玉米秸秆及其生物炭复配基质对玉米根系构型的影响

【目的】研究玉米Zea mays L.秸秆及其生物炭对设施栽培中基质改良的价值,探明玉米根系构型及其对不同复配基质的响应。【方法】采用盆栽试验,测定并分析了不同配比基质的理化性质和玉米地上部、根系生物量,采用WinRHIZO(Pro.2020a)根系分析系统分析计算玉米根系的形态以及分形、拓扑结构特征参数,采用SPSS软件分析地上部/根系生物量、根系形态特征与构型特征参数的相关性。【结果】添加秸秆及其生物炭的各处理中,T3处理(蛭石、珍珠岩、玉米秸秆和玉米秸秆生物炭的添加量分别为22.4、22.4、22.4和44.8 dm^(3))的理化性质相较CK最为优化,总孔隙度和持水孔隙度分别达到81.02%和55.38%,可利用的速效氮、磷、钾含量均处在最优水平。T3处理根系的生物量和根长、根表面积、根体积3个主要形态特征参数均与其他处理差异显著,分别高于CK处理112.82%、79.89%、101.21%和102.53%。随着秸秆及其生物炭添加比例的增加,各处理根系分形维数逐渐增大,从CK的1.425增大至T3的1.514;拓扑指数逐渐减小,从CK的0.699减小至T3的0.627,T3处理的拓扑指数更接近0.5。玉米根系生物量和主要形态特征参数与分形维数、分形丰度呈极显著正相关,与拓扑指数呈极显著负相关。【结论】添加秸秆及其生物炭可改善基质理化性质,为根系提供优质生长环境;环境对根系构型的可塑性较高,可以使玉米根系构型向更利于养分和水分利用的方向改变;根系构型性状可在一定程度上表征根系形态特征,也可作为指标来验证复合基质的栽培效果。

赤铁矿改性生物炭回收水中磷及其作为磷肥的效果

利用生物炭材料的吸附作用回收污水中的磷,作为磷肥应用到土壤进行农业生产是一种简单有效、成本低廉的措施,成为解决环境污染和磷资源紧缺问题的一种潜在方案。该研究采用单因素结合响应面方法优化赤铁矿(H)改性核桃壳生物炭(BC)的制备工艺。通过模型拟合分析了改性生物炭(H-BC)对水中磷(P)的吸附特性,并测试表征探讨其吸附机理。最后,将饱和吸附磷后的改性生物炭(H-BC-P)应用到土壤,采用盆栽试验分析其作为磷肥的效果和潜力。结果表明:核桃壳/赤铁矿质量比为1:1,在850℃下热解45 min制得的改性生物炭对磷的去除率达到98.42%,饱和吸附量为15.59 mg/g。H-BC吸附P的过程更符合准二级动力学模型和Freundlich模型,表明该过程是多分子层吸附,化学吸附是限制吸附速率的主要步骤。酸性条件有利于H-BC对P的吸附,从成本角度考虑,H-BC的最佳用量为2.5 g/L。H-BC-P可以改良酸性土壤pH,增加土壤全磷和Olsen-P含量。黄棕壤和红壤中生菜的生物量均有明显增加。研究表明赤铁矿改性生物炭是一种环境友好的磷吸附剂,且吸附磷后的残渣可以作为磷肥应用到土壤。

腐殖酸对重茬烤烟氮积累及产量与质量的影响

为研究腐殖酸对克服烤烟重茬障碍的效果,试验在田间试验条件下设置对照(B1),当地常规施肥(B2),腐殖酸复混肥(B3)3个处理,研究了烤烟氮积累与烟叶品质变化规律。结果表明:根系氮积累生育期内呈现出增加的趋势,收获期B3处于最高值,与B2相比提高32.62%;茎内氮积累成熟期B3比B2处理提高41.62%,差异显著;下部叶成熟期B3比B2处理提高35.37%;中部叶B3比B2处理提高14.61%,差异显著;上部叶B3比B2处理提高32.64%,差异显著;B3促进氮在茎内的分配,比B1和B2处理分别提高5.27%、1.84%;B3产量与产值分别比B2提高6.94%、7.94%,烟叶质量评分下部叶、中部叶、上部叶分别低于B2处理1.50分、2.00分、2.00分。综合分析认为,腐殖酸对提高烤烟氮积累量和产量效果最佳。

