不同添加剂处理对水稻秸秆营养成分及发酵品质的影响

试验研究不同添加剂处理对水稻秸秆营养成分及发酵品质的影响,旨在提高水稻秸秆的利用率。试验以水稻秸秆为青贮原料,各试验组分别添加1.0 g/kg酶制剂、2.0 g/kg菌制剂及1.0 g/kg酶制剂+2.0 g/kg菌制剂,对照组不添加添加剂,每组设置4个重复。青贮60 d后,取样检测各组水稻秸秆青贮的感官指标、营养成分、发酵品质及瘤胃营养物质降解率。结果表明,对照组水稻秸秆青贮感官总分为13分,为2级尚好,而酶制剂、菌制剂及菌酶制剂处理的水稻秸秆青贮感官评定均较好,达到1级优良。与对照组比较,试验2组和试验3组的水稻秸秆青贮的干物质和总可消化养分含量升高(P<0.05),试验3组水稻秸秆青贮的粗脂肪含量升高(P<0.05),酸性洗涤纤维含量降低(P<0.05);试验1组、试验2组和试验3组水稻秸秆青贮的中性洗涤纤维含量降低(P<0.05),可溶性碳水化合物含量升高(P<0.05),相对饲喂价值增加(P<0.05)。与对照组比较,试验2组和试验3组水稻秸秆青贮的乙酸和总挥发性脂肪酸浓度升高(P<0.05),试验1组、试验2组和试验3组水稻秸秆青贮的pH值降低(P<0.05),试验3组水稻秸秆青贮的氨态氮浓度降低(P<0.05)。与对照组比较,试验1组、试验2组和试验3组水稻秸秆青贮的粗蛋白、中性洗涤纤维及干物质的降解率均得到提高(P<0.05)。研究表明,水稻秸秆经酶制剂、菌制剂、菌酶复合处理后,可以改善青贮饲料的感官评价,增加水稻秸秆青贮的营养成分含量,提高瘤胃营养物质的降解率,菌酶复合处理的效果优于酶制剂和菌制剂处理。

不同土壤条件下秸秆还田量对土壤还原性物质及水稻生长的影响

[目的]在不同土壤上研究水稻秸秆还田后还原性物质的形成及其与水稻生长的关系。[方法]在砂壤土(S1)和粉壤土(S2)上进行2年盆栽试验,模拟低(RL)中(RM)高(RH)产量下秸秆全量还田,以秸秆不还田(R0)为对照,测定土壤还原性物质总量、Eh、亚铁离子、锰离子和铵态氮含量,分析水稻分蘖、根系干质量、根系活力和水稻产量等指标。[结果]秸秆还田后生育前期土壤Eh显著降低,还原性物质数量增加,S2的还原性物质高于砂壤土。与对照相比,2021年在移栽后56d之前秸秆还田处理还原性物质总量、铁和锰离子含量分别提高了8.36%~199.64%、1.43%~160.03%和8.43%~57.68%。2022年在移栽后45 d前对应增加了2.95%~163.61%、0.77%~19.74%和3.28%~64.96%。随着秸秆还田量增加,还原性物质总量、铁和锰含量有增加趋势。在移栽后56 d前(2021年)和35 d前(2022年)秸秆还田显著增加了土壤铵态氮含量11.28%~50.67%和10.79%~351.53%。秸秆还田使水稻分蘖期和拔节期的根系干质量降低15.06%~45.80%,秸秆还田显著降低了砂壤土上水稻分蘖期和拔节期的根系活力,在S2土壤上RL和RM增加了拔节期根系活力,RH降低了根系活力。秸秆还田后水稻分蘖数在水稻生育期降低了7.23%~48.44%,干物质积累量降低了3.59%~43.57%。RL和RM处理第二年水稻产量降低不明显,RH处理2年均显著减产。砂壤土中氧化还原电位高于S2,S2还原性物质总量、锰离子含量、铵态氮含量、根系干质量、根系活力、分蘖数、干物质积累量和产量均高于砂壤土。[结论]在本研究条件下,秸秆还田显著增加还原性物质总量,抑制水稻早期生长。黏重土壤上秸秆全量还田引起减产,砂壤土上中低产量下秸秆全量还田不会造成穗数显著降低,因促进大穗形成不会造成显著减产。采取有效措施减少秸秆还田下还原性物质危害是秸秆还田技术优化的重点。

