山西省化肥投入区域分异及环境风险评价

基于1985—2017年化肥施用量和作物播种面积,采用化肥施用环境风险评价模型,探讨了山西省化肥施用及环境风险的时空变化特征。结果表明,山西省化肥施用总量在1985—2017年间整体呈增加趋势,2017年山西省化肥施用强度为285.14 kg·hm^(-2),大多数地区农田化肥投入过量;其基本趋势是从晋北到晋南逐步增加,晋西北投入少、晋东南投入高。总化肥施用强度极值比为2.4,氮肥、磷肥和钾肥的极值比分别是1.9、2.7和3.4。全省11个地市氮磷钾投入比例是1:0.69:0.62,不尽合理。山西省2017年化肥施用环境总风险指数为0.52,呈低度环境风险;氮、磷、钾肥施用的环境风险指数分别为0.50、0.58和0.55。氮肥施用的环境风险处于安全状态;磷肥的环境风险区域集中在晋东南和晋中地区,钾肥的环境风险区域集中在晋东南和运城地区,均呈现中度、严重风险程度并有成片聚集特征。研究结果有利于调控山西农田施肥合理分布并进行分区指导,制定不同施肥方案,协调粮食增产和生态保护间的关系,为防治农业面源污染提供决策参考。

山西省农田土壤肥力现状及近10年变化特征

明确山西省农业生产中土壤肥力的变化特征以及当前土壤肥力水平,为更好地管理山西省不同区域农田土壤资源和培肥改良土壤提供依据。基于中国科学院重要创新方向性项目,在山西省设置75个农田土壤质量演变定位监测点,于2007和2017年对山西省农田土壤pH值、有机质、全氮、有效磷及速效钾含量数据进行分析,总结山西省农田土壤肥力现状及近10年变化特征。结果表明:(1)2017年山西省农田土壤pH值平均为8.32,有机质含量平均为18.72 g·kg^(-1),全氮含量平均为1.07 g·kg^(-1),有效磷含量平均为14.51 mg·kg^(-1),速效钾含量平均为184.81 mg·kg^(-1)。(2)山西省不同地区土壤肥力存在显著差异,pH值南低北高,有机质含量由中部向四周逐渐降低,全氮和速效钾含量南高北低,有效磷含量中部地区低于其他地区。(3)与2007年相比,2017年山西省农田土壤有机质含量有所增加,全氮和速效钾含量大幅提高,pH值和有效磷含量略有降低,但在不同地区间土壤肥力变化有所差异。晋南、晋中地区有机质呈增加趋势,而晋东南、晋西北地区则呈下降趋势;晋中、晋西北地区有效磷含量下降明显,而晋北、晋东南地区则显著上升。可见,在山西省目前的农业生产中,应增施有机肥,推广秸秆还田,化肥施用上根据不同地区采取平衡施氮、稳钾、因地补磷的施用原则,以实现山西省农田土壤肥力与生产能力同步稳定提升。

山西省畜禽养殖粪尿及养分含量时空分布特征

根据迄今为止有记载的1987—2019年山西省畜牧业统计年鉴数据,从畜禽养殖数量规模及产污情况等方面简述山西省畜禽养殖业近年来的发展,采用排泄系数法估算畜禽粪尿产生量及其主要污染物含量的变化,分析了山西省不同种类畜禽养殖粪尿养分时空格局及演化特征。结果表明,近30 a来,山西省畜禽养殖规模整体呈现阶段性上升趋势,分为1987—1996年全面发展期、1997—2006年结构调整期、2007—2014年发展方式转变期和2015年之后恢复增长期这4个时期;2007—2019年间,空间上由原来的南北高中间少变化为各地市分布均匀,太原市、阳泉市畜牧业不发达,畜禽养殖规模整体较小;将牛、家禽的养殖数量折算为猪当量后,山西省近30 a来牛的占比呈下降趋势,从63.8%降至31.4%,猪、家禽占比呈缓慢上升趋势;1987—2006年间,山西省畜禽养殖粪尿产生量年均达到3000.47万t,2007—2019年间,年均仅为2030.79万t,且近30 a来牛粪产生量最大;全省畜禽粪尿中COD、BOD、NH_(3)-N、TN、TP含量年际变化趋势同畜禽养殖规模相似,全省畜禽粪尿中COD产生量均保持最高,年平均产生量64.3万t,占污染物产生总量的45.3%;TP产生量最低,平均仅占总量的2.5%;太原市、阳泉市由于畜牧业不发达,畜禽粪尿中养分产生量最低。运城市畜禽养殖业发展迅速,在推进产业结构调整时应侧重生猪和家禽的养殖总量及粪污控制工作。

