科研产出
秸秆和粪污资源化利用概述
《再生资源与循环经济 》 2024
摘要：中国是农业与畜禽大国,每年产生大量的秸秆和粪污,给生态环境带来巨大压力,需对这些废弃物进行妥善处理,使之能够再次为人类所用.本文从秸秆的肥料化,饲料化、燃料化、基料化、原料化和粪污肥料化,能源化、生态化、饲料化阐述秸秆与粪污的资源化利用现状.
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施用氰氨化钙和秸秆对淹水设施土壤磷释放动态特征的影响
《农业环境科学学报 》 2023 北大核心 CSCD
摘要：设施土壤在夏季进行淹水时施用氰氨化钙和秸秆可以增强灭杀病害并改良土壤的效果,为研究该措施对淹水土壤磷素赋存形态和流失风险的影响,本研究通过对模拟淹水试验动态取样5次（第3、7、15、31、63天）,探究了施用氰氨化钙(0.5 g·kg-1)或秸秆(10 g·kg-1)以及两者同时施用下淹水设施土壤的磷素释放量及其动态特征。结果表明:对照处理（不添加外源物质）与氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度均随培养时间的延长先升高后降低,在第15天达到峰值。在第3、7、15天,与对照处理相比,氰氨化钙处理的土壤溶液磷浓度分别显著降低了38.7%、33.4%和19.0%。与对照和氰氨化钙处理不同,在第3、7、15天,氰氨化钙+秸秆处理的土壤溶液磷浓度相比于对照分别显著降低了16.6%、91.5%和99.1%。培养期间,氰氨化钙处理土壤溶液的Ca2+浓度显著增加,有助于促进磷酸钙沉淀的生成,进而降低了土壤活性磷的浓度。氰氨化钙+秸秆处理尽管增加了土壤溶液的Fe2+浓度,但并未提升土壤溶液磷浓度,反而提高了土壤NaOH-P比例和土壤溶液Ca2+、Mg2+浓度,支持秸秆厌氧分解产生了酸化作用,促进了土壤游离磷酸盐与铁铝氧化物的结合。综上所述,施用氰氨化钙和秸秆在改良土壤和灭杀病害的同时,可以有助于降低淹水土壤的磷素流失风险。
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添加紫云英和水稻秸秆对土壤养分含量和铜形态的影响
《土壤通报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：[目的]通过分析紫云英(Astragalus sinicus L.)、水稻秸秆对轻度铜污染土壤的主要养分含量以及铜的有效性和各形态的影响,为紫云英、水稻秸秆腐解还田治理轻度铜污染的稻田土壤提供相应的理论支撑.[方法]采用室内培养的方法,设置5个处理,分别为不添加任何有机物料(CK)、添加水稻秸秆(R)、紫云英(G)、水稻秸秆和紫云英质量比3:1(R3G1)、水稻秸秆和紫云英质量比1:1(R1G1).[结果]添加紫云英和水稻秸秆,显著提高主要土壤养分含量.添加紫云英(G)处理土壤全氮和有效磷含量比添加水稻(R)处理分别提高了26.92%和11.46%.添加紫云英(G)处理显著提高土壤可溶性有机氮(P<0.05),分别比R3G1和R1G1处理增加8.40%和20.47%.添加水稻秸秆和紫云英(R3G1)处理有助于提高土壤可溶性有机碳(P<0.05),分别比单独添加水稻秸秆(R)和紫云英(G)处理增加32.81%和15.94%(P<0.05).无论添加紫云英、水稻秸秆以及二者共同添加均显著降低了土壤有效态铜含量,R3G1和R1G1处理土壤有效态Cu含量显著低于单独添加紫云英(G)和水稻秸秆(R)处理(P<0.05).添加有机物料(紫云英、水稻秸秆)均使土壤弱酸提取态铜含量显著降低15.45% ~23.19%,使土壤残渣态铜含量提高6.08% ~11.39%;R3G1处理土壤残渣态铜含量最高,显著高于G和R1G1处理(P<0.05).通过冗余分析认为可溶性有机磷和可溶性有机氮与铜有效性和弱酸提取态呈负相关关系,对铜有效性和形态的解释量分别达到61.5%和23.3%.[结论]紫云英和水稻秸秆单独和混合添加到土壤均有助于提高主要土壤养分含量,同时也均能降低土壤有效铜含量,提高铜的稳定性,其中添加水稻秸秆与紫云英质量比为3:1对铜的稳定效果最佳.