稻秸-紫云英联合还田对水稻光合特性及产量品质的影响

为评价稻秸-紫云英联合还田对水稻光合特性、产量及稻米品质的影响,采用田间随机试验,以不施氮肥为对照(CK),设置常规氮肥(N)、稻秸还田+常规氮肥(RN)、紫云英还田+常规氮肥(MN)、稻秸还田+紫云英还田+常规氮肥(MRN)、稻秸还田+紫云英还田+60%氮肥(MRN60%),共计6个处理。对不同处理下的叶绿素含量(SPAD值)、净光合速率(net photosynthetic rate,Pn)、气孔导度(stomatal conductance,Gs)、胞间CO_(2)浓度(intercellular CO_(2)concentration,Ci)、蒸腾速率(transpiration rate,Tr)和干物质积累量、产量及稻米品质进行比较。结果表明,与CK相比,N、RN、MN、MRN和MRN60%处理均可显著提高水稻剑叶的SPAD值、Pn、Gs、稻谷产量及稻米糙米率、整精米率和蛋白含量,并显著降低直链淀粉含量。与N处理相比,在光合特性方面,MRN处理剑叶的SPAD值、净光合速率、气孔导度分别显著提高2.36%、5.95%、7.80%;在干物质积累量方面,MRN处理分蘖期、孕穗期、乳熟期的干物质积累量分别显著提高14.77%、3.52%、4.95%;在产量及构成因素方面,MRN处理的有效穗数、穗粒数、稻谷产量分别显著提高7.38%、3.08%、15.96%;在稻米品质方面,MRN处理的整精米率显著提高4.63%,直链淀粉含量显著降低6.54%。与N处理相比,MN处理仅净光合速率显著提高4.75%;MRN60%处理仅直链淀粉含量显著降低7.00%。相关分析结果表明,剑叶SPAD值、Pn和Gs均与有效穗数、穗粒数、产量、糙米率、整精米率呈极显著正相关,与直链淀粉含量呈极显著负相关;SPAD值和Pn与蛋白含量呈极显著正相关;Gs与蛋白含量呈显著正相关。综上,在常规施氮下,稻秸-紫云英联合还田可显著提高水稻剑叶的SPAD值、Pn、Gs等光合指标及水稻产量和蒸煮品质;在60%氮肥施用下,稻秸-紫云英联合还田有利于稳定水稻剑叶光合特性,保持水稻增产和品质特征,可应用于优质水稻生产。

稻秸秆对羊粪好氧堆肥理化特性与氮素转化的影响

为评价稻秸秆对羊粪好氧堆肥理化特性和氮素转化的影响,本研究以不同湿质量比的羊粪与稻秸秆为原料,进行好氧堆肥,羊粪与稻秸秆湿质量比分别为9∶1、8∶2、7∶3、6∶4和5∶5,研究稻秸秆与羊粪不同湿质量比组合对羊粪堆肥进程、堆肥理化性质、气体排放以及氮损失的影响,对比不同堆肥产品特性,采用主成分分析法综合评价堆肥腐熟度。研究结果表明:添加稻秸秆能够加速羊粪堆肥进程以及有机质分解,使堆肥体3 d内进入高温期,并且高温期维持了13~21 d;羊粪与稻秸秆湿质量比8∶2(C/N比为19.75)的堆肥体最高温度可达73.88℃,高温阶段(≥50℃)持续时间最长(27 d),30 d时种子发芽指数达到80%以上(81.8%);堆肥过程中O_(2)含量与温度呈负相关(R=−0.615,P<0.001);羊粪与稻秸秆湿质量比9∶1、8∶2、7∶3、6∶4和5∶5组合的总氮损失分别为20.54、17.91、17.07、15.28 g和13.26 g,表明堆肥初始C/N比越低,总氮损失率越高;羊粪堆肥时添加稻秸秆可以缩短进入高温发酵期的时间,加快堆肥进程;羊粪添加稻秸秆堆肥时初始C/N比越高,NH_(3)和N_(2)O的累计排放量越小,NH_(4)^(+)-N、NO_(3)-N和总凯氏氮(TKN)的损失率越小;主成分分析综合评价结果表明羊粪与稻秸秆按湿质量比8∶2混合堆肥最优,堆肥的腐熟速度最快。