肥料袋控缓释对桃树土壤酶活性及植株生长的影响

为探明袋控缓释肥对土壤酶活性的影响,以一年生‘夏红/毛桃’(Amygdalus persica Linn.)为试材,研究了沟施普通肥料和袋控缓释肥对盆栽桃树土壤酶活性、养分状况及植株生长的影响。结果表明:各施肥处理显著提高了土壤中蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶、蛋白酶和过化氢氧酶活性;桃树生长前期袋控缓释处理土壤酶活性低于普通肥料处理,中后期袋控缓释处理土壤酶活性显著高于普通肥料处理。不同施肥处理提高了土壤养分含量,桃树生长前期,袋控缓释肥处理土壤有效养分低于普通肥料,但中后期始终高于普通肥料;可见袋控缓释肥处理可以在桃树整个生长季提供稳定的养分供应,维持较高的有效养分含量。土壤酶活性与土壤肥力之间有很好的相关性,其中土壤蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶活性均与碱解氮含量呈显著正相关;过氧化氢酶、蔗糖酶活性与速效磷含量呈显著正相关;过氧化氢酶活性与速效钾含量呈显著正相关。不同施肥处理提高了桃树叶片中全氮、全磷和全钾的含量,袋控缓释处理效果优于普通肥料处理。袋控缓释处理桃树叶片叶绿素含量和净光合速率显著高于普通肥料和对照。袋控缓释肥处理桃树新梢生长量低于普通肥料处理,但干周粗度高于普通肥料处理,袋控缓释肥处理桃树生长健壮。不同施用量处理均以60g/棵效果较好。可见,袋控缓释肥处理能够保证养分的稳定供应,有效提高土壤酶活性,利于植株生长发育,且以60g/棵的施肥量效果较好。

牛粪高温堆肥过程中木质纤维素降解及相关生物学特性研究

为探明木质纤维素在堆肥过程中的降解情况，以牛粪和砻糠为原料，进行为期112 d的小型堆肥试验，在不同堆肥阶段测定物料的木质纤维素含量及相关降解酶活性，并在高温和降温阶段从物料中分离鉴定纤维素降解菌。结果表明，堆肥过程中物料的纤维素与半纤维素含量逐步降低，总降解率分别为56.26％和61.47％；而木质素的相对含量略有增加；与木质纤维素降解相关的纤维素酶和木聚糖酶的活性均呈现先增高后降低的趋势，其酶活均在第42天达到峰值，分别为85.75μg glucose·g-1·DW·h-1和165.65μg·reducing sugar·g-1·DW·h-1，而β-葡聚糖苷酶的活性在22～42 d之间维持在较高水平（2.79～3.30μmol pNPG·g-1·DW·h-1）；此外，在堆肥的高温和降温腐熟阶段均分离并鉴定出Pseudoxanthomonas，Bacillus，Paenibacillus， Ureibacillus和Geobacillus等5个属的可培养高温纤维素降解菌。

棉杆生物炭对棉花根系特性及生理代谢的影响

探讨棉花根系不同根径形态特性及生理代谢对棉杆生物炭施用的响应,为棉花高产高效生产提供理论支撑。为此,以棉花为研究对象,棉杆生物炭为试验材料,在灰漠土和风沙土两种质地土壤上,选择常规施肥、常规施肥+22.5×10^(3) kg/hm^(2)棉杆生物炭和常规施肥+45.0×10^(3) kg/hm^(2)棉杆生物炭3个处理,探讨棉杆生物炭对棉花根形态特征以及根系吲哚乙酸、丙二醛(MDA)和过氧化氢酶活性等生理指标的影响。结果表明:添加棉杆生物炭促进棉花生长和产量的增加,棉花株高较常规施肥处理显著提高9.02%~14.02%,棉花产量提高5.70%~7.71%,但差异不显著;添加过量的棉杆生物炭(45.0×10^(3) kg/hm^(2))则抑制风沙土中棉花地下部生物量和产量的提升;棉杆生物炭添加提高灰漠土中棉花细根根长、根表面积和根体积,其较常规施肥处理分别提高7.80%~32.60%、100.00%~111.11%和83.87%~129.03%,降低了风沙土中棉花中根、粗根的根长和根表面积;棉杆生物炭添加显著提高了棉花根系中过氧化氢酶活性,与常规施肥处理相比,灰漠土中根系过氧化氢酶活性提高194%~423%,风沙土中提高155%(22.5×10^(3) kg/hm^(2))。棉杆生物炭添加促进了棉花株高和细根的生长,有利于棉花根系形态构建,棉杆生物炭添加提高棉花根系过氧化氢酶活性,使棉花根系细胞免于过氧化氢的毒害,从而促进根系对水肥的吸收利用和棉花产量的提高,同时棉杆生物炭添加对灰漠土的影响作用大于风沙土。