山西典型旱地玉米产量及水分利用效率对长期不同施肥模式的响应

为明确旱地玉米产量和水分利用效率对长期不同施肥措施的响应,有效指导旱地合理施肥,在山西寿阳半湿润偏旱区开展30 a长期定位施肥试验,设4个单施氮磷化肥处理(N_(1)P_(1)M_(0),N 2 P_(2)M_(0),N_(3)P_(3)M_(0),N_(4)P_(4)M 0)、3个氮磷化肥和有机肥配施处理(N_(2)P_(1)M_(1),N_(4)P_(2)M_(2),N_(3)P_(2)M_(3))、1个单施有机肥处理(N_(0)P_(0)M_(6)),以不施肥(N_(0)P_(0)M_(0))为对照,分析了近3年(2019—2021年)玉米产量及其构成、玉米水分利用效率及其地力贡献率的变化特征。结果表明:随着肥料投入量的增加,不同降水年型下,单施氮磷化肥处理玉米产量及其构成因素(穗数、穗粒数及百粒重)均为先增加后降低的趋势,其中,N_(2)P_(2)M_(0)处理表现最优,即氮、磷施用量分别为120 kg·hm^(-2)和75 kg·hm^(-2)。与单施化肥相比,有机无机肥配施处理玉米平均增产32.7%,产量变异系数下降了6.1%。水分利用效率对施肥措施的响应与玉米产量表现出相同的趋势,与单施化肥相比,有机无机肥配施处理水分利用效率增加33.0%。水分利用效率与玉米产量和土壤有机质含量呈显著正相关关系,与生育期耗水量呈极显著负相关关系。当土壤有机质含量大于25 g·kg^(-1)时,水分利用效率的地力贡献力降低。综上可知,有机无机肥配施可以提高水分利用效率,保障玉米高产稳产,是山西旱地玉米最佳施肥模式。

长期不同施肥对褐土持水性质的影响

为了评价长期不同施肥对褐土土壤物理性状和土壤持水性质的影响,依托山西省寿阳旱地农业生态系统国家野外科学观测研究站长期进行氮磷肥与有机肥配合施用定点定位试验的褐土农田,设置不施肥(CK)、单施氮磷肥(NP)、氮磷肥与有机肥配施(NPM)和单施高量有机肥(M)等4个处理,并测定其土壤容重、孔隙度、紧实度、饱和导水率以及土壤水分特征曲线等指标。结果表明,与CK相比,NPM和M处理显著降低了土壤容重和紧实度,提高了土壤孔隙度和饱和导水率,同时水分累计入渗量也分别提高了20.00%和47.62%;土壤水分特征曲线表明,不同处理土壤持水能力从高到低为M>NPM>NP>CK;Van Genuchten模型拟合结果表明,M处理下田间饱和含水量(θs)和剩余含水量(θr)均最高,而CK最低。与CK相比,NPM和M处理田间持水率分别提高了11.97%和40.27%,土壤有效含水率分别提高了15.11%和21.35%。综上,长期施用高量有机肥(M)以及氮磷肥与有机肥配施(NPM)配合施用可以提高土壤持水能力,是褐土区较为适宜的施肥措施。