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稻秸还田提高我国南方典型稻田冬绿肥产量和养分积累
《植物营养与肥料学报 》 2022 北大核心 CSCD
摘要：【目的】提高冬绿肥的产量和养分积累量有利于轮作系统中主作物的高产稳产和光、温、养分资源的高效循环利用。研究稻秸还田对冬季豆科绿肥生长和养分积累及土壤性状的影响,为稻田豆科绿肥的高产栽培及稻秸资源化利用提供指导。【方法】在广西、四川和安徽,分别以盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤为供试土壤,进行相同处理的豆科绿肥盆栽试验,供试品种均为当地主栽品种。稻秸添加量设3个水平:0、3000、6000kg/hm~2 (S0、S1、S2),每个稻秸添加水平下设两个施氮水平:0和45 kg/hm~2 (N0、N45),共包括6个处理。于豆科绿肥盛花期采集植株和土壤样品,测定鲜草产量和土壤理化性状。【结果】与稻秸不还田且不施氮肥处理(RS0N0)相比,盐渍水稻土、紫色土和黄棕壤上稻秸还田与氮肥配施处理的绿肥鲜草产量分别提高了63.0%～66.0%、35.2%～53.8%和103.6%～117.1%,植株氮累积量分别提高了19.1%～41.5%、43.7%～67.2%和65.1%～70.5%,磷累积量分别提高了12.1%～68.9%、31.4%～57.3%和37.9%～45.3%,钾累积量分别提高了22.0%～58.7%、30.7%～35.0%和89.2%～102.9%。在盐渍水稻土、紫色土,稻秸还田(S1、S2)均可提高绿肥鲜草产量和氮磷钾养分积累量,配合施氮没有进一步提高鲜草产量和氮磷钾养分积累量;而在黄棕壤与秸秆半量还田相比,稻秸全量还田降低了绿肥产量,但在一定程度上增加了绿肥地上部养分积累量,稻秸还田配合施用氮肥则显著增加了绿肥的产量和地上部养分积累量。盐渍水稻土稻秸还田与氮肥配施处理(RS1N45和RS2N45)提高了土壤有效磷含量;黄棕壤土壤有效磷含量、土壤速效钾含量随稻秸添加量增加先下降后上升,与不施肥对照相比,3种土壤上稻秸与氮肥配施处理均显著提高了土壤无机氮含量。偏最小二乘法路径模型分析表明,稻秸还田及土壤类型对豆科绿肥鲜草产量和地上部氮、磷、钾的累积量均有极显著正影响(P <0.01),氮肥处理仅对豆科绿肥鲜草产量有极显著正影响(P <0.01)。【结论】稻秸还田不同程度地促进了豆科绿肥对土壤速效养分的吸收,提高了豆科绿肥鲜草产量和地上部氮磷钾累积量。在肥力较高的盐渍水稻土和紫色土上,稻秸全量还田可显著增加豆科绿肥的鲜草产量,维持土壤有效养分,无需配合施用氮肥。在肥力较低的黄棕壤上,全量还田(6000 kg/hm~2)需配施氮肥才可充分发挥稻秸还田的增产效果,缓解土壤中有效养分含量的下降。
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添加不同外源氮对水稻秸秆腐解和养分释放的影响
《农业工程学报 》 2021 EI 北大核心 CSCD
摘要：探究添加不同外源氮对水稻秸秆腐解规律和养分释放特征的影响,为提高水稻秸秆养分利用提供理论依据。该研究采用室内恒湿网袋培养法,设置4个处理:不添加外源氮（CK）;添加尿素（PU）;添加尿素硝酸铵（UAN）;添加石灰氮（CaCN2）。结果表明:水稻秸秆腐解规律表现为0～5 d腐解速率最大,为0.39～0.47 g/d;5～30 d腐解速率较快,为0.12～0.16 g/d;30～150 d腐解缓慢并趋于平稳,腐解速率为0.045～0.050 g/d。与CK相比,添加外源氮可以显著提高水稻秸秆的累积腐解率（P<0.05）。虽然秸秆累积腐解率在不同外源氮处理间差异不显著,但是不同外源氮的添加对水稻秸秆不同时期的腐解特征有着显著影响。主要表现在0～30 d PU、UAN和CaCN2处理水稻秸秆腐解速率分别为0.21、0.20和0.19 g/d,PU处理比UAN和CaCN2处理分别高5.00%和10.53%;在该时间段纤维素和半纤维素腐解率占累积腐解率的比例分别为63.65%和47.02%,这表明纤维素和半纤维素腐解主要集中在秸秆腐解前期,且PU处理对纤维素和半纤维素的促腐效果最佳。30～150 d PU、UAN和CaCN2处理腐解速率分别为0.046、0.046和0.050 g/d,CaCN2比PU和UAN处理高8.70%;在该时间段木质素腐解率占累积腐解率的比例为82.45%,这表明木质素腐解主要集中在秸秆腐解后期,且CaCN2处理对木质素的促腐效果最佳。由此可见PU处理前期促腐效果最佳,CaCN2处理后期促腐效果最佳。综合不同外源氮对水稻秸秆的促腐效应,建议不同种类外源氮进行配施,以达到最佳促腐效果。
