耕作方式和秸秆还田对华北地区农田土壤水稳性团聚体分布及稳定性的影响

本研究基于10年耕作措施的定位试验,利用湿筛法研究了不同耕作措施和秸秆还田条件下农田土壤水稳性团聚体的分布规律,并利用平均重量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）评价了不同处理水稳性团聚体的稳定性。研究结果表明,不同耕作措施处理的水稳性团聚体在0~10cm,10~20cm和20~30cm土层表现出不同的分布趋势,随着土层的加深,各处理水稳定团聚体的分布呈粒径逐渐减小、分布范围逐渐扩大趋势,0~10cm土层的水稳性团聚体多集中于2~5mm粒径范围,10~20cm土层水稳性团聚体多集中在0.5~5mm粒径范围,以0.5~1mm最多,而20~30mm,则广泛分布在0.25~5mm粒径范围。通过MWD和GMD值可以看出,免耕、耙耕和旋耕措施更能有效地保护表层（0~10cm）土壤水稳定团聚体的稳定性,常规耕作和深松处理则显著降低了20~30cm水稳性团聚体稳定性。秸秆还田显著增加了土壤有机碳（SOC）含量,且显著影响了土壤表层水稳性团聚体的稳定性。作用力分析结果表明,在0~10cm表层,秸秆作用在土壤表层显著影响了水稳定大团聚体的数量及其稳定性（P<0.001）,多元回归分析说明其与土壤有机碳含量达到了极显著水平（P<0.01）,且同时也受到来自耕作和秸秆交互效应的影响（P<0.01）;但在10~20cm土层,影响其数量分布的主要因素是不同的耕作措施及耕作和秸秆的交互效应（P<0.001）;而在20~30cm,耕作措施、秸秆和两者的交互效应共同对水稳性大团聚体数量产生重要的影响,但主要作用力来自耕作措施（P<0.001）和两者的交互效应（P<0.001）。免耕秸秆还田措施能显著提高土壤的水稳性团聚体的比例和稳定性。     

麦田套种玉米共生期农田生态环境特征及对夏玉米苗期生长的影响

以登海661、郑单958为试验材料,设置麦田套种和麦收后接茬直播两种不同种植方式对比试验,研究了麦田套种玉米共生期的农田生态环境特征及对玉米苗期生长的影响.结果表明： 麦田套种玉米与直播玉米相比,土壤含水量差异较小;麦田套种玉米耕层（0～5 cm）土壤的种际最高温度比直播玉米低4.8～5.2 ℃,最低温度相近,日平均温度低1.4～1.7 ℃,日变化较小,但均达到种子萌发要求;麦田套种玉米苗期冠层光照强度比直播显著减少,套种玉米地表光强为自然光强的4.4%～10.6%,光照不足是玉米苗弱、迟发的主要原因.与直播相比,套种玉米种子萌发出苗速度和干物质积累速度较慢,叶龄较小,叶片瘦长,株高较矮,玉米苗健壮度下降,单株叶面积较小且叶绿素含量较低;随共生期延长,玉米苗生长受抑制程度增加.在大田生产中,直播可促进种子萌发出苗,有利于夏玉米幼苗的生长发育,形成壮苗.     

不同秸秆还田和耕作方式对夏玉米农田土壤呼吸及微生物活性的影响

采用基质诱导呼吸法和CO2释放量法,研究了冬小麦季长期不同耕作方式(常规翻耕、免耕和深松)和秸秆处理(秸秆还田和无秸秆还田)对夏玉米田土壤呼吸及微生物活性的影响.结果表明:秸秆还田和保护性耕作主要在O～ 10 cm土层起作用.秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,在苗期和开花期提高土壤呼吸,而在灌浆期、腊熟期和收获期降低土壤呼吸;在相同秸秆处理条件下,深松和免耕比常规翻耕能显著降低土壤呼吸和呼吸熵,提高微生物生物量碳和微生物活性.整个生育期,秸秆还田结合保护性耕作能显著提高微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,与常规翻耕无秸秆还田相比,深松秸秆还田和免耕秸秆还田0～10 cm土层微生物生物量碳平均提高了95.8％和74.3％,微生物活性提高了97.1％和74.2％.     

秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落区系的影响

多年连续秸秆覆盖免耕对土壤细菌群落影响很大,免耕可提高０－１０ｃｍ土层土壤细菌总数、放线菌数、棒状细菌数和贫营养细菌数量,特别是免耕土壤能使芽孢杆菌数量增多几倍。     

玉米秸秆还田和耕作方式对小麦养分积累与转运的影响

以冬小麦品种‘烟农19’为材料,于2008～2009年在淮北砂姜黑土区,设置玉米秸秆不还田(CK)和玉米秸秆全量粉碎还田——翻埋还田(HM)、旋耕还田(HX)、覆盖还田(HG)4种处理方式,通过大田试验研究玉米秸秆全量还田和耕作方式对小麦干物质和氮、磷、钾积累与分配的影响。结果显示:(1)小麦成熟期籽粒是干物质和养分的主要积累器官,其次为茎秆和叶片;在成熟期,籽粒积累的干物质、氮、磷、钾素分别占地上部总积累量的43.31%～46.13%、75.14%～76.83%、75.79%～77.99%、12.37%～12.82%。营养器官花前贮藏干物质和养分的转运量以叶片最高,其次为茎秆和颖壳;营养器官转运干物质和氮、磷、钾素对籽粒的贡献率分别为30.40%～36.54%、81.86%～86.10%、65.34%～74.83%、98.91%～125.85%。(2)玉米秸秆全量粉碎还田处理的小麦干物质和养分积累量与营养器官转运量均显著高于玉米秸秆不还田处理;玉米秸秆还田后不同耕作方式中,玉米秸秆全量覆盖还田处理的小麦籽粒干物质积累量和营养器官干物质转运量显著高于其它耕作方式,但氮、磷、钾的积累量和转运量在各耕作方式间差异均不显著。研究表明,在本试验条件下,在砂姜黑土区玉米秸秆全量粉碎覆盖还田处理更有利于小麦群体养分的积累与转运。     

不同耕作方式结合秸秆还田对玉米内生细菌多样性的影响

【目的】研究土默川平原不同耕作方式与秸秆还田模式下玉米内生细菌群落组成及功能,揭示不同耕作与秸秆还田方式促进玉米秸秆降解的内生菌资源,并为其选择性分离培养及其功能验证奠定基础。【方法】以内蒙古自治区土默川平原灌区连作玉米茎秆为研究对象,利用Illumina Miseq高通量测序技术,分析不同耕作及其秸秆还田方式连年定位试验条件下,玉米成熟期内生微生物多样性及群落结构差异。【结果】综合分析表明,免耕及深翻对玉米内生细菌群落多样性影响显著。不同耕作方式对玉米内生细菌群落组成结构的影响大于秸秆还田,玉米内生细菌群落结构首先可分为2类,第一类是免耕及其秸秆还田,第二类是其他7种耕作方式。从属水平来看,9种耕作方式共有的优势菌群分别为假单胞菌属(Pseudomonas)、肠杆菌科未分类属(unclassified_f__ Enterobacteriaceae)、泛菌属(Pantoea)、拉乌尔菌属(Raoultella)、拉恩氏菌属(Rahnella1),秸秆还田可增加拉乌尔菌属及肠杆菌科未分类属的丰度。【结论】不同耕作方式改变了玉米内生细菌多样性、群落组成和结构;秸秆还田处理能够增加玉米茎秆中对秸秆降解有积极作用的拉乌尔菌属及乳球菌属(Lactococcus)的相对丰度。     

不同土壤耕作措施与秸秆还田对稻麦两熟制农田土壤活性有机碳组分的短期影响

通过2年（2009-2011年）大田试验,研究不同耕作措施和秸秆还田及其交互效应对稻麦两熟制农田0～7、7～14和14～21 cm 3个土层土壤总有机碳和活性有机碳组分（易氧化有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳）的影响.结果表明： 秸秆还田处理各土层土壤总有机碳和活性有机碳含量均显著高于无秸秆还田处理;0～7 cm土层,翻耕处理土壤微生物生物量碳含量显著高于旋耕处理,旋耕处理易氧化有机碳含量高于翻耕处理;7～14 cm土层,旋耕处理土壤总有机碳含量显著高于翻耕处理;14～21 cm土层,翻耕处理土壤总有机碳、水溶性有机碳和微生物生物量碳含量均显著高于旋耕处理;翻耕加稻麦两季秸秆均还田处理的总有机碳含量均高于其他各处理.     