稻草和紫云英协同还田下钾肥施用量对水稻产量及土壤供钾能力的影响

[目的]水稻生产对钾素的需求量大,研究稻草和紫云英协同还田条件下不同施肥处理对水稻产量和土壤钾素形态变化的影响,旨在保障我国南方水稻的高产和土壤钾素高效利用。[方法]不同轮作模式钾肥定位试验位于中国农业科学院红壤实验站内(始于2016年)。试验处理包括不施肥和冬闲(CK)、氮磷钾肥和冬闲(F)、氮磷钾肥和冬种紫云英(CM)、氮磷钾肥配合稻草还田和冬种紫云英(RCM)、氮磷减钾50%配合稻草还田和冬种紫云英(50%KRCM)。在试验第3年(2019年)于水稻收获后调查分析水稻产量和钾素含量,以及耕层土壤中速效钾和缓效钾含量,计算水稻钾素吸收量、钾素生理效率和钾素表观平衡,并进一步探讨水稻产量和钾素各指标之间的相关性。[结果]与CK处理相比,紫云英轮作显著提高水稻年产量,增幅以RCM、50%KRCM较高,分别为59.4%和59.7%。两者协同还田和紫云英单独还田均可显著提高有效穗数,相比化肥冬闲处理(F),增幅为53.1%~63.3%,在稻草和紫云英协同还田下,减钾对水稻产量构成因素的影响不明显。和F处理相比,RCM、50%KRCM处理显著提高了土壤速效钾和缓效钾含量,增幅分别为87.6%、41.1%和14.0%、12.1%,紫云英单独还田(CM)可显著提高土壤速效钾含量,对缓效钾含量的影响不显著。与RCM处理相比,50%KRCM处理的土壤速效钾含量显著降低了24.8%,缓效钾含量没有显著变化。和CK处理相比,RCM处理显著提高了稻谷含钾量,增幅为6.7%,4个施肥处理均显著提高了稻草和稻谷吸钾量,钾素表观平衡均表现为盈余,RCM和50%KRCM处理的钾素盈余量高于CM处理,但50%KRCM处理的钾素盈余量比RCM处理降低了119.7 kg/(hm^(2)·a)。钾素盈余量与土壤速效钾含量变化呈显著正相关,钾素盈余量每增加1 kg/(hm^(2)·a),土壤速效钾含量提高0.25 mg/kg。施肥降低了钾素生理效率,CM、RCM和F处理的钾素生理效率比CK降低了10.3%~15.5%。土壤速效钾含量、植株总吸钾量、钾素表观平衡和水稻产量之间均显著正相关,植株总吸钾量每增加1 kg/hm^(2),水稻产量提高30.5 kg/hm^(2),钾素表观平衡每增加1 kg/(hm^(2)·a),水稻产量提高9.5 kg/hm^(2)。[结论]稻草和紫云英协同还田可增加水稻有效穗数进而提高稻谷产量,增加钾素盈余量可提高土壤速效钾和缓效钾含量,两者协同还田提升水稻产量和土壤供钾能力的作用优于紫云英单独还田。稻草和紫云英协同还田条件下减少钾肥施用量,显著降低钾素盈余量,但没有降低土壤钾素的供应能力,因此,可适当减少钾肥的施用量。

二次翻耕起垄与稻草还田对土壤养分和烟叶产质量的影响

为探讨二次翻耕起垄与稻草还田两种栽培措施及其相互作用对土壤养分和烟叶产质量的影响,以烤烟品种K326为试验材料,按照两种不同翻耕起垄方式(一次性翻耕起垄和先翻耕晒垡再二次翻耕起垄)与是否稻草还田进行随机区组设计,在湖南宜章县烤烟种植区进行田间试验,分析比较各处理间的土壤养分和烟叶产质量差异。结果表明,与一次性翻耕起垄(T1+T2)和无稻草还田(T1+T3)相比,二次翻耕起垄(T3+T4)和稻草还田(T2+T4)能显著增加土壤有机质含量,提高烟叶糖碱比、氮碱比以及烟叶产量、产值和生产效益,并且两者表现出显著的相互作用;此外,二次翻耕起垄还能显著提高烟叶总糖和还原糖含量,并显著降低烟碱含量,使得糖碱比和氮碱比更趋合理。在感官评吸方面,稻草还田能显著提高烟叶感官评吸质量。从生产效益上分析,由于二次翻耕增加了生产成本,对于基础地力较好的砂质土壤,开展一次性翻耕起垄结合稻草还田可获得更好的经济效益。研究结果为湖南烟稻轮作区烤烟种植提供了科学参考依据。