地膜覆盖麦田土壤有机碳矿化特征及其温度敏感性

【目的】明确旱地土壤有机碳矿化对地膜长期覆盖的响应及有机碳矿化的温度敏感性,进而深入理解土壤有机碳的转化与稳定机制,为旱地土壤培肥和作物增产提供理论支撑。【方法】在黄土高原东南部2012年开始的旱地小麦田间地膜覆盖试验的基础上,采集不同覆盖栽培模式(常规施肥(不覆膜)、测控施肥(不覆膜)、垄膜沟播(覆膜)、平膜穴播(覆膜))试验的0—20 cm土层土壤样品,采用不同温度(15、25和35℃)进行室内有机碳矿化培养实验。在培养后的第1、3、5、7、14、21、28、35和42天运用碱液吸收法测定土壤有机碳矿化速率,结合双库指数模型拟合土壤活性和惰性有机碳库的容量及其分解速率,研究地膜覆盖对土壤有机碳矿化特征的影响及有机碳矿化对温度变化的响应规律。【结果】温度升高显著提高了土壤有机碳矿化速率、累积矿化量和惰性有机碳库(Cs)的矿化量,但是显著降低了温度敏感性系数(Q_(10))和活化能(Ea)。25℃和35℃时土壤有机碳矿化速率和累积矿化量均无显著差异,分别为15℃时的2倍,Cs的矿化量分别较15℃时提高了93.4%和105.3%。但是Q_(10)(25-35℃)比Q_(10)(15-25℃)降低了19.3%,Ea(25-35℃)比Ea(15-25℃)同步降低了68.0%。地膜覆盖显著提高了土壤有机碳累积矿化量、Q_(10)、Ea以及Cs的矿化量。同常规施肥相比,垄膜沟播和平膜穴播均显著提高了土壤有机碳累积矿化量,增幅分别为26.5%—38.6%(25℃)和27.8%—64.4%(35℃),且以平膜穴播提升幅度最大;平膜穴播处理亦显著提高了Q_(10)和Ea,其中Q_(10)增幅分别为28.5%(15—25℃)和25.8%(25—35℃),Ea增幅分别为93.4%和193.1%;平膜穴播处理还显著提高了Cs的矿化量,增幅达115.8%—2208.2%。【结论】黄土高原旱地麦田土壤上地膜覆盖加速了土壤有机碳矿化,尤其是平膜穴播,主要通过增加惰性有机碳库的矿化,进而显著提高了土壤有机碳累积矿化量及其温度敏感性。

长期有机/无机肥配施对褐土细菌群落及抗生素抗性基因赋存的影响

为探明长期有机/无机肥配施对土壤细菌及抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,采集5个有机/无机肥配施处理(N_(0)P_(0)M_(0),N_(2)P_(1)M_(1),N 4 P_(2)M_(2),N_(3)P_(2)M_(3)和N_(0)P_(0)M_(6))0~20 cm土层土壤样品,采用宏基因组测序技术研究有机/无机肥配施条件下褐土中细菌群落和抗生素抗性基因的差异。结果表明:长期有机/无机肥配施显著改变了土壤细菌及抗生素抗性基因的多样性,细菌优势门为变形菌门、酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门和绿弯菌门。不同处理土壤共同抗性基因亚型有256个,土壤特有抗生素抗性基因亚型随施肥量的增加均呈现先增加后降低的趋势,且在N_(3)P_(2)M_(3)处理中达到最高。土壤中丰度较高的抗生素抗性基因种类有大环内酯类、多药类、万古霉素类、四环素类、氯霉素类,其中含量最高的抗性基因亚型为MacB、BcrA、MexW、MexF和pbp_(1)a。皮尔森相关性分析表明:土壤理化性质直接或间接地影响着细菌群落及ARGs的组成和变异,冗余分析进一步表明,抗生素抗性基因的变化受细菌群落结构的影响。抗生素抗性基因已经成为威胁人类健康的潜在污染物,农业生产中施用畜禽粪污时应充分腐熟并与化肥配合施用,以保障生态环境安全。

