[目的]采用物理(膨化)和微生物(黑曲霉、枯草芽孢杆菌)处理油菜秸秆,并分析发酵后的营养物质含量、纤维结构和硫代葡萄糖苷含量,旨在提高油菜秸秆作为粗饲料在反刍动物上的饲用价值.[方法]试验设计 6 个组,分别为:油菜秸秆(M组,即对照组)、对照加黑曲霉(MA组)、对照加枯草芽孢杆菌(MB组)、对照膨化(PM组)、对照膨化加黑曲霉(PMA组)、对照膨化加枯草芽孢杆菌(PMB组).[结果]与M组(2.60%)相比,其他各组的粗蛋白质含量显著增加(P<0.05),分别为 3.16%(MA组)、3.24%(MB组)、3.31%(PM组)、4.02%(PMA组)、3.73%(PMB组);与M组(83.4%)相比,其他各组的中性洗涤纤维(NDF)含量显著降低(P<0.05),分别为 81.6%(MA组)、80.3%(MB组)、80.4%(PM组)、77.3%(PMA组)、78.3%(PMB组).MA组的结晶度(27.0%vs 25.3%)和比表面积(1.22 m2/g vs 1.19 m2/g)显著高于M组(P<0.05),氢键作用力减弱,聚合度与其他各组无显著差异(P>0.05);与M组(0.49 μmol/g)相比,其他各组硫代葡萄糖苷含量显著降低(P<0.05),PMA组(0.24 μmol/g)和PMB组(0.22 μmol/g)样品的硫代葡萄糖苷含量差异不显著,但显著低于其他各组(P<0.05).[结论]通过物理和微生物处理油菜秸秆能通过破坏纤维结构降低NDF水平,并减少抗营养因子硫代葡萄糖苷含量,从而改善其在反刍动物上的饲用价值.

粒径是影响物质吸附性能的一个重要因素.本研究以不同粒径(0.25～1 mm、0.075～0.25 mm、＜0.075 mm)油菜秸秆生物炭(SBC)和鸡粪生物炭(MBC)分别与两种土壤(高磷土、低磷土)混合进行室内培养30 d,通过土壤磷等温吸附试验与解吸试验,结合土壤磷吸附相关性质,评价不同粒径生物炭对土壤磷吸附-解吸特性的影响.结果表明:在水体系中,3个粒径的SBC与MBC对磷的吸附能力大小均表现为＜0.075 mm(43125、20083 mg·kg-1)＞0.075～0.25 mm(37376、13199 mg·kg-1)＞0.25～1 mm(27749、12251 mg·kg-1);在土壤体系中,同一种生物炭的3个粒径间土壤磷吸附量差异较小.与无生物炭处理相比,添加SBC提高了 土壤对磷的最大吸附量(Smax),增幅为236.8％～755.7％,并降低了土壤磷解吸率;添加MBC的Smax增幅较SBC低,但提高了 土壤磷解吸率(增幅为7.2％～295.9％).两种生物炭处理均显著增加了 土壤总磷、速效磷和交换性钙、镁含量,其中SBC处理交换性钙、镁含量增幅为64.0％～257.1％,MBC处理增幅为39.1％～205.3％,且土壤交换性钙、镁含量与Smax呈极显著正相关.综上,生物炭粒径对土壤磷吸附性能的影响较小,提高土壤对磷吸附性能的关键因素是生物炭施入后带入的钙、镁;油菜秸秆生物炭对土壤磷吸附能力强,适用于提高富磷土壤对磷的固持能力,减少盈余磷素的流失;而鸡粪生物炭更适于改善低磷水平土壤,提高有效磷含量.

[背景]菌林矛盾日益突出,农业剩余物资源丰富,可作为食用菌栽培主要基质.[目的]筛选出适合黑木耳菌丝生长的农业剩余物配方.[方法]以大豆秸秆、油菜秸秆、玉米秸秆、花生秸秆、小麦秸秆和杂木屑等 6 种基质为原料,运用单纯形格子法进行配方设计,分析不同基质交互作用对黑木耳菌丝生长速率、菌丝生长指数、漆酶酶活、多酚氧化酶酶活和纤维素酶酶活的影响.[结果]在这些农业剩余物基质中,大豆秸秆基质最适合黑木耳菌丝生长,其次是油菜秸秆.3 种主料共同作用可以优化出最适合黑木耳菌丝生长的基质配比.[结论]最终优化出一个适合黑木耳菌丝生长的农业剩余物配方:杂木屑 49.4%、油菜秸秆 16.4%、大豆秸秆 12.2%、麦麸 20%、蔗糖 1%、CaSO41%.本研究为"以草代木"栽培黑木耳提供了理论基础.