水稻秸秆碳组分对土壤有机碳激发效应的影响机理

秸秆还田显著影响土壤有机碳激发效应,秸秆不同碳组分对土壤有机碳激发效应影响的方向和强度尚不明确,作用机理仍不清楚。本研究以淮北平原的黄潮土为研究对象,以13C标记的水稻秸秆的水溶性碳、脂溶性碳、残余碳组分和全秸秆碳作为外源碳,利用微宇宙培养方法,研究秸秆不同碳组分添加对土壤有机碳激发效应的影响及作用机理。结果表明,添加秸秆不同碳组分土壤CO_(2)-C排放累积量中,添加水溶性碳处理土壤CO_(2)-C排放速率最高,为29.60 mg·kg^(-1)·d^(-1),而添加脂溶碳、残余碳和秸秆碳之间差异不显著。添加水溶性碳和全秸秆两种外源碳为正激发效应,分别为11.16%和13.39%,而添加脂溶碳和残余碳则表现为负激发效应,分别为-17.04%和-3.06%。相关分析表明,土壤酶活性与秸秆碳组分的TN呈显著正相关(r=0.768**),与C/N呈显著负相关关系(r=-0.776**)。正激发效应与秸秆碳组分的TN和土壤酶活性呈显著正相关关系,负激发效应与秸秆碳组分的TC和TN呈正相关关系,与C/N呈显著负相关。综上,秸秆碳组分与土壤自身有机碳分解的“共代谢理论”是产生正激发效应的主要作用机理,秸秆碳组分C/N的“化学计量比理论”是产生负激发效应的主要作用机理。

水稻秸秆离散元柔性模型参数标定与试验验证

针对秸秆还田机具关键部件设计优化过程中秸秆-刀具互作关系分析缺乏准确秸秆离散元模型的问题,本文以水稻秸秆为研究对象,基于Hertz-Mindlin with Bonding接触模型,采用颗粒替换方式构建水稻秸秆离散元柔性模型,开展了离散元接触模型参数标定与多工况试验验证。通过物理试验测定了水稻秸秆摩擦因数,以秸秆弯曲试验测得最大载荷作为参数标定试验指标,通过Plackett-Burman试验和最陡爬坡试验筛选柔性模型显著性因素及其最优值范围,并由Central-Composite试验确定了显著性因素的最优值组合为:法向接触刚度3.040×10^(10)N/m^(3)、切向接触刚度2.296×10^(10)N/m^(3),该标定参数值所得最大载荷仿真值与实测值相对误差为1.82%,表明标定参数有效。通过刀具弯曲试验和旋耕刀旋转切割试验验证上述标定方法在不同工况下的有效性,刀具弯曲试验中仿真所得最大载荷与实测最大载荷相对误差不大于4.55%,旋耕刀旋转切割试验中仿真所得最大扭矩与实测最大扭矩相对误差不大于7.95%,研究结果表明,以弯曲试验参数标定法构建的水稻秸秆柔性模型在秸秆弯曲试验和旋耕刀旋转切割过程仿真中均准确有效,适用于旋耕作业条件下仿真分析,可为秸秆还田机具旋耕部件优化设计提供参考。

秸秆还田联合稻田养萍对水稻产量、品质及氮素利用率的影响

秸秆还田在提高水稻产量和土壤肥力方面具有巨大潜力。然而,在水稻生长初期,秸秆的掺入可能会导致微生物的氮固定,从而抑制水稻的生长和对氮素的吸收。具有高效固氮能力的红萍可以作为优质绿肥放养于稻田,能提供氮素来满足水稻生长的需要,可以缓解秸秆还田造成的氮缺乏。为明确秸秆还田联合稻田养萍对水稻谷物产量、氮肥利用效率和谷物品质的影响,田间试验设置了5个处理[不施肥(CK)、常规施用化肥(F)、常规施用化肥+秸秆还田(FS)、常规施用化肥+稻田养萍(FA)、常规施用化肥+秸秆还田+稻田养萍(FSA)]。结果表明:FS处理水稻产量、氮素吸收量、氮肥利用率、糙米率、精米率、垩白粒率、垩白度、直链淀粉含量、蛋白质含量及镁、铁和锌含量均与F处理差异不显著,钙含量显著低于F处理(P<0.05);FA处理糙米率、精米率、蛋白质含量、镁和铁含量与F处理差异不显著,水稻产量、氮素吸收量、氮肥表观利用率、垩白粒率、垩白度显著高于F处理(P<0.05),直链淀粉含量、钙含量和锌含量显著低于F处理(P<0.05);FSA处理蛋白质、钙、镁、铁和锌含量与F处理差异不显著,水稻产量、氮素吸收量、氮肥农学利用率、氮肥表观利用率、垩白粒率、垩白度显著高于F处理(P<0.05),直链淀粉含量、糙米率和精米率显著低于F处理(P<0.05)。综上所述,秸秆还田联合套养红萍共作能显著提高水稻产量和氮肥利用效率,且未降低稻米的营养品质,是一项有潜力的南方稻田耕作措施。