长期秸秆还田对旱地玉米土壤有机碳及碳库管理指数的影响

以山西省晋中市寿阳县长期玉米种植区褐土为研究对象,探讨秸秆还田方式对土壤有机碳、土壤活性有机碳组分和土壤碳库管理指数的影响,以期为北方旱地褐土培肥、提高土壤质量提供理论依据。基于连续30年(1992—2021年)秸秆还田长期定位试验,按照等碳量秸秆还田,设置4个处理[秸秆覆盖还田(SM)、秸秆粉碎直接还田(SC)、秸秆过腹还田(CM)、秸秆不还田(CK)]进行分析。结果表明:(1)CM处理的土壤总有机碳含量较SM、SC显著提高了29.23%、35.72%。(2)CM处理的土壤活性有机碳含量较CK显著提高了77.72%,且与SM、SC差异显著;SM、SC、CM处理的土壤微生物量碳含量较CK分别显著提高了26.39%、43.51%、70.83%;SM、SC、CM处理的土壤可溶性有机碳含量较CK分别显著提高了4.32%、31.47%、60.00%。(3)SM、SC、CM、CK间的土壤活性有机碳效率无显著差异,SC处理的土壤微生物量碳有效率和可溶性有机碳有效率较CK分别显著提高了28.04%、17.10%,SM处理的土壤可溶性有机碳有效率较CK显著降低了11.48%,CM对于土壤碳素效率无明显提升效果。(4)CM处理的土壤碳库管理指数较SM、SC显著增加了138.89%、72.32%。秸秆过腹还田能够显著提高北方旱地褐土肥力,增加土壤碳库管理指数,改善土壤质量,是最优的还田方式。

生物炭基复合材料对镉污染土壤理化性状和小白菜生长的影响

采用盆栽试验研究了生物炭基复合材料(MPC-BC)不同添加量(质量比1%、3%、5%,记为T1、T2、T3处理)对土壤理化性质、镉(Cd)形态转化以及小白菜生长、生理特性及Cd吸收的影响。结果表明:添加MPC-BC能显著促进Cd胁迫下小白菜的生长,与不添加MPC-BC(CK)比,小白菜株高、地上和地下部生物量显著增加,T3处理增加最多,分别较CK提升78.11%、137.72%和60.64%;随着MPC-BC施入量增多,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性先升高后降低,丙二醛(MDA)含量显著降低,T2处理小白菜叶片SOD、POD和CAT活性最高;小白菜中Cd含量随MPC-BC施用量增加而减少。添加MPC-BC处理土壤pH降低0.13~0.42个pH单位,土壤电导率增加了6.92%~137.6%,土壤全氮、速效钾、有机质含量和阳离子交换量升高,但土壤有效磷含量降低。添加MPC-BC可有效降低土壤中有效态Cd含量,同时促进弱酸提取态Cd和可还原态Cd向残渣态Cd转化。因此,复合材料能有效地固定污染土壤中的Cd,缓解Cd胁迫对作物的伤害,本试验条件下配施3%的MPC-BC修复效果最佳。

土壤氮添加对水曲柳和蒙古栎光合限制作用的影响

本文以试验地常年大气氮(N)沉降量(23 kg·ha^(−1)·year^(−1))为依据,设计了低度(LN,23 kg·ha^(−1)·year^(−1))、中度(MN,46 kg·ha^(−1)·year^(−1))和高度(HN,69 kg·ha^(−1)·year^(−1))3种氮添加水平以模拟大气氮沉降,以无氮添加处理为对照(CK),探究过度氮沉降对森林阔叶树种水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)和蒙古栎(Quercus mongolica Fish.ex Ledeb)的生理生态效应。结果显示:(1)两树种CO_(2)扩散性限制作用(即气孔限制lsc和叶肉限制lm)在氮添加后减弱,而后随氮量的增加先减弱后增强;其生化限制lb则在氮添加后增强,后随氮量增加先增强后减弱;(2)3种光合限制作用均在MN下达到最值,中度土壤氮添加量对植株光合的促进效应最高;(3)土壤氮添加期间植株光合能力的增强主要源于CO_(2)扩散性限制作用的减弱,而gsc变化(即lsc)为扩散性限制的主角作用因子;(4)3种光合限制作用(lsc、lm和lb)在不同生长期(7月和8月)均未表现出显著差异,表明lsc的光合主角限制“角色”无季节性差异;(5)一定范围内的土壤氮添加不会对植株的水分利用潜力产生显著影响。