在我国西南紫色土地区,农田生态环境极为脆弱,绿肥应用也面临严峻问题.为改善农田土壤健康状况,探索绿肥的应用途径,通过紫云英与油菜间作,重点探讨了绿肥紫云英对油菜根际土壤碳氮及其微生物特征的影响,同时与秸秆覆盖的效应作了比较,其创新性在于将绿肥紫云英应用于西南旱地,并且为建立新的油菜种植模式作铺垫.结果表明:与秸秆覆盖相比,间作绿肥紫云英是影响油菜根际土壤环境的主要因素.间作紫云英减少了油菜根际土壤碳、氮含量,改变了油菜根际土壤碳氮比.间作紫云英也减少了油菜根际土壤微生物量,改变了油菜根际土壤微生物群落结构,改善了油菜根际土壤通气状况,抑制了厌氧细菌的生长.

木糖利用能力和抑制物耐受能力优良的工业酿酒酵母菌株以及合理的糖化发酵工艺是纤维素燃料乙醇生产的两个关键.对一株工业酿酒酵母菌的磷酸戊糖途径转醛醇酶基因TAL1进行差异过表达, 评价其在8种典型抑制物存在时对菌株利用木糖的影响;利用TAL1过表达菌株研究油菜秸秆预处理物料中抑制物含量高低对分步糖化发酵 (SHF) 、预糖化-同步糖化发酵 (P-SSF) 和同步糖化发酵 (SSF) 3种不同糖化发酵方式发酵过程的影响, 探讨高固含量发酵的可行性.结果显示, TAL1基因过表达提高了菌株的木糖代谢能力和对8种典型抑制物的耐受能力, 适度过表达菌株表现最优, 有抑制物存在时的木糖消耗速率提升了20％-70％.秸秆预处理物料中抑制物总含量约为4 g/L时, SHF无法正常发酵, SSF的乙醇收率接近70％, 略高于P-SSF;当物料中抑制物总含量下降到约2 g/L时, 3种方式都能顺利发酵, SSF表现最优, 96 h时的乙醇收率为86.5％, 但SSF (96 h) 和P-SSF (112 h) 所需糖化发酵总时间远低于SHF (144 h);总固含量约为25％的分批补料-同步糖化发酵 (FB-SSF) 的乙醇浓度和乙醇收率分别达到54.2 g/L和67.2％.上述结果表明, TAL1基因适度过表达提升了菌株的木糖发酵和抑制物耐受能力, 菌株已具备比较优秀的发酵和耐受抑制物的能力;预处理物料中抑制物含量相对较高时采用SSF或P-SSF工艺, 而抑制物浓度相对较低时, 3种糖化发酵方式都可以采用, 但SSF所需发酵时间最短, 生产能力最高.

微生物群落功能多样性是土壤质量变化重要的指标,不同作物类型的秸秆还田措施对土壤微生物群落功能多样性具有明显的影响.以位于双季稻主产区不同冬季覆盖作物-双季稻种植模式大田定位试验田为研究对象,以冬闲-双季稻种植模式为对照(CK),应用Biolog-GN技术开展黑麦草-双季稻(Ry)、紫云英-双季稻(Mv)、油菜-双季稻(Ra)和马铃薯-双季稻(Po)种植模式条件下不同冬季覆盖作物秸秆还田后对双季稻田根际土壤微生物功能多样性影响的研究.研究结果表明,早稻和晚稻成熟期,与CK处理相比,冬季覆盖作物秸秆还田处理增加了稻田土壤碳源平均颜色变化率(AWCD),以Po处理AWCD均为最高,均显著高于Ry和CK处理.不同冬季覆盖作物秸秆还田处理土壤微生物代谢多样性指数表现出明显的差异,早稻成熟期,Po处理的Richness、Shannon和McIntosh指数均为最高,其次为Ry、Mv和Ra处理,CK处理最低;晚稻成熟期,各处理的Richness、Shannon和McIntosh指数大小顺序均表现为Po＞Ra＞Mv＞Ry＞CK.土壤微生物碳源利用的主成分分析结果表明,各冬季覆盖作物秸秆还田处理根际土壤微生物利用的主要碳源为氨基酸类和糖类物质,不同处理间碳源利用类型有差异.冬季覆盖作物秸秆还田措施有利于提高双季稻田根际土壤微生物对碳源的利用能力、物种丰富度和均匀度.