长期不同耕作与秸秆还田对土壤养分库容及重金属Cd的影响

于2005—2013年在湖南宁乡双季稻田开展免耕秸秆还田(NTS)、翻耕秸秆还田(CTS)、翻耕秸秆不还田(CT)、旋耕秸秆还田(RTS)4种不同耕作方式与秸秆还田试验,分析不同耕作方式与秸秆还田对土壤养分含量、养分库容量及重金属Cd的影响,为稻田合理耕作与重金属Cd污染修复提供理论依据.结果表明:耕作措施与秸秆还田主要影响0~10 cm耕层土壤性状;长期翻耕和旋耕提高了土壤养分含量,增强了土壤通气性,但耕层变浅,养分库容降低,土壤Cd含量显著偏高,水稻植株地上部分富集Cd能力相对较低;长期免耕增加了表层土壤容重,土壤养分含量较低,但养分库容相对较高,水稻植株地上部分富集Cd能力较强;秸秆还田显著增加了土壤养分含量和阳离子交换量,增加了耕层深度和土壤养分库容量,增强了土壤的保肥能力,但同时也将秸秆中富集的Cd重新归还到稻田土壤中,不利于土壤Cd的转移修复.因此,长期单一耕作方式和长期秸秆还田均存在一定弊端,需改进耕作和秸秆还田方式,如实行翻耕、旋耕与免耕相结合的土壤轮耕或深松耕,以及减少秸秆还田量或实行秸秆轮还,在改善土壤肥力的同时,实现土壤污染的有效修复.     

秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸的影响

2003年10月至2004年9月期间在华北平原冬小麦-玉米轮作的高产粮区开展了土壤温度、秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸影响的研究。土壤类型是砂姜黑土。试验共设6个处理,分别是N 1、N 1 W、N 2 W、N 3 W N 1 W O和N 2 W M,其中N 1、N 2和N 3表示3个施氮水平(纯N计,下同),分别是200 kg hm-2、400 kg hm-2和600 kg hm-2,W表示小麦秸秆还田,M表示玉米秸秆的1/3还田,O表示施用有机肥(每年施用鸡粪30 m3hm-2)。土壤呼吸采用碱液吸收法测定,每个处理6次重复,结果表明:(1)土壤呼吸季节动态明显,夏季高冬季低,土壤呼吸排放速率与5cm深度地温线性拟合最好(R2=0.63~0.74,p<0.001),而与地表温度线性拟合最差。各处理土壤呼吸的年通量在5650~7061 kg.hm-2(纯C计,下同),随着秸秆还田量的增加,土壤呼吸通量显著增加(p=0.05),随着施氮量的增加土壤呼吸通量也增加,但只有施氮量相差400 kg hm-2时,土壤呼吸通量差异显著(p=0.05),施用有机肥的处理土壤呼吸通量最高,有机肥施用后1~2个月,有机肥快速分解,表现为高的土壤呼吸通量。由土壤呼吸与5cm深度地温指数拟合方程求得的Q10值在1.86~2.26之间。     

耕作方式与秸秆还田对土壤微生物数量、酶活性及作物产量的影响

通过两年田间裂区设计试验,研究了不同土壤耕作方式(常规耕作、深耕、深松)与秸秆还田(秸秆还田、秸秆不还田)对冬小麦一夏玉米一年两熟农田土壤微生物数量、酶活性和作物产量的影响.结果表明:深松(耕)和秸秆还田不仅降低了土壤容重,提高了土壤有机碳含量,而且增加了土壤微生物数量、土壤酶活性和作物产量,且二者对夏玉米季的影响大于冬小麦季.与常规耕作+无秸秆还田相比,深耕+秸秆还田、深松+秸秆还田处理的20～30 cm土壤容重分别降低8.5％和6.6％,土壤有机碳含量分别提高14.8％和12.4％,土壤微生物数量、土壤酶活性分别提高45.9％、33.9％和34.1％、25.2％,作物产量分别提高18.0％和19.3％,且两处理间无显著差异.说明土壤深松(耕)结合秸秆还田有利于作物产量、土壤微生物数量和酶活性的提高.     