生物可降解地膜的应用效果及存在问题

地膜覆盖栽培技术在给农业生产带来增产、增收的同时,由于对聚烯烃塑料地膜的长期使用,回收率不高等问题的存在,使其积存土壤中,造成严重的污染问题。在地膜残留严重的区域,土壤结构受到严重破坏,耕地质量下降,农业操作受阻,作物的出苗、营养吸收及根系生长发育受到限制。生物降解地膜在自然环境条件下可被细菌、真菌和放线菌等微生物降解,最终分解成CO_(2)和H_(2)O,不仅对土壤无污染而且对农作物的生长发育有促进作用,成为解决白色污染问题的有效途径之一。对生物降解地膜的不断深入研究,表明其对土壤环境及农作物产量等均有不同程度的影响,这些影响在不同区域和作物上存在较大的差异性,无法简单通过一项或者几项试验直接得出生物可降解地膜较塑料地膜PE优秀的结论。本文通过综述近年来有关生物可降解地膜对土壤环境和农作物生长发育及产量影响研究的结果,比较使用生物可降解地膜(BM)和塑料地膜(PE)处理后的各种实验效果,分析其优劣性并对生物可降解地膜性能的改进提出建议,以期不断完善生物可降解地膜的性能,实现农业科技的可持续发展。总结分析表明,(1)生物可降解地膜可以提高土壤温度和湿度,满足作物生长前期所需,加快出苗,缩短生长周期,同时对土壤有机质、有效氮和土壤酶活性等产生有益的影响,提高土壤养分含量。在微生物方面,生物可降解地膜可以促进土壤微生物含量和土壤呼吸速率的增长。同时,生物降解地膜具有较PE地膜优秀的减草能力,其中以黑色生物可降解地膜效果最佳,能够有效减少田间杂草数量,保证作物所需营养的供给。(2)在农作物方面,生物可降解地膜能在玉米生育前期和中期促进玉米生长,缩短生育时期,并提高产量。覆盖生物可降解地膜处理的棉花籽棉产量与PE地膜处理无显著差异,覆膜处理较裸地在产量上有显著提升。生物可降解地膜处理的马铃薯在生长前期因为土壤温度增加导致发芽更快,显著缩短生育周期,提早上市,并且较PE地膜和裸地能显著提高产量,其中黑色生物可降解地膜效果最明显。对于谷子作物,覆盖生物可降解地膜处理下的产量与PE地膜处理无显著差异,覆膜处理在产量上较裸地处理均有显著提升。而对于生长周期较短的番茄、茄子和甜菜等蔬菜作物,生物可降解地膜能够长时间发挥保温增墒的作用,促进作物快速生长,最终产量与覆盖PE地膜处理无明显差异甚至有小幅提升,且较裸地处理有显著提升。(3)提出生物可降解地膜现存的不同成分对土壤及农作物的影响问题、降解可控问题和成本问题,如降解速度难以控制、生物可降解地膜不完全降解导致的环境问题、技术成熟度不高以及价格较高的问题,同时对今后的研究发展方向提出建议,对生物可降解原料进行改性创新,降低成本,并对生物可降解地膜的降解机理进行调控,加强生物降解地膜的原材料、配方和生产工艺的研究,研发高性能、多功能化的生物可降解地膜,同时满足区域适用性和作物适用性的新型生物可降解地膜,为生物降解地膜向更多区域和更多作物种类的推广应用奠定理论基础。

