃酮结构和碳原子平面层上的离域π电子(Cπ)在活化PS过程中起主要作用,而羧基起抑制作用.

连作对高粱生长及根区土壤环境的影响

以玉米-高粱轮作为对照,研究连作对高粱生长、产量的影响及根区土壤中酶活性和微生物的变化。结果表明：高粱连作3年对产量的抑制开始显现。与轮作相比,连作3年高粱的株高、茎粗、叶面积、生物量显著降低,连作4年更为明显;连作4年高粱根系生长也明显受到影响,0-40 cm深度范围内根系的生物量、根表面积和根体积分别仅为轮作的61.5%、84.4%、73.8%。连作4年增加了土壤中可培养真菌数量,在拔节期和灌浆期分别是轮作的1.9、1.3倍,而对细菌和放线菌的影响没有明显规律;连作显著增加土壤中过氧化氢酶、蔗糖酶的活性,分别比轮作增加了14.7%、17.2%。由此可见,连作不仅抑制高粱植株的生长,并对土壤中微生物区系组成和酶活性产生显著影响。

高粱生长及其土壤环境对不同培肥措施的响应

为研究不同施肥条件对高粱生长、土壤养分、土壤酶活性和微生物的影响,以高粱-玉米轮作体系的高粱作为研究对象进行田间定位试验。结果表明,不同施肥均可显著提高高粱拔节期的株高、茎粗、可见叶片数和叶面积指数,以及高粱产量与单穗粒重(P<0.05);各处理产量大小排序为IF+M+S>IF+M>M+S>IF>CK,相较于对照,高粱各施肥处理的产量增幅为80.6%~120.7%,均达到显著水平,其中,处理IF+M+S表现最好;无机肥处理(IF)各养分指标均高于不施肥(CK),但增幅不显著;与无机肥处理相比,各有机肥处理(IF+M、IF+M+S、M+S)的土壤养分及有机质含量均有提高,其中IF+M+S处理的全氮、有效磷、速效钾、有机质分别是CK的1.95,10.36,2.01,1.83倍,差异达显著水平(P<0.05)。各施肥处理在各生育时期的土壤酶活性均高于不施肥处理(CK),其中有机无机肥与秸秆配施处理(IF+M+S)表现尤为明显,拔节期和收获期的碱性磷酸酶、收获期的脲酶以及各时期的蔗糖酶活性均显著高于无机肥处理(P<0.05)。通过有机肥或与无机肥配施的方式,均可提高土壤中微生物的群落功能多样性指数及其利用碳源的能力,而且包含有机肥+秸秆的处理相比于其他有机肥处理,更利于提高土壤微生物多样性。

不同种植密度对高粱生长、产量及养分吸收的影响

为了明确密度与高粱[Sorghumbicolor（L．）Moench]农艺和经济『生状以及养分吸收的关系，以‘晋杂23号’高粱为试验作物，采用大田试验方法，试验设4．5万株/hm^2、7．5万株丹hm^2、10．5万株/hm^2和13．5万株／hm24个种植密度，研究了不同种植密度对高粱生长、产量、产量构成因素以及养分吸收的影响。结果表明，随着密度增加，高粱株高显著增高，茎粗显著变细，单株叶面积和单株干重显著下降。在4．5万籼。～7．5万株／hm^2范围内，籽粒产量随着密度增加呈显著性增加。密度在4．5万株／hm^2～10．5万株／hm^2。时，单位面积穗数随密度增加呈显著性增加。随着密度增加，穗粒数显著性增加，而千粒重影响不显著。除磷以外，密度对高粱氮和钾吸收总量均无显著影响。密度对籽粒氮吸收量没有显著影响；在10．5万籼2-13．5万籼。范围内，磷和钾吸收量明显下降。与氮和磷不同，钾主要分配在秸秆中，只有少量钾转运到籽粒中。相关分析表明，种植密度与株高、生物产量、籽粒产量和单位面积穗数呈显著性正相关，而与茎粗、单株叶面积、单株干重、经济系数、穗粒数和千粒重呈显著性负相关。本研究表明，种植密度与高粱主要农艺和经济性状以及养分吸收息息相关，在高粱高产高效栽培中起着非常重要的作用。

不同氮肥水平下生物炭对高粱苗期生长及有关生理特性的影响

采用盆栽试验,研究了不同生物炭用量(0,1%,5%,10%(w/w)和不同氮肥水平(0,400,800 kg/hm2)及其交互效应对高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)苗期生长及有关生理特性的影响。结果表明,EC值低的土壤植株生长状况整体要优于EC值高的土壤;1%生物炭对作物生长略优于0处理,而5%和10%生物炭对高粱苗期生长具有抑制作用;不施氮肥与施400 kg/hm2氮肥间无显著差异,800 kg/hm2氮肥水平对植株生长产生抑制效应;生物炭用量、施氮量及其交互效应对2种土壤植株干质量均有显著影响;叶绿素的表现与其生长状况表现基本一致;还原糖含量受生物炭和氮肥影响表现不一;硝酸盐含量与氮肥水平呈显著正相关,与生物炭用量呈负相关。研究表明,低量生物炭(1%)有利于高粱种子发芽和幼苗生长,高量生物炭(5%和10%)和高氮水平(800 kg/hm2)在一定程度上抑制了高粱幼苗的生长;植株硝酸盐含量随生物炭施用量增加而相应减少,随氮肥水平提高而相应增加。

芽孢杆菌Pb-4菌株鉴定及其抑菌活性的研究

拮抗菌Pb-4是一株对多种植物病原菌有较强抑制作用的菌株。为了明确拮抗菌Pb-4的分类地位和抑菌机理,通过形态观察、生理生化特征和16S rRNA基因序列同源性比对及系统发育树分析,对Pb-4菌株进行鉴定。并采用平板对峙培养法测定Pb-4菌株的抑菌谱,显微观察其抑菌作用,采用硫酸铵沉淀和乙醚、苯提取得到抑菌活性物。通过加热处理,明确高温对Pb-4菌株抑菌活性的影响。结果表明,Pb-4菌株鉴定为解淀粉芽孢杆菌;Pb-4菌株对番茄枯萎病菌、黄瓜枯萎病菌、西瓜枯萎病菌、青椒枯萎病菌、辣椒疫霉病菌、苹果腐烂病菌均有抑制作用,其抑菌活性具有广谱性。该菌菌液能明显抑制枯萎病菌孢子的萌发,并对病菌菌丝有致畸作用;对番茄枯萎病菌的抑制生长率达93%,经100,121℃高温处理后的抑菌活性分别是未处理菌液的98.9%和80.1%。从菌液中提取的蛋白、酶、抗生素类活性物质对枯萎病菌的生长繁殖均有很强的抑制效果。为Pb-4菌株在病原菌防治中的广泛应用提供强有力的理论依据。

氮肥对作物的影响研究进展

氮是作物生长发育所必需的最主要营养元素,合理施用氮肥是增加农作物产量及改善品质的重要农艺措施之一。就近年来氮肥对作物的影响进行了综述,包括对作物生长和产量,作物养分吸收、分配和转运,作物籽粒中淀粉、可溶性糖、氨基酸和蛋白质及其组分等方面的影响,并且对其影响的内在机制进行了分析和论述;同时提出了氮肥施用过程中存在的问题及建议。