山口红树林区互花米草有性繁殖期的生物量动态

以山口红树林保护区互花米草（Spartina alterniflora）为研究对象,对其有性繁殖期(2007年6—11月)的生物量动态变化进行了初步研究。结果表明：在繁殖初期,不同营养器官的生物量随时间呈现不同程度的增加;但在繁殖后期,根、茎和叶的生物量的增长率均出现负值,其中根生物量和叶生物量的负增长导致茎生物量出现负增长。地下部分生物量远小于地上部分生物量,生物量在各器官的分配除6月份外呈现茎>叶>根>繁殖器官。地下部分生物量占总生物量的比例随着时间呈现下降的趋势,其中根系生物量比例从6月份的28.9%下降到11月的14.0%;繁殖器官生物量的比例不大,随着时间呈现增加的趋势。     

免耕条件下秸秆覆盖对旱地小麦田土壤团聚体的影响

设2个秸秆覆盖时期(全程覆盖、生育期覆盖)和3个覆盖量(3000、6000和9000kg·hm-2),以全程不覆盖为对照,研究陕西渭北旱塬免耕条件下秸秆覆盖对小麦田土壤团聚体的影响.结果表明:在0～40 cm土层,随土层的加深,＞5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐增加,＜5 mm径级的土壤团聚体含量逐渐减小;各覆盖处理中,＞0.25 mm径级的机械稳定性团聚体和水稳性团聚体的含量均显著大于对照,分别增加13.0％～26.4％和18.6％～45.6％,其中,6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的增幅最大;秸秆覆盖提高了土壤有机质含量,土壤有机质含量与＞0.25 mm径级的土壤水稳性团聚体含量呈显著正相关;各秸秆覆盖量处理均降低了土壤不稳定团粒指数,以6000 kg·hm-2秸秆覆盖处理的土壤不稳定团粒指数最小.表明秸秆覆盖可显著增加0 ～40 cm土层＞0.25 mm径级的土壤团聚体和有机质含量,提高土壤结构稳定性,并且以6000 kg·hm-2覆盖量的处理效果最佳,该覆盖量可以作为渭北旱塬小麦田合理的秸秆覆盖模式应用于农业生产中.     

秸秆覆盖免耕对土壤氮素转化细菌区系的影响

不同耕作方法影响土壤N素转化细菌的组成和数量.多年连续秸秆覆盖免耕试验结果表明,好氧固氮菌和厌氧固氮菌数量在铁茬处理土壤中较少,而在免耕与翻耕土壤中较多,免耕厌氧固氮菌数量明显地高于翻耕和铁茬,而铁茬最低,这种趋势特别在0～0.1m和0.1～0.2m土层中表现明显.土壤反硝化细菌的数量在表层土壤中较少,三种耕作方法相差较小,但在0.1～0.2m,0.2～0.3m土层中,翻耕反硝化细菌数量比免耕和铁茬多,而铁茬最少.不同耕作方法间氨氧化细菌数量相差不明显,免耕土壤中氨氧化细菌数量较高,动态变化趋势不规则.0～0.1m土层中免耕亚硝酸氧化细菌数量高于翻耕和铁茬,0.1～0.2m土层免耕与翻耕亚硝酸氧化菌数较多,而铁茬较少.     

人工沟渠的生态环境效应研究综述

人工沟渠主要指以排水和灌溉为目的人工挖掘的水道.人工沟渠作为排水和引水的廊道改善了土壤的结构、促进了作物的生长,从而提高了农作物的产量;同时人工沟渠这种景观的存在对周围的环境也产生了巨大的影响.水文效应是被大家普遍接受的生态环境效应.在整个降雨期间或之后,观察显示出沟渠对出口径流的贡献：一些沟渠收集和向河流输送水;另一些沟渠收集水但是减慢了水流的速度.本文从水文效应、对元素地球化学循环、生物及其生境的影响到对生态环境整体影响方面总结了人工沟渠的生态环境效应,并对其进一步的研究提出一些建议,旨在最大限度发挥人工沟渠的生态环境效应,改善整个生态环境.     

Effects of rhamnolipid on the cellulase and xylanase in hydrolysis of wheat straw

The effects of biosurfactant rhamnolipid (RL) and chemical surfactant Triton X-100 on the production of cellulases and xylanase from Penicillium expansum (P. expansum) in untreated, acid- and alkali-pretreated wheat straw submerged fermentations were studied, and the influences on the activity and stability of Cellulase R-10 were also investigated. The results showed that RL and Triton X-100 enhanced the activities of cellulases and xylanase to different extents and the stimulatory effects of RL were superior to those of Triton X-100. During the peak enzyme production phase, RL (60 RE mg/l) increased cellulases activities by 25.5-102.9%, in which the raise of the same enzyme in acid-pretreated straw broths was the most. It was found that the reducing sugars by hydrolyzing wheat straw with Cellulase R-100 were not visibly increased after adding RL. However, it distinctly protected Cellulase R-10 from degradation or inactivation, keeping the reducing sugars yield at about 17%.     