菌渣基生物炭、磷矿粉、壳聚糖复配比筛选及复合材料对Cd2+的吸附特征

试验以菌渣基生物炭为主要原料,采用超声波振荡复配磷矿粉和壳聚糖,通过批量水吸附试验筛选出复合材料最佳质量比;并在此基础上,从材料添加量、溶液pH、吸附时间和Cd溶液初始质量浓度方面探究菌渣基生物炭和复合材料对Cd^(2+)吸附的影响。结果表明,菌渣基生物炭、磷矿粉和壳聚糖最佳质量比为7∶1∶2;不同Cd溶液质量浓度下,复合材料对Cd^(2+)的吸附率均高于菌渣基生物炭,随着Cd溶液初始质量浓度的增加,二者的吸附率差距逐渐增加;在pH值为7、100 mg/L Cd溶液中添加0.6 g复合材料与菌渣基生物炭时,二者对Cd^(2+)的吸附率相差最大;复合材料经过5次解析后吸附率均在65%左右;加入外源离子会抑制菌渣基生物炭和复合材料对Cd^(2+)的去除率,但对复合材料的抑制效果弱于菌渣基生物炭;当Cd溶液质量浓度为100 mg/L时,菌渣基生物炭和复合材料添加量为0.6 g,振荡240 min后吸附量分别达到3.859、6.310 mg/g;复合材料对Cd^(2+)的吸附过程与拟二级动力学和Langmuir模型拟合程度较高,以单层表面的化学吸附为主;升温能有效地提高复合材料和菌渣基生物炭对Cd^(2+)的吸附量。

长期不同施肥处理对高粱花后叶片衰老、抗氧化酶活性及产量的影响

高粱花后叶片缓慢衰老及持绿能提高高粱应对干旱等逆境胁迫能力,也与籽粒产量密切相关;在育种上已将叶片抗早衰性作为育种的优异性状以提高谷物产量及稳定性,栽培措施(包括施肥)也能够提高高粱花后叶片的抗早衰能力。为探明长期不同施肥处理对高粱花后叶片抗早衰性和叶片功能的影响,2020和2021年在大田条件下研究了长期单施氮磷钾化学肥料(NPK)、化学肥料结合有机肥(NPKM)、化学肥料结合有机肥和秸秆还田(NPKMS)、有机肥和秸秆还田(MS)和不施肥(CK)各处理对高粱花后叶面积变化、叶片SPAD值、单位叶面积氮累积量(SLN)、叶片抗氧化酶活性及籽粒产量等影响。结果表明,施肥提高了高粱花后持绿叶面积、SPAD值和SLN值;与NPK比较,NPKM、NPKMS和MS能够有效控制持绿叶面积的衰减,提高上中下3个部位叶片的SPAD值和SLN值,其中MS与NPK处理氮投入相当。施肥也提高了不同部位叶片的SOD、POD和CAT抗氧化酶活性,降低了MDA的含量;与NPK比较,NPKM、NPKMS和MS显著提高了SOD、POD和CAT抗氧化酶活性和降低了MDA的含量。与CK和NPK比较,NPKM、NPKMS和MS显著提高了单穗粒数而提高了高粱籽粒产量。为此,长期施用有机肥结合秸秆还田即能代替化肥,又能防止高粱叶片早衰提高高粱产量。

长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理:CK(不施肥)、N_(2)P_(1)M_(1)(N:120 kg·hm^(-2);P:37.5 kg·hm^(-2);牛粪:22500 kg·hm^(-2))、N_(4)P_(2)M_(2)(N:240 kg·hm^(-2);P:75 kg·hm^(-2);牛粪:45000 kg·hm^(-2))、N_(3)P_(2)M_(3)(N:180 kg·hm^(-2);P:75 kg·hm^(-2);牛粪:67500 kg·hm^(-2))和N_(0)P_(0)M_(6)(牛粪:135000 kg·hm^(-2)),采集玉米生长中期耕层(0~20 cm)土样,通过高通量实时荧光定量聚合酶链式反应,对土壤中的抗生素抗性基因(antibiotics resistance genes,ARGs)、可移动遗传元件及相关分类学基因等,共384个基因进行定量检测,分析其多样性及其与土壤理化因子的相关性。结果表明,随着牛粪施用量的增加,ARGs相关基因多样性逐渐增加,5个处理共有的ARGs相关基因亚型有64个,N_(0)P_(0)M_(6)处理特有ARGs相关基因亚型有21个,显著高于其他处理,各处理中含量最高的ARGs相关基因亚型为:AAC(6’)-Im、ANT(4’)-Ia、aadA5、AAC(3)-Via和copA;各处理中含量最高ARGs家族类型为氨基糖苷类、多药类、四环素类、氟喹诺酮类、大环内酯类-林可霉素类-链阳性霉素B类(MLSB)抗生素;不同处理间ARGs相关基因亚型的β-多样性差异显著,冗余分析表明,对ARGs差异影响最大的环境因子是pH、全氮和有机质。综上,畜禽粪肥还田虽然可以提升土壤肥力,促进作物生长,但同时也会造成ARGs的扩散和传播,今后的农业生产中需综合考虑环境生态效益,加大有机肥无害化处理力度,从而控制ARGs的环境风险。