有机生物菌肥对重茬烤烟养分吸收及光合特性的影响

为黑龙江寒地重茬烤烟种植的合理施肥提供依据,在大庆市黑龙江八一农垦大学试验基地,进行有机生物菌肥+烤烟专用肥不同配比施用对重茬烤烟龙江911养分吸收、光合特性的影响试验。结果表明:与单独施用烤烟专用肥(48.13g/株)相比,配施有机生物菌肥能促进烤烟对氮磷钾养分的吸收;增加烤烟叶面积,提高叶片叶绿素含量和光合速率,其中以每株施用50g有机生物菌肥+48.13g烤烟专用肥的效果最好,其氮、磷、钾积累量分别比单独施用烤烟专用肥提高34.79%、71.39%和40.55%。施用50g有机生物菌肥+48.13g烤烟专用肥有利于烤烟的生长发育,提高烟叶品质,可有效缓解烤烟重茬的危害。

元素硫在水稻根际氧化特征及其对水稻吸收铁锰磷硫的影响

通过65 d水稻根际盒培养试验,研究了两种水分管理下(淹水1 cm、80%田间持水量)元素硫在石灰岩和花岗岩母质发育的水稻土根际氧化特征及其对水稻生长和铁锰磷硫吸收的影响。结果表明,元素硫氧化率有以下规律,根际>非根际(特别是石灰性土壤);80%WHC处理>淹水1 cm处理;花岗岩发育的水稻土非根际>石灰性水稻土非根际,而根际土壤之间没有差异。元素硫施用能增加水稻根长、根体积和生物量,其增加幅度依次为:80%WHC处理>淹水1 cm处理;石灰岩发育的水稻土>花岗岩发育的水稻土。施元素硫能显著提高水稻铁锰磷硫吸收总量,而对这些元素在水稻植株体浓度的影响,则与水分、土壤和元素种类有关。花岗岩母质发育的水稻土施用元素硫能弥补水分不足对水稻生长的影响,而石灰性水稻土则不然。

聚丙烯酰胺对橡胶树专用肥养分淋出特性的影响

为确定不同施肥时期橡胶树专用肥中聚丙烯酰胺最佳用量及其养分释放特性,利用间歇式性土柱淋溶试验,通过模拟海南省4、6、9月的降雨量,探究不同降雨量条件下聚丙烯酰胺对橡胶树专用肥养分淋出特性的影响。结果表明:在不同降雨量条件下,橡胶树专用肥氮钾累积淋出量总体上均表现为随着聚丙烯酰胺用量增加而减少;6次淋溶结束时,模拟4、6、9月降雨量条件下添加6%聚丙烯酰胺橡胶树专用肥氮累积淋出量分别占总施氮量的22.88%、50.92%、59.04%,钾累积淋出量分别占总施钾量的35.38%、69.93%、68.81%,且均显著小于未添加聚丙烯酰胺的处理。可见,在不同橡胶树施肥时期,添加聚丙烯酰胺均可有效延缓橡胶树专用肥养分释放,减少养分淋失,且当聚丙烯酰胺用量为6%时橡胶树专用肥缓释效果最佳。

腐殖酸肥对重茬烤烟光合特性的影响

[目的]研究腐殖酸肥对重茬烤烟光合特性的影响。[方法]以烤烟品种龙江911为试验材料,采用盆栽方法研究0、25、50、100、150、200 g/株的腐殖酸肥对重茬烤烟(5年茬)光合特性的影响。[结果]腐殖酸肥可以提高重茬烤烟的叶绿素含量、光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和胞间二氧化碳浓度(Ci)。当腐殖酸肥施加量50 g/株时,烟株生长状况最佳,长势最好,烤烟叶绿素含量呈先增加后下降的趋势,有利于促进后期烟叶成熟落黄;在烤烟旺长期间,叶片光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)分别比对照高24.54%、51.68%和25.93%,胞间CO_2浓度(Ci)比对照低3.08%。[结论]该研究可为筛选适宜重茬烤烟生长的优质肥料提供理论依据。