小龙虾扰动下水稻秸秆腐解及养分释放和表面结构变化特征

为探究持续泡水条件下小龙虾参与水稻秸秆腐解过程与特征,完善稻虾模式水稻秸秆还田技术、实现秸秆资源的高效利用及农田可持续发展,采用自制尼龙网箱法,在稻虾环沟模式的养殖沟内,以不养虾为对照,模拟研究小龙虾扰动下水稻秸秆的腐解特性、养分释放特征及其表面微观结构变化特点。结果显示,无论是否有小龙虾参与,水稻秸秆各时段平均腐解率表现出快—慢—快—慢—快的特点;150d及以前,有虾处理与无虾处理各时段腐解量、累计腐解率和各时段平均腐解率差异均不显著,180d及以后各指标均表现为有虾处理显著高于无虾处理,至210d时,有虾处理水稻秸秆累计腐解率达85.67%,比无虾处理高出12.35百分点。秸秆养分累积释放率均表现为K>P>N;150 d及以后,有虾处理N累积释放率表现出高于无虾处理的趋势,180 d及以上,有虾处理P累积释放率和总养分累积释放率表现出高于无虾处理的趋势,至210 d,有虾处理K累积释放率表现出高于无虾处理的趋势。120d及以后,有虾处理的秸秆表面结构受破坏程度明显大于无虾处理。结果表明,稻虾环沟模式下,小龙虾扰动能增加中后期水稻秸秆表面微观结构的受破坏程度,促进后期水稻秸秆腐解和养分释放。

秸秆全量还田下施氮量对秸秆降解及相关胞外酶活性的影响

该试验采用尼龙网袋原位培养法,研究了冷凉区稻田秸秆全量还田下不同施氮水平(110、120、130、140、150 kg·hm^(-2))的水稻秸秆降解特征以及相关胞外酶活性变化特征。结果表明:在秸秆全量还田但施氮量不同的条件下,水稻秸秆在还田前期(0~20 d)和中后期(71~104 d)的降解率较快,此时秸秆残余物中可溶物质的占比大幅度减少,木质素等物质含量在秸秆残余物中的占比增加;在东北冷凉区水稻生育期内,0~15㎝还田秸秆平均降解率约为55%,15~30㎝还田秸秆平均降解率约为50%;与碳相关胞外酶(αG、βG、CBH、βX)活性普遍高于其他功能胞外酶,且秸秆降解胞外酶活性普遍在中后期(71~104 d)升高。研究表明东北冷凉区水稻秸秆全量条件下,施氮量140kg·hm^(-2)时秸秆降解率的综合效应最好,最佳秸秆还田深度为0~15 cm。

夏季闲置大棚利用杏鲍菇菌渣栽培草菇技术

利用夏秋季蔬菜大棚空闲期,以杏鲍菇菌渣90%、干稻草10%为原料栽培草菇,每667 m2大棚产草菇约700 kg,按照上海批发市场20元/kg收购价计,除去成本,净产值约9700元,既提高了蔬菜大棚棚歇期土地利用率,草菇种植后菌渣直接还田还可改良土壤,减少化肥使用,是一种实现农业废弃物循环利用、经济和生态效益显著的绿色种植模式。从设施选择、季节安排、品种选择、培养料制作、铺料播种、覆膜、覆土、发菌管理、出菇管理、病虫害防控等方面详述该套技术。