太原市市售蔬菜营养成分分析与品质评价

根据蔬菜的农业生物学分类方法,选取太原市冬季居民常食的3个类别23种蔬菜共115个样品,对其品质、矿质元素含量及重金属含量进行分析、评价。结果表明,根菜类蔬菜维生素C平均含量最低,有机酸平均含量最高;叶菜类蔬菜的平均总糖和还原糖含量显著低于根菜类和果菜类蔬菜。在叶类菜蔬菜中结球甘蓝的还原糖和总糖含量最高,香菜中维生素C含量最高;不同类别蔬菜间铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)3种营养元素均存在显著差异,总体表现为叶菜类>根菜类>果菜类。3类蔬菜中硝酸盐平均含量表现为叶菜类>根菜类、果菜类,硝酸盐易在叶菜类蔬菜中富集,其中大白菜、油麦菜、油菜、茼蒿和香菜达到严重污染水平。此外,根菜类蔬菜中重金属铬(Cr)、铅(Pb)、砷(As)、汞(Hg)和镉(Cd)均未超标;除叶菜类蔬菜中的菠菜和果菜类长辣椒分别存在Cr和Cd含量超标现象外,其余蔬菜中重金属元素含量均在限量值范围内。研究结果可为后续蔬菜中营养品质的研究提供数据支撑,也为居民合理搭配营养提供科学依据。

黄芪对黑木耳活性成分及抗氧化特性的影响

对添加黄芪水提物进行深层发酵的黑木耳菌丝体的生长、活性物质含量和多种抗氧化特性进行研究。结果表明,培养液中黄芪水提物浓度为2.5 mg/mL~10.0 mg/mL时可促进黑木耳菌丝生长,在20.0 mg/mL~30.0 mg/mL时则抑制菌丝生长。添加5.0 mg/mL的黄芪水提物深层发酵后,黑木耳菌丝体中的活性成分含量和抗氧化活性显著增加,其胞外多糖、胞内多糖、总酚酸、总黄酮和总皂苷含量分别为对照组的1.88、1.24、2.65、1.61、1.85倍,DPPH自由基清除率、羟基自由基清除率、还原力和亚铁离子螯合率最高分别为对照组的2.27、1.38、1.58、1.97倍。

黄芪对白灵菇活性成分及抗氧化能力的影响

测定添加黄芪水提物深层发酵白灵菇(Pleurotus tuoliensis)菌丝体生长、活性物质含量及抗氧化活性变化。结果表明,培养基中黄芪水提物浓度为2.5 mg·mL^(-1)~10.0 mg·mL^(-1)时,对白灵菇菌丝体的生长有促进作用,浓度升至30.0 mg·mL^(-1)时,对菌丝体的生长有抑制作用。添加5.0 mg·mL^(-1)黄芪水提物深层发酵后,白灵菇菌丝体胞外多糖、胞内多糖、总酚酸、总黄酮和总皂苷含量分别为对照的1.82倍、1.53倍、1.46倍、2.27倍和3.15倍,白灵菇菌丝体的DPPH·清除率、羟基自由基清除率、还原力和亚铁离子螯合率最高分别达到对照的1.47倍、1.26倍、1.67倍和1.42倍,表明黄芪水提物可显著提升深层发酵白灵菇活性物质含量和抗氧化活性。