不同肥料类型对滨海盐碱地棉花生长及肥料利用率的影响

为探索不同肥料类型在滨海盐碱地地区的应用效果,指导该地合理植棉施肥,选取了5种肥料类型:市售复合肥、市售有机无机复混肥、自制有机无机复混型肥(大、小2种)和双包膜球形肥(DSCF),在等N、P、K施入量条件下,采用田间随机区组设计,比较不同肥料类型对棉花生长及肥料利用率的影响。结果表明,在等N、P、K施入量条件下,双包膜球形肥和小颗粒自制复混肥表现出较好的效果。二者增加了棉株营养器官和生殖器官中N、P、K的积累量;氮肥表观利用率较市售复混肥分别提高了7.9和4.2个百分点;磷肥表观利用率分别提高了2.2和1.6个百分点;钾肥表观利用率分别提高了3.3和0.5个百分点;其中该2种自制肥的磷肥表观利用率与市售复混肥差异极显著(P<0.01),双包膜球形肥的氮肥表观利用率与市售复混肥差异显著(P<0.05);与市售复混肥相比,二者分别增加籽棉产量11.98%和7.39%;分别增加皮棉产量11.83%和7.29%。

响应面法优化橡胶专用颗粒肥碰撞恢复系数测定

为获得优质高效的肥料精量化施撒效果,本研究以橡胶专用颗粒肥为对象,采用响应面设计试验与分析方法,研究了橡胶专用颗粒肥在含水率、跌落高度和碰撞接触面3因素交互作用下对肥料跌落后反弹高度响应结果的影响。结果表明,3因素交互获取最佳的响应值组合为跌落高度49.36 cm,2 cm厚塑料板,8.93%的肥料湿度,经平行试验验证并获得橡胶专用颗粒肥与塑料板、钢板和肥料平铺面的恢复碰撞系数分别为0.72、0.64和0.41;各因素对肥料反弹高度的影响大小顺序为碰撞材料A>肥料含水率C>跌落高度B,AC的交互作用和二次项A2水平显著,随着碰撞材料A发生变化,反弹高度呈塑料板(‒1)>钢板(1)>肥料平铺面(0)响应趋势。上述结果对于肥料颗粒运动仿真分析、适配的农机具原理分析、主要结构设计和用料选型以及橡胶专用颗粒肥的物化特性持续优化均具有重要的实际指导意义。

天然沸石的微量元素生物有效性研究

通过连续两造的玉米盆栽试验，结果表明施用佛石的处理和施用微量元素处理都不同程度地促进玉米的生长，增加玉米的生物量，但以沸石处理的效果最显著。植株养分含量的分析结果表明，佛石处理促进了玉米对微量元素的吸收，增加了植株中微量元素的含量。

腐植酸肥对重茬烤烟生长发育和生理特性的影响研究

该文以龙江911品种为材料,于2015年通过盆栽试验,研究了不同腐植酸肥施用量对重茬烤烟生长发育及相关生理特性的影响。试验结果表明：腐植酸肥处理能够促进重茬烤烟生长发育,提高烤烟叶面积,显著增加烟株硝酸还原酶的活性,同时显著地降低了丙二醛含量,延缓了烤烟植株生长后期的衰老;在烟株生育期内,50g/株处理下烤烟的根系活力最强,与对照相比提高29.90%~65.47%,烤烟植株的干物质积累较其他处理提高6.23%~31.38%,且各处理间差异显著。综上所述,施用适量的腐植酸肥,能够提高重茬烤烟相关生理特性,降低丙二醛含量,延缓衰老,同时显著提高了根系活力,增强了烟株的生长和发育,从而提升了产量、产值,其中以施用50g/株腐植酸肥时效果最佳。

油白菜施用灵飞控释肥效果初报

在同一养分水平下,进行了灵飞控释肥与普通化肥对复种油白菜产量与经济效益的影响试验,结果表明:基施控释肥417、833 kg/hm2处理的油白菜经济性状、产量及经济效益明显优于普通肥料,折合产量分别为6 125、6 375 kg/hm2,分别较空白对照增产45.6%、51.5%,增收4 534、4 400元/hm2;控释肥用量为1 250 kg/hm2时,折合干重下降,经济效益不佳。

胱氨酸生产废水的效益型资源化研究

针对目前胱氨酸生产废水的处理和资源化所存在的问题，通过现场调查、室内模拟、生物试验、车间试生产等手段，探讨了胱氨酸生产废水效益型资源化的原理和技术应用，阐明了“半浓缩─脱水调制─处理改型”的技术路线将胱氨酸生产废水制成有机一无机复合型的氨基酸复合（混）固体肥料的工艺特点、产品特点和效益特点。