外源秸秆对污染土壤氧化还原过程水分散性胶体态重金属的影响

土壤胶体尤其是水分散性胶体,作为一种重要的污染物载体,在重金属吸附、迁移以及生物吸收过程起着重要作用。通过土壤培养试验探讨了外源添加水稻秸秆在氧化还原波动条件下如何影响土壤液相中及水分散性胶体中重金属的分布。结果表明,外源秸秆增加厌氧过程液相中溶解性有机碳(DOC)、砷(As)、铁(Fe)、锰(Mn)、钙(Ca)、钾(K)、硅(Si)、铝(Al)、镁(Mg)等浓度,降低了厌氧过程氧化还原电位(Eh)及铜(Cu)、铅(Pb)等浓度,提高了好氧过程Pb浓度。利用非对称流场流分馏-紫外可见-电感耦合等离子体-质谱联用技术(AF4-UV-ICP-MS),测得水分散性胶体颗粒主要分布在0.3~3 kDa、3~40 kDa和130 kDa~450 nm三个粒径范围,各粒径颗粒的组成有所差异,主要含有机质、无机黏土矿物和铁矿物等。外源秸秆促进液相中Fe和As由胶体态向溶解态转化,促进镉(Cd)和Cu由溶解态向胶体态转化。本研究有助于揭示农业活动影响重金属迁移转化及有效性的界面机制。

紫云英压青结合稻秸还田对水稻的节肥增效作用

【目的】紫云英压青结合稻秸还田是降低化肥用量、提高肥料利用率的绿色有效措施。在福建灰(黄)泥田多地开展田间试验,以验证该措施的有效性。【方法】田间试验分别在福建沙县、顺昌县、浦城县进行,沙县供试水稻为头茬再生稻,顺昌和浦城为单季稻。所有试验均设置5个处理:不施肥(CK)、100%常规化肥(100%CF)、80%常规化肥(80%CF)、种植翻压紫云英+80%常规化肥(CMV+80%CF)、稻秸还田+种植翻压紫云英+80%常规化肥(RS+CMV+80%CF)。在水稻成熟期,调查产量和产量经济性状,分析氮磷钾养分积累量,并计算水稻产量的变异系数和可持续指数。【结果】与100%CF处理相比,CMV+80%CF和RS+CMV+80%CF处理三地稻谷平均产量和稻秸平均产量增加不显著,但在沙县稻秸产量显著增加33.7%和26.1%。100%CF处理对产量的贡献率较80%CF处理增加了2.74个百分点;CMV+80%CF、RS+CMV+80%CF处理对水稻产量的贡献率较80%CF处理分别提高了7.73%、11.30%,三地RS+CMV+80%CF处理稻谷平均产量比CMV+80%CF处理提高3.9%。各处理间水稻产量变异系数表现为RS+CMV+80%CFCMV+80%CF>100%CF>80%CF,翻压紫云英、紫云英与稻秸联合还田均有利于水稻持续性高产稳产,且紫云英与稻秸联合还田的效果明显高于紫云英单独翻压。翻压紫云英、紫云英与稻秸联合还田均有利于水稻氮、磷、钾养分的累积,与100%CF处理相比,CMV+80%CF处理的平均氮、磷、钾养分回收率分别增加了19.1、20.1、29.5个百分点,RS+CMV+CMV+80%CF处理分别增加了19.3、8.8、30.6个百分点,RS+CMV+80%CF处理的氮、钾养分回收率高于CMV+80%CF处理。RS+CMV+80%CF处理的氮肥农学利用率和氮肥偏生产力最大,较100%CF处理分别增加了76.38%和8.99%。【结论】无论再生稻还是单季稻,在减施化肥用量20%的条件下,紫云英压青结合稻秸还田有利于水稻稳产和产量的可持续性,同时提高养分回收率,增强节肥增效作用,可作为灰黄泥田水稻绿色高效生产的管理制度。

