有机培肥和减施氮肥对小麦光合特性和氮素吸收及产量的影响

以常规单施氮肥处理为对照(CK,270kg·hm-2),设置秸秆还田(J)、秸秆还田+牛粪(JF)、秸秆还田+沼渣(JZ)3种有机培肥措施,耦合N1(较CK减量10%)、N2(较CK减量20%)和N3(较CK减量30%)3个施氮水平,采用田间试验方法,探究有机培肥和减施氮肥对小麦光合特性、氮素吸收及产量的影响。结果表明:(1)与CK相比,有机肥配施氮肥明显促进了小麦生育期分蘖的发生和有效群体数的形成,提高叶绿素含量并维持旗叶较高光合速率水平,促进小麦地上部干物质积累、植株氮素吸收,增加穗粒数和千粒重,并显著提高小麦产量,产量增幅为4.21%~17.80%,并以JFN2(JF+N2)处理组合产量最高(6 853.43kg·hm-2)。(2)同一有机肥培肥处理中,N2(减施氮肥20%)处理效果最好,能显著促进小麦群体形成,提高小麦叶绿素含量、光合速率和产量;JFN2小麦群体数在成熟期分别比JFN1、JFN3增加5.16%、4.31%,JFN2叶绿素含量在花期分别较JFN1、JFN3增加2.29%、2.31%;JFN2处理产量分别比JFN1和JFN3显著增加11.41%和7.56%。(3)同一施氮水平下,成熟期干物质积累量表现为JZN1处理显著大于JFN1和JN1处理,分别增加8.93%和12.01%;花期JF处理氮素积累量在3种施氮水平下均分别显著高于其它2种有机培肥处理;JFN2处理籽粒产量显著高于JZN2和JN2处理,增幅分别为12.17%和6.09%。研究认为,有机肥耦合施氮量可促进小麦分蘖和有效群体数的形成,提高叶绿素含量和光合速率,增加植株干物质和氮素积累,从而增加小麦产量。

四种有机物料对Pb^(2+)的吸附特性

为研究不同有机物料的性质特征以及对重金属离子的吸附能力,选用四种农林废弃物或其加工产物(锯末生物炭、玉米秸秆、鸡粪、食用菌菌渣),利用SEM、FTIR等方法对其形态和官能团进行表征,并通过对Pb^(2+)的批量吸附试验,考察了pH、时间、溶液初始浓度对吸附量的影响。结果表明,四种材料均能够有效吸附Pb^(2+),但吸附特性有一定差异。生物炭、秸秆、鸡粪最佳pH为5,且受pH影响较大;菌渣最佳pH为2,受pH影响不大。25℃、pH 5时四种材料均能较快地达到吸附平衡,且吸附量随时间的变化数据均符合准二级动力学模型,吸附量随初始浓度的变化数据均能较好地拟合Langmuir等温方程,其中生物炭的饱和吸附量远高于其他三种材料,达到411.52 mg·g^(-1),秸秆、鸡粪、菌渣的饱和吸附量分别为40.90、41.82、115.65 mg·g^(-1)。

土壤重金属污染现状及修复技术研究进展

近年来,重金属污染对环境和人类健康造成了严重的危害。污染范围广、危害严重令人堪忧,如何修复受重金属污染的土壤已成为社会关注的焦点。现对我国重金属污染的现状、来源加以阐述,结合已有重金属污染修复技术的优缺点,发现重金属污染的复杂性不是单一的修复技术就能解决的,当务之急需积极寻求新的复合修复技术,根治重金属污染土壤。