活性铝对小麦根生长及酶活性的影响

利用铝形态分布与环境pH的相关性,通过改变染毒液pH条件,研究了不同浓度活性铝对小麦根生长、蛋白质含量及酸性磷酸酶活性的影响,并探讨了不同形态活性铝植物毒性的差异.本实验染毒液中总铝浓度设置为0(CK)、25(T₁)和75μmol·L^-1(T₂)3组,各组pH分别调至4.0、4.5、5.0和5.5.结果表明,微量Al_a与Al_b对小麦根生长均具有抑制作用.但随染毒液中活性铝组分的改变,小麦根蛋白质含量和酸性磷酸酶活性显现相反变化趋势:T₁和T₂组在pH4.0,活性铝主要成分为Al_a时(Al_a浓度高于活性铝浓度的90%),小麦根细胞蛋白质含量显著下降,酸性磷酸酶活性显著上升;T₁和T₂组在pH5.0,Al_a浓度降低至与Al_b浓度接近,且Al_a和Al_b浓度均低于10μmol·L^-1时,根细胞蛋白质含量显著上升,酸性磷酸酶活性显著下降.     

Bt玉米秸秆还田对小麦幼苗生长发育的影响

以已进入中间试验阶段的Bt玉米及其亲本(非Bt玉米)秸秆为材料,与营养土及蛭石混合后培养小麦幼苗,同时以未使用秸秆的相应土为空白对照,在室内条件下研究了Bt玉米与亲本秸秆还田对后茬小麦的影响。结果表明:(1)不同秸秆还田对小麦幼苗出苗率、株高没有显著影响;(2)非转基因玉米与转Bt玉米秸秆拌土后地上部鲜重仅为对照鲜重的51%和65%,干重仅为对照的62%和72%,均达到差异显著水平;(3)Bt玉米秸秆还田降低小麦幼苗生长素(IAA)含量,郑58秸秆拌土增加了幼苗脱落酸(ABA)含量;(4)两种处理均提高了幼苗的超氧化物歧化酶(SOD)总活性。因此,秸秆拌土对小麦幼苗的处理效应一致,与秸秆类型无关,该研究可为评价转Bt玉米环境安全提供一定的理论依据。     

旋转磁场对小麦种子萌发及幼苗生长的影响

以“淮麦19”小麦种子为研究对象,采用磁场强度为11 mT的旋转磁场进行处理,设定不同的时间梯度(10、20、30、60 min),以未经磁场处理的为对照,研究了不同处理时间下旋转磁场对小麦种子发芽指标及幼苗生理特性的影响。结果表明：旋转磁场处理对小麦种子萌发具有促进作用,不同处理时间下,种子的发芽势、发芽率、发芽指数均有显著提高,随着时间的增加呈现先上升后下降的趋势,以处理30 min为最高,分别比对照提高了8.24％、7.37％、11.24％。经旋转磁场处理后,小麦根系发达,根长、根数均显著高于对照;幼苗生长加快,株高除处理60 min外,其他处理均显著高于对照,以处理30 min为最大,高出对照11.13％;叶片数除处理10 min外,其他处理均高于对照,以处理30 min为最大,比对照高出38.89％,且差异显著。旋转磁场处理显著增加了小麦幼苗的物质积累,不同处理时间表现出不同的效果,对幼苗生物积累量影响最佳的是处理20 min。这说明旋转磁场处理提高了小麦种子的萌发能力,加快了小麦幼苗的生长速度。     

稻草覆盖对冬闲稻田二氧化碳通量的影响

通过研究稻草覆盖对土壤含水量、土壤温度及田间杂草生长的影响,探讨了亚热带红壤性稻田生态系统冬闲期稻草覆盖对CO2通量的影响及其机理.结果表明:稻草覆盖主要通过两个途径影响冬闲稻田的CO2通量:一是稻草覆盖对土壤温度有正效应,使稻田生态系统CO2排放量显著增加,试验期间覆盖处理平均净排放1.99 g CO2·m-2·d-1,而对照处理平均净吸收2.68 g CO2·m-2·d-1,两者差异达极显著水平(P《0.01);二是稻草覆盖使田间杂草的生物量及其吸收的光合有效辐射显著减少, 导致覆盖处理白天CO2排放量提高.稻草覆盖处理土壤表层(0～15 cm)相对含水量比无覆盖处理提高了9%以上,但未对CO2通量的变化产生显著影响.