秸秆还田与氮肥施用对稻田温室气体排放的影响

秸秆还田与氮肥施用是农田生态系统中碳氮元素的两大主要补给途径,其在调控稻田甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放以及水稻产量方面具有重要作用。以往的研究主要关注秸秆还田或氮肥施用单因素对稻田温室气体排放的影响,而双因素互作对甲烷和氧化亚氮排放的影响尚未明确。同时,在秸秆还田条件下如何进行合理的氮肥施用鲜有深入研究。本研究基于3个氮肥处理(0、180、360 kg N/hm^(2))和3个秸秆还田处理(0、2.25、3.75 t/hm^(2))进行多年水稻田间定位试验,研究结果表明:CH_(4)季节累积排放随秸秆还田量增加而增加,与施氮量无显著正相关关系;N_(2)O季节累积排放随施氮量增加而增加,与秸秆还田量无显著正相关关系;秸秆还田对于产量的影响具有不确定性,两年均在秸秆不还田+不施氮处理(S0N0)出现最低产量,2021与2022年最低产量分别为5740.64和4903.75 kg/hm^(2)。2021与2022年最高产量分别在秸秆不还田+高氮(S0N_(2))和高量秸秆还田+高氮(S2N_(2))出现,分别为10938.48和10384.83 kg/hm^(2)。同时,本研究发现在低量秸秆还田条件下,在碳足迹(CF, Carbon Footprint)方面,施氮量为251 kg N/hm^(2)时碳足迹达到最低点,为1.01 kg C/kg;而在生态经济净收益(NEEB, Net Ecosystem Economic Benefits)方面,施氮量为294 kg N/hm^(2)时生态经济净收益达到最高点,为11778.15元/hm^(2)。为协同生态经济净收益与碳排放,在低量秸秆还田(S1)下,配合251—294 kg N/hm^(2)的施氮量为最优施肥方案。研究结果为指导稻田温室气体减排、实现稻田碳中和以及农田管理提供了理论支撑,为实现水稻的高产稳产与低碳生产科学依据。

2BFGK-12型稻茬麦集秸旋耕施肥播种机设计与试验

针对长江中下游稻麦轮作区小麦播种作业时,存在抢季节耕种农机配套性差、土壤黏重以及秸秆还田难等问题,创制“稻茬麦秸秆行间集覆还田宽窄行种植”技术模式,此模式具有行间集秸、条带旋耕、集中施肥、洁区播种以及对行镇压等技术特征,通过建立秸秆行间集覆运动的力学模型,设计绞龙式秸秆行间集秸装置、开沟旋耕一体式装置、集中施肥装置、浮动覆土板以及对行镇压器等关键部件,研制一种稻茬麦洁区旋耕施肥播种机。田间试验结果表明,秸秆行间集覆还田与宽窄行种植结合有效提高稻茬麦种床整地质量,洁区洁净度87.69%,小麦窄行平均行距为148 mm,宽行行距平均为304 mm,行距变异系数为5.36%,平均播深为33 mm,播深合格率为95.76%,晾籽率为0.98%,碎土率为86.01%。施肥方式为耕前集中施肥,平均施肥深度为65 mm,施肥深度合格率为94.63%,均满足国家标准。厢沟平均深度为175 mm,沟面宽度为198 mm,满足排水要求。试验田实际产量为8 059.2 kg/hm^(2),高出平均产量20%以上,油耗较对比机型降低31.24%。为稻茬麦绿色低碳保护性耕作技术模式提供农机支撑,促进农机农艺高效快速融合。

稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷素生物有效性的影响

为明确稻秆生物炭添加对红壤性水稻土磷生物有效性组分的影响,基于水稻种植的盆栽试验,采用模拟生物活化的磷素分析方法(BBP法),分析了生物炭在不施加(CK)、施加一年(B1)和两年(B2)条件下,不同水稻生育期稻田土壤中可溶性磷(CaCl_(2)-P)、易被酶矿化的有机磷(Enzyme-P)、易被有机酸活化释放的磷(Citrate-P)和潜在无机磷(HCl-P)4个组分磷与全磷(TP)、有效磷(Bray-P)及磷素活化系数(PAC)的变化差异和影响因素。研究表明:与CK相比,B1处理的稻田土壤TP、Bray-P及BBP磷组分均无显著变化;B2处理稻田土壤TP、Bray-P、Citrate-P和HCl-P含量均显著增加,而CaCl_(2)-P、Enzyme-P含量无显著变化。随着水稻生育期的延长,各处理HCl-P/TP均显著上升;B2处理下CaCl_(2)-P/TP与Enzyme-P/TP均显著上升。相关分析表明:生物炭添加后稻田土壤Bray-P、TP与土壤pH显著正相关;CaCl_(2)-P与HCl-P、TP显著正相关,与土壤有效铁呈显著负相关;Citrate-P与TP、HCl-P极显著正相关,与Enzyme-P、pH显著正相关,与土壤有效铝极显著负相关。稻秆生物炭通过影响稻田土壤pH、有效铁和有效铝含量,间接地调控且显著增加了红壤性稻田土壤中TP、Bray-P、PAC及生物有效磷组分含量,稻秆生物炭的合理施用有利于农田生态环境保护和土壤磷素有效性的提升。