4种有机物料对铅胁迫下小麦生长及产量特征的修复效应

农田土壤铅(Pb)污染对作物的生长及光合的动态变化、产量特征以及品质安全都有影响,向污染土壤中施用有机物料能够改变重金属生物可利用性以及土壤结构和养分组成,对缓解作物生长发育所受胁迫具有现实意义。采用盆栽试验方法研究了4种有机物料即秸秆、鸡粪、菌渣和生物炭对600 mg·kg^(-1) Pb胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)生长及产量特征的影响,并分析了小麦籽粒中Pb质量分数及富集系数的变化,为不同有机物料在农田Pb污染修复中的应用提供理论基础。结果表明,越冬期Pb处理对小麦生长有促进作用,而后期则显著降低了花后15 d的F_v/F_0,以及成熟期小麦干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量,同时提高了籽粒中Pb的质量分数,达到0.826 5 mg·kg^(-1);在污染土壤中添加6 g·kg^(-1)鸡粪显著提高了成熟期小麦的干物质积累量、穗长和产量;添加150 g·kg^(-1)菌渣显著促进了花期和成熟期小麦根伸长和干物质积累,提高了成熟期穗长、穗粒重和产量,该处理下单盆作物产量最大,达到23.22 g·pot^(-1),其成熟期土壤和籽粒中Pb质量分数也最低,分别为466.06 mg·kg^(-1)和0.493 1 mg·kg^(-1);添加50 g·kg^(-1)生物炭后小麦花后15 d和30 d的净光合速率(Pn)分别提高了26.30%和15.41%,花期株高和成熟期干物质积累量、穗长、穗粒数、穗粒重、产量也显著提高,同时籽粒中Pb质量分数显著降低;添加3 g·kg^(-1)秸秆的处理对小麦生长的影响不显著。

华北平原4种主要农作物非根际和根际土壤活性碳氮和酶活性特征

以两种豆科作物(大豆和花生)和两种非豆科作物(玉米和甘薯)为研究对象,对比研究不同作物非根际土和根际土无机氮、微生物量碳氮含量及与活性碳氮转化有关的酶活性的季节变化特征.结果表明:不同生长期内豆科作物根际土铵态氮和硝态氮含量显著高于非豆科作物;玉米生长季内非根际土硝态氮含量显著高于根际土,其他3种作物非根际土硝态氮含量小于根际土;4种作物根际土微生物量碳(MBC)含量显著高于非根际土,根际土微生物量氮(MBN)在苗期显著高于非根际土;作物非根际土铵态氮与硝态氮和蔗糖酶存在显著负相关关系;非根际土硝态氮与蔗糖酶、脲酶和β-葡萄糖苷酶活性存在显著正相关关系;根际土铵态氮和硝态氮与MBC,MBN、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶都存在显著正相关关系.

耕作方式和有机物料还田对小麦叶片光合特性及产量的影响

在大田试验条件下,分析深耕(D)、深耕+秸秆(DS)、深耕+粪肥(DO)、浅耕(S)、浅耕+秸秆(SS)、浅耕+粪肥(SO)6个处理下小麦叶片光合指标、地上部干物质积累量、产量及产量指标。结果表明,不同耕作模式下有机物料还田处理均能提高小麦叶片叶绿素含量,深耕和有机物料还田处理还能够提高小麦叶片净光合速率、气孔导度及胞间CO2浓度,但各处理蒸腾速率的变化不规律;从小麦生长和产量来看,有机物料还田处理均能提高小麦穗长、穗粒数和千粒质量,其中深耕和有机物料还田处理能提高开花前小麦干物质量,浅耕和有机物料还田处理能提高开花后小麦干物质量,DO处理具有最高的小麦产量。综合来看,深耕和有机物料还田可提高小麦叶片光合效率、开花期前干物质积累量及小麦产量,深耕条件下粪肥还田量为2 300 kg/hm^2时产量最高。

离子交换纤维对麦田土壤砷污染的修复效果

为探讨离子交换纤维对土壤砷(As)污染的修复效果,采用盆栽试验,研究了离子交换纤维的2种不同放置方式[分3层放置(T2)、混匀放置(T3)]对麦田As污染土壤pH值、氧化还原电位、总有机碳含量和土壤及小麦植株各器官As含量及其转运、富集系数的影响。结果表明,与不添加离子交换纤维的As污染处理(T1)土壤相比,T2、T3处理土壤p H值总体偏低,但3个处理均呈弱碱性; 3个As污染处理土壤氧化还原电位均较高,其中T3处理总体较低; 3个As污染处理中始终以T1处理土壤总有机碳含量最高,T3处理最低。添加离子交换纤维的T2、T3处理土壤As含量均比T1处理低,尤其是T3处理; T2、T3处理植株各部位As含量均低于T1处理(孕穗期根除外);成熟期,T2、T3处理离子交换纤维对As的吸附量分别达到8. 93、9. 19 mg/kg。成熟期,T2、T3处理根到茎叶的As转运系数均较T1处理有所升高;对于茎叶到籽粒的As转运系数,T2处理较T1处理降低,T3处理较T1处理升高。T2、T3处理的小麦植株对As的富集系数总体上均较T1处理低(孕穗期根除外)。综上,离子交换纤维能够降低植株对As的转运能力; T2、T3两个离子交换纤维处理间相比,以T3处理对As的吸附量较高。