长期氮磷配施对褐土细菌多样性及土壤酶活性的影响

为探明不同氮磷化肥配施对土壤细菌群落结构和酶活性的影响,以山西寿阳褐土长期施肥定位试验为依托,选择5个施肥处理:CK(不施肥)、N_(1)P_(1)(N:60 kg·hm^(-2);P:37.5 kg·hm^(-2))、N_(2)P_(2)(N:120 kg·hm^(-2);P:75 kg·hm^(-2))、N_(3)P_(3)(N:180 kg·hm^(-2);P:112.5 kg·hm^(-2))和N_(4)P_(4)(N:240 kg·hm^(-2);P:150.0 kg·hm^(-2)),采集玉米收获后耕层(0~20 cm)土样,通过Illumina HiSeq高通量测序技术,对土壤细菌16S rRNA的V3-V4区进行测序;采用比色法测定土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性,分析细菌群落结构与土壤酶活性之间的相关性。结果表明,4个氮磷配施处理均提高了土壤养分及玉米产量。与CK相比,N1P1、N2P2、N3P3和N4P4处理中,碱解氮、有效磷、有机质及玉米产量的增加率分别为3.3%~60.9%,120.1%~862.6%,7.9%~18.4%和63.9%~86.1%。随着氮磷施用量的增加,细菌α-多样性在N1P1处理中达到最高,之后呈现下降趋势;β-多样性分析发现,不同氮磷配施显著影响细菌群落结构。RDA分析表明,土壤有效磷和全氮对细菌群落结构差异的贡献率最大。随着氮磷施用量的增加,脲酶活性逐渐升高,碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性呈现降低趋势。因此,化肥施用过量,不利于土壤中细菌多样性及土壤酶活性的维持和提高。

不同地膜覆盖对谷子土壤水热动态及酶活性的影响

为了探究不同覆膜措施下谷子的土壤水热动态及土壤酶活性变化特征,为实现旱地谷子的高产提供理论基础,于2020年在山西省朔州市红旗牧场设置普通地膜(PE)、生物降解型地膜(BP)、全生物降解型地膜(FB,自制)、不铺设地膜(LD,为对照)4个处理,研究不同类型地膜覆盖对土壤水热动态和酶活性的影响。结果表明,整个生育期不同土层的土壤含水量变化趋势为“S”型,当土层深度增加至200 cm以上时,变化趋于一致;PE处理对谷子整个生育期均有明显的增温效果,拔节期5~25 cm土层均温最高。3种覆膜处理均能显著提高土壤脲酶活性,作用大小表现为PE>BP>FB>LD;收获期FB处理碱性磷酸酶和蔗糖酶活性较LD处理分别低8.72%和14.30%;PE、BP处理碱性磷酸酶活性较LD处理分别高10.6%、22.2%,蔗糖酶活性分别高46.5%、30.9%。覆膜处理显著增加了谷子产量,平均增产32.48%,但覆膜处理间无显著性差异。从覆膜对水热动态、酶活性和产量等综合考虑,在谷子生产中,生物降解地膜具有替代PE的可行性,且FB在水分利用方面表现更优,同时可达到缓解地膜污染的效果。

米糠和菜籽饼对黄粉虫生长发育的影响

米糠和菜籽饼是农作物加工过程中的副产物,价格低廉但富含蛋白质、脂肪以及维生素等营养成分以及生理活性物质。为提高黄粉虫养殖效率和质量,将米糠和菜籽饼按不同比例加入麦麸中,以全麦麸为对照,麦麸和米糠(3∶2)为配方1,麦麸和菜籽饼(3∶2)为配方2,麦麸、米糠和菜籽饼(3∶1∶1)为配方3,在室温下饲喂黄粉虫幼虫。调查黄粉虫的体重、体长、干物质含量和死亡率等指标的变化规律,探究饲料中加入米糠和菜籽饼对黄粉虫幼虫生长发育的影响。结果表明,配方2黄粉虫幼虫的体重和体长增加率均为最高,干物质含量最低,但死亡率较高;配方3的平均蛹历期最长,达11.5 d,但和对照无显著差异。配方3和对照的黄粉虫在死亡率、干物质含量和蛹历期等方面都无显著差异,但成本相对较低,可以作为此类饲料的优选配方,但其配制比例仍有优化空间。