水稻秸秆生物炭对土壤理化性质及不同形态硫含量的影响

以不同炭化温度下制备的水稻秸秆生物炭(BC300和BC600)为对象,通过厌氧培育实验,考察了生物炭对土壤pH、电导率(EC)、土壤有机质(SOM)含量、酶活性、总硫(TS)含量和不同形态S含量的影响。实验结果表明:随生物炭添加量的增加,土壤pH和EC逐渐增大;添加生物炭后,初始阶段,SOM含量均增加,培养15周后,添加BC300的土壤中SOM含量增加,添加BC600的土壤中SOM含量有所降低;生物炭对土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性具有一定的抑制作用;添加生物炭后,土壤中TS含量明显提高;初始阶段,随着生物炭添加量的增大,土壤中水溶性S含量明显增加、吸附性S和盐酸可溶性S的含量有所降低,培养15周后,土壤中水溶性S含量明显降低,吸附性S含量略有降低,盐酸可溶性S含量明显升高。

不同腐熟剂对麦秸腐解率与稻田水环境的影响

为探明麦秸还田条件下施用腐熟剂对秸秆腐解效果、稻田水环境风险的影响,选用4种腐熟剂(标识为DA1、DA2、DA3和DA4)进行水稻季麦秸腐解试验。结果表明,施用4种腐熟剂均加快还田后4周内秸秆腐解速度,其中,还田后2周为麦秸快速腐解期,且腐熟剂DA3和DA4促进麦秸腐解的效果更佳,腐解率达36.5%~37.4%,较麦秸还田无腐熟剂处理(CFS)增加了5.1~6.0个百分点。与CFS处理相比,4种腐熟剂处理提高了麦秸还田后3周内田面水化学需氧量(COD)及氮磷含量,增加了水稻生长初期的水环境风险。其中,DA2、DA3和DA4这3种腐熟剂处理后3周内田面水环境风险相对较高,而DA1与CFS处理间水环境风险差异不显著。可见,稻田施用腐熟剂会加速麦秸腐解,同时会增加水稻生长初期的水环境风险,建议南方水网区水稻季谨慎施用腐熟剂。

不同秸秆还田方式对烟稻轮作土壤细菌群落多样性和结构的影响

为探究不同秸秆(烟秆和稻秸)还田方式下烟稻轮作土壤细菌多样性和群落组成的变化特征及其影响因子,设置对照(CK)、改良剂(BP)、烟秆/稻秸直接还田(S0)、烟秆/稻秸-牛粪堆腐物还田(S1)、烟秆/稻秸-菜籽饼堆腐物还田(S2)以及还田物与改良剂配施(S0BP、S1BP、S2BP)处理进行烟草-水稻轮作盆栽试验,采用16S rRNA高通量测序技术对土壤细菌群落结构组成进行分析。结果表明:秸秆直接还田与秸秆还田配施改良剂还田能有效改善土壤理化性质;秸秆还田配施改良剂显著提高了细菌群落丰度,S1BP处理的细菌群落丰度最高;各处理对土壤细菌群落多样性指数没有显著影响。土壤中优势菌门是变形菌门(Proteobacteria,16.42%~26.01%)、绿弯菌门(Chloroflexi,15.62%~20.46%)、酸杆菌门(Acidobacteriota,8.71%~15.86%)、放线菌门(Actinobacteriota,7.08%~11.47%)和厚壁菌门(Firmicutes,7.29%~11.74%)。秸秆还田显著提高了变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度;与秸秆还田相比,秸秆还田配施改良剂显著提高了拟杆菌门(Bacteroidota)和脱硫杆菌门(Desulfobacterota)的相对丰度,显著降低了酸杆菌门(Acidobacteriota)和放线菌门(Actinobacteriota)的相对丰度。进一步的冗余分析和聚类热图分析表明,土壤pH、最小持水量、孔隙度、速效钾含量、溶解性有机碳含量、微生物生物量碳含量与脱硫杆菌门(Desulfobacterota)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度呈正相关关系,与硝化螺旋杆菌门(Nitrospirota)、放线菌门(Actinobacteriota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和装甲菌门(Armatimonadota)相对丰度呈负相关关系,是影响土壤细菌群落结构的主要环境因子。研究表明,烟草和水稻秸秆直接还田及其与改良剂配施还田均可改善土壤理化性质,并有利于提高土壤细菌群落的丰度。