控释尿素养分速测及在田间土壤中氮素释放率研究

介绍了一种树脂包膜尿素工厂在线质检的养分速测方法,即,100℃快速浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法,建立了该方法与缓释肥料国家标准(GB/T23348-2009)中规定的25℃静水浸提凯氏定氮法测定结果之间的相关关系,验证了该速测方法预测计算肥料养分释放期的可行性;将控释尿素施用于田间土壤,实时监测土壤的温湿度状况,对比了控释尿素在25℃水与田间土壤中的氮素累积释放趋势。结果表明:(1)100℃浸提对二甲氨基苯甲醛分光光度法可以准确的预测树脂包膜尿素在25℃下的养分释放率和养分释放期。应用此法测定预测样品S1和S2的养分释放期的误差分别只有0.10d和1.75d,相对误差不超过2.3%。(2)控释尿素S1、S3分别在25℃水中与田间耕层土壤(75%相对含水量)中的氮素释放趋势基本一致。25℃静水与耕层土壤的温差(<5℃)较小,不足以引起肥料在两介质中氮素累积释放率的显著差异。

镁肥与添加剂施用后土壤镁迁移与淋洗特征研究

通过室内土柱试验,模拟了镁肥及不同用量添加剂包括生物质炭、有机肥、石灰施用土壤后镁素的有效性及迁移淋溶特征。结果表明:施用添加剂后均不同程度提高施肥土层(0~15 cm)土壤pH。施用镁肥、生物质炭、50%需求量石灰与3.3、6.6 g/kg有机肥后,施肥土层交换性镁含量显著增加,而10 g/kg有机肥与100%、200%需求量石灰施用则降低施肥土层交换性镁含量;各处理土壤表层交换性镁含量范围为14.61~126.03 mg/kg。施用有机肥与石灰后,镁的迁移能力增强,未施用肥料添加剂土层(15~50 cm)土壤交换性镁含量占土柱总量的64%~86%,而对照处理仅为62%。施入生物质炭后,镁淋失量最高,且与施用量呈正比;施用石灰则降低土壤镁淋失,与对照处理相比,最高可降低7.95%;施用有机肥镁淋失率最高为46.58%,固定率最低为49%;施用生物质炭后镁释放量最高为507.4 mg,与添加量呈正比,而石灰、有机肥处理镁释放量为101~156 mg。综合分析,施用生物质炭后,镁释放量与土壤有效镁含量最高;施用石灰后,镁淋失量最少,淋失率最低。

腐殖酸钠对镉胁迫下冬小麦种子萌发及根系生长的影响

[目的]研究腐殖酸钠(HA-Na)对镉胁迫下冬小麦种子萌发及根系生长的影响。[方法]以鲁麦22号为试验材料,研究不同浓度Cd^(2+)溶液处理对冬小麦种子萌发和根系生长的影响,以及不同浓度HA-Na溶液对Cd^(2+)胁迫下冬小麦种子萌发和根系生长的影响。[结果]Cd^(2+)胁迫使冬小麦种子萌发和根系生长均受到抑制,发芽率、发芽指数、活力指数、幼苗根长及芽长均降低。低浓度的HA-Na提高了Cd^(2+)胁迫下冬小麦种子发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数以及幼苗根长、芽长,部分缓解了Cd^(2+)胁迫对冬小麦种子萌发和幼苗生长的抑制作用。其中以50μmol/L HA-Na溶液处理的缓解效果最好,但随着HA-Na浓度的增大,其对Cd^(2+)胁迫的缓解效应逐渐减弱,当HA-Na浓度达200μmol/L时,会明显加剧Cd^(2+)胁迫的毒害作用。[结论]该研究为被重金属污染的农田土壤治理和改良提供了理论依据。

固体颗粒肥料物理特性的试验研究

针对水稻施肥机械排施不同品种固体颗粒肥料存在肥料堵塞、均匀性差等问题,进行了常用国产尿素(LuoFengShan)、国产复合肥(BaTian)和俄罗斯复合肥(AKANG)3种固体颗粒肥料的物理特性测试与分析。分别测试了3种肥料的单粒密度、粒径和球形率,探究了肥料的含水率对肥料与机体静摩擦因数的影响,以及肥料含水率、粒径对其破碎力的影响等。测试结果表明:3种肥料的球形率均大于90%,可近似看作球形颗粒;3种肥料中俄罗斯复合肥单粒密度最大;3种肥料的破碎力随着粒径的增大呈增大趋势,随着含水率的增加呈减小趋势,且俄罗斯复合肥的破碎力最大,肥料的含水率和粒径对其破碎力有重要影响,含水率影响更大;3种肥料与机体的静摩擦因数随着含水率的增加呈增大趋势,俄罗斯复合肥与机体的静摩擦因数最小。由此可以看出:国产固体颗粒肥料与俄罗斯肥料相比,排施性能较差,需要设计更可靠的施肥装置,才能实现精准的施肥作业。研究结果为我国水田施肥机械的研制提供了参考。