水稻-油菜轮作集约化耕作导致土壤肥力下降,而秸秆还田是培肥土壤肥力的主要途径之一.通过水稻-油菜轮作田间长期定位试验,设置了秸秆不还田的不施氮肥(CK)和农民习惯处理(FPP),3个秸秆还田配施化肥处理(SF1、SF2、SF3),每年水稻秸秆以3000kg·hm-2的量还田,SF1、SF2、SF3配施氮、磷、钾肥量依次增加,分析了水稻和油菜产量、养分积累利用及平衡状况.结果表明:不同施肥处理,水稻和油菜籽粒产量表现出相似的格局,即SF3＞SF2＞SF1＞FPP,但SF2与SF3产量差异不显著;与FPP比较,秸秆还田配施化肥处理周年平均产量增加了17.5％～28.6％,水稻和油菜氮、磷、钾积累量随施肥量的增加而增加,水稻氮、磷、钾积累量平均增加了21.7％、17.7％、14.0％,油菜则分别增加了22.4％、19.6％、51.8％,秸秆还田与增施钾肥使油菜钾积累量增幅最高;同样,秸秆还田配施化肥处理提高了水稻和油菜的氮肥偏生产力和农学利用率,其中氮肥偏生产力分别增加了8.1％～31.1％和4.2％～29.3％,以SF2增幅最高,但降低了磷肥和钾肥偏生产力;养分平衡计算显示,秸秆还田配施化肥处理水稻磷、钾亏缺,油菜氮、磷、钾盈余超出可接受范围.在水稻-油菜轮作体系中,秸秆还田配施化肥可以提高作物产量和养分积累量,增加氮肥利用率,大量磷、钾肥的投入及秸秆还田提供的养分造成了油菜养分盈余和肥料利用率下降,需进一步调整优化秸秆还田下化学肥料的投入量,使生产系统中养分循环利用更加合理和持续.

采用田间试验与栽培模拟试验相结合的方法,分析了油菜秸秆还田对水稻根系、分蘖和产量的影响.结果表明:水稻移栽后0～36 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆还田处理下水稻分蘖减少1～2个,根系单株伤流量降低1.0～ 8.6 mg,根系谷氨酰胺合成酶(GS)、谷丙转氨酶(GPT)和谷草转氨酶(GOT)活性分别降低0.10～6.11、0.06～0.31和0.52～0.84μmol·g-1·h-1.水稻移栽后56 d,与秸秆不还田处理相比,油菜秸秆翻埋还田处理下水稻根系单株伤流量增加3.4～ 11.7 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.34～0.78、0.13 ～0.45和0.18～0.20 μmol·g-1·h-1;油菜秸秆覆盖还田处理下水稻根系单株伤流量降低19～25 mg,根系GS、GPT和GOT活性分别增加0.16～0.34、0.08 ～0.21和0.06～0.32 μmol·g-1·h-1.油菜秸秆还田处理中,全量还田处理下的水稻产量最高,其中,与全量覆盖还田相比,全量翻埋还田处理下的水稻产量增加0.13 ～ 0.48 t·hm-2.可见,油菜秸秆还田会导致水稻生长前期根系活力下降、氮代谢酶活性降低,从而使水稻根系生长缓慢、返青延迟,但在中后期,随着根系活力和氮代谢酶活性的增强,秸秆还田会促进水稻根系生长;油菜秸秆还田对水稻产量的影响是多因素综合作用的结果,全量翻埋还田更适宜于四川油稻两熟轮作系统.

我国西南旱地紫色土区水土流失严重、土层浅薄、土壤有机质下降、保水保土能力差,已成为农业可持续发展的主要限制因素.通过引入冬季绿肥紫云英,研究秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜的土壤团聚体及有机碳特征,为该地区改善农田土壤团聚体结构和提高有机碳含量提供可借鉴的途径.结果表明:间作紫云英增加了油菜根际土壤微团聚体含量,促使其团聚体平均质量直径降低.油菜根际土壤大团聚体含量的变化主要是由10～5 mm和5～2 mm团聚体含量的变化引起,而微团聚体含量的变化主要是由0.25～ 0.053 mm团聚体含量的变化引起.间作紫云英和秸秆覆盖显著提高了后茬作物玉米季土壤有机碳含量,主要是因为影响了10～ 20 cm和20～30 cm土层总有机碳的含量.间作紫云英和秸秆覆盖虽然对油菜季总有机碳含量的增加不明显,但对0～10 cm、10～20 cm和20～ 30 cm土层总有机碳含量的影响却随着油菜生育期的进行逐渐增加,在蕾薹期、开花期和收获期表现出较大差异.可见,间作紫云英改变了油菜根际土壤团聚体特征,秸秆覆盖条件下紫云英间作油菜可提高农田土壤有机碳含量.

[背景]“以草代木”不仅能解决食用菌栽培的原料来源问题,还能有效缓解菌林矛盾.[目的]利用不同的农业剩余物优化出可替代木屑做主料进行红平菇菌丝培养的“以草代木”配方.[方法]采用混料配比的设计方法,利用小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆、花生秸秆、油菜秸秆、水稻秸秆、玉米芯共7种农业剩余物做主料培养红平菇,对其菌丝在基料生长过程中纤维素酶、多酚氧化酶和漆酶的酶活进行测定,分析并优化出适合红平菇生长的“以草代木”配方.[结果]大豆秸秆最适合红平菇菌丝的生长,小麦秸秆次之;油菜秸秆基质中红平菇多酚氧化酶活性最高.配方优化得出一个适合红平菇菌丝生长的“以草代木”配方:小麦秸秆55.3％、大豆秸秆19.7％、麦麸15.0％、玉米面5.0％、豆粕3.0％、石灰1.0％、石膏1.0％.[结论]优化出一个适合红平菇菌丝生长的基质配比,为红平菇进行“以草代木”设施化栽培提供理论依据.