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耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10～30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高。耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法。通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS)。通过分析作物收获后不同土壤深度(0～60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式。研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0～30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0～10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子。总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式。
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耕作方式和秸秆还田对砂姜黑土碳库及玉米小麦产量的影响
《农业工程学报 》 2019 EI 北大核心 CSCD
摘要：长期秸秆还田免耕覆盖措施导致沿淮区域砂姜黑土耕层变浅、下表层(10~30 cm)容重增加、土壤养分不均衡等问题凸显,限制了小麦-玉米周年生产力的提高.耕作和秸秆还田措施合理的搭配组合是解决这一问题的有效方法.通过8年的小麦-玉米一年两熟田间试验,设置4个处理:1)玉米季免耕-小麦季免耕秸秆不还田(N);2)玉米季深耕-小麦季深耕秸秆不还田(D);3)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦秸秆免耕覆盖还田(NS);4)玉米季秸秆免耕覆盖还田+小麦季秸秆深耕还田(DS).通过分析作物收获后不同土壤深度(0~60 cm)总有机碳(TOC)、颗粒态碳(POC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化态碳(KMnO4-C)、可溶性有机碳(DOC)和土壤碳库管理指数(CPMI),并结合小麦-玉米的周年产量变化,以期获得培肥砂姜黑土的最佳模式.研究结果表明:1)相对于长期免耕措施(N),DS处理能够提高0~30 cm土层TOC、POC、MBC、KMnO4-C等组分含量和CPMI;而NS措施仅提高土壤表层(0~10 cm)TOC、活性有机碳组分含量和CPMI;2)DS处理显著提升了小麦-玉米的周年生产力,其麦玉的周年产量均值分别比N、D和NS处理高出14.7%、12.9%和8.5%;3)MBC和KMnO4-C对于耕作和秸秆还田措施都是较为敏感指示因子.总的来说,玉米季小麦秸秆覆盖还田+小麦季玉米秸秆深耕还田(DS)是改善沿淮地区砂姜黑土土壤碳库、提高小麦-玉米周年产量的一种有效农田管理模式.
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尿素硝酸铵调节碳氮比促进小麦秸秆堆肥腐熟
《植物营养与肥料学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：[目的]高温堆肥可以加快秸秆腐解并浓缩其养分含量,是秸秆综合利用的有效措施之一。通常采用畜禽粪便来调节秸秆堆肥的C/N比,但由于重金属和抗生素问题限制了其在高价值经济作物上的应用。为此选择绿色无污染的尿素硝酸铵溶液(UAN)作为氮素调理剂开展堆肥试验,为生产高品质秸秆有机肥提供科学依据。[方法]设置4个处理,按照UAN添加量由多到少分别将堆肥C/N调节为15、20、25和30,进行50 d堆肥,监测堆肥过程中温度、pH、EC、有机碳、铵态氮、硝态氮、纤维素组成、种子发芽率指数等指标的动态变化,并综合判定堆肥腐熟效果。[结果]C/N25和C/N30的处理最高温度分别达到63.4℃和65.9℃,50℃以上高温持续时间分别为7d和8d,而C/N15、C/N20处理高温持续仅1～2d,未达到无害化处理要求。堆肥初始pH值随着UAN添加量的增大而升高,范围在6.79～7.94,堆肥后pH值范围在7.63～7.89,各处理间没有明显差异。堆肥后各处理有机碳含量下降了8.29%～13.5%,且C/N25、C/N30的处理有机碳降解率显著高于C/N15和C/N20的处理。全氮含量较堆肥初增加53.3%～83.7%。秸秆中有机物组成表现为纤维素>半纤维素>木质素,堆肥后半纤维素、纤维素和木质素含量分别较堆肥初下降了30.5%～50.9%、42.%～55.8%和15.3%～29.4%。堆肥过程中由氨气挥发造成的氮素损失率随着C/N比升高而降低,分别为34.9%、29.0%、22.1%和7.37%;堆肥过程中无机氮占总氮的比例逐渐降低,由初始的52.4%～75.8%下降到结束时的25.4%～63.1%,而对应有机氮的比例则较堆肥初提高了52.4%～66.0%,表明小麦秸秆堆肥中氮素的稳定性增强。经过50 d的堆肥处理,C/N25和C/N30的处理种子发芽率指数均达到彻底腐熟(GI≥80%),C/N20的处理达到基本腐熟(GI≥50%),而C/N15的处理未腐熟。[结论]采用尿素硝酸铵溶液作为氮素调理剂可有效降低小麦秸秆堆肥C/N比,促进小麦秸秆腐解,以C/N30处理腐熟效果最好。
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