新阶段植物营养学的研究重点

植物营养学是研究营养元素在土壤-植物系统迁移、转化和利用规律的基础性学科,是支撑全球粮食安全、耕地质量安全、生态环境安全的重要学科。以组学技术和人工智能为代表的学科前沿不断拓展了植物营养学的研究范畴,同时,耕地高强度利用下如何实现作物高产、养分高效、生态健康等多重目标成为新阶段植物营养学的研究重点和难点。本文回顾了近年来植物营养学在营养遗传、养分循环、新型肥料、高效施肥等方向取得的创新进展,同时,基于我国植物营养学研究短板,提出了新阶段植物营养学研究的重点任务,主要包括作物养分高效与抗逆分子调控网络、土壤养分循环与微生物组功能挖掘、新型绿色高效肥料创制与应用、农田养分协同优化原理与方法等方面,旨在推动农业高质量发展,为保障粮食安全和农业绿色发展提供科技支撑。

《第三次全国土壤普查暂行土壤分类系统》土类检索系统构建

【目的】国务院第三次全国土壤普查领导小组办公室(简称国务院三普办)2023年下发了《第三次全国土壤普查暂行分类系统(试行)》(简称《三普暂行分类》),但没有建立检索系统。为在土壤调查过程中避免发生同土异名、同名异土问题,特构建土类检索系统。【方法】依据农业重要性优先、确名先易后难、涵义先窄后宽、类型相似集中、体现土壤空间演变和发育规律等检索秩序原则,通过引用已有的诊断层/诊断特性、修改已有的诊断层/诊断特性、简洁化描述性语句、归纳特征土层等方法,从《三普暂行分类》土类划分依据中提炼各个土类的检索指标,构建土类检索系统。【结果】建立了包含《三普暂行分类》中62个土类的检索系统,检索秩序依次为:1工程土、2水稻土、3菜园土、4灌淤土、5灌漠土、6碱土、7寒原盐土、8漠境盐土、9酸性硫酸盐土、10滨海盐土、11草甸盐土、12火山灰土、13寒冻土、14紫色土、15磷质石灰土、16石质土、17粗骨土、18龟裂土、19新积土、20风沙土、21黄绵土、22红黏土、23石灰(岩)土、24白浆土、25灰化土、26棕色针叶林土、27暗棕壤、28棕壤、29黄棕壤、30黄褐土、31灰色森林土、32黑土、33灰褐土、34褐土、35燥红土、36黑钙土、37栗钙土、38栗褐土、39黑垆土、40棕钙土、41灰钙土、42灰漠土、43灰棕漠土、44棕漠土、45山地草甸土、46林灌草甸土、47砂姜黑土、48草甸土、49潮土、50沼泽土、51泥炭土、52砖红壤、53赤红壤、54红壤、55黄壤、56黑毡土、57草毡土、58寒钙土、59冷钙土、60冷棕钙土、61寒漠土、62冷漠土、63类型待定土。【结论】总体上,《三普暂行分类》的土类是可以通过剖面形态、土壤理化性质建立起检索指标的,但是高山土纲的多数土类没有完全遵循整个分类系统的分类原则,彼此之间难以从剖面形态和土壤理化性质上进行区分,需要利用分布区域、海拔等非土壤本身属性才能区分;《三普暂行分类》的土类还需要进一步完善,建议对部分土类要进行适当归并,同时增加一个“性土”土类。

利用电感耦合等离子体质谱法测定肥料重金属砷、镉、铅、铬含量

选取7个不同的肥料样品,采用硝酸-盐酸(王水)消解,消解液中砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)重金属元素含量采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法氦碰撞模式测定。结果显示,根据固体称重量为0.2 g,定容体积50 mL,Cr、As、Cd、Pb方法检出限分别为0.018、0.008、0.005、0.021 mg/kg,定量限分别为0.061、0.025、0.016、0.069 mg/kg,根据液体称重量1.0 g,定容体积50 mL,Cr、As、Cd、Pb方法检出限分别为0.004、0.002、0.001、0.004 mg/kg,定量限分别为0.012、0.005、0.003、0.014 mg/kg,待测样品分别进行6组重复测定,结果显示Cr相对标准偏差(RSD)在3.8%~16.8%之间,As的RSD为3.9%~56.5%,Cd的RSD为0.0%~25.7%,Pb的RSD为4.2%~24.5%,样品加标回收率为67.4%~122.0%。4家实验室对不同肥料种类抽取样品进行实验室比对测定,分析显示所有参与实验室测试值之间存在一致性,经柯克伦检验剔除离群值,保留歧离值后,将格拉布斯检验应用于通过柯克伦检验后的单元平均值,各元素均未发现有单个或成对歧离值或离群值存在。方法精密度和准确度满足要求,结论认为ICP-MS可用于肥料中As、Cd、Pb、Gr含量的测定分析。

北方农牧交错区复种燕麦品种的筛选与评价

为筛选出适宜呼伦贝尔地区栽培的复种燕麦(Avena sativa)品种,从发芽特征、物候期、生产性能、茎叶比、生长速率和营养品质6个方面开展系统分析,本研究以综合产量和品质参数的灰色关联分析法确定选择的品种,筛选适应于试验区生产的品种资源。结果表明:‘燕麦品系3’发芽率、发芽势表现最好;不同燕麦品种生育期存在一定差异,‘燕麦品系1’与‘香燕8号’成熟性晚于其他试验品种;生产性能方面,‘香燕13号’株高、生长速率和干草产量表现最优,‘小燕麦’鲜草产量最高,‘香燕8号’的茎叶比最小,粗蛋白与饲料相对值表现最高,但产量最低。通过灰色关联统计分析进行综合评价,‘燕麦品系3’‘燕麦品系2’‘小燕麦’‘香燕13号’较适宜试验区作为复种燕麦品种进行栽培。通过燕麦复种,可以获取更高产量和优质的饲草,有利于缓解当地家畜冬季饲草匮乏和优质牧草短缺的畜牧业发展的瓶颈,对保障试验区畜牧业的健康发展和粮食安全具有重要意义。

河北省主要作物秸秆养分资源量及替代化肥潜力的空间分布特征

明确河北省的主要粮食作物秸秆养分资源量和替代化肥潜力,旨在为高效利用全省秸秆资源和实现化肥减量增效提供科学依据。本研究基于《河北农村统计年鉴》和文献资料数据,估算了河北省各市的玉米、小麦、水稻及大豆秸秆总产量及养分资源量、养分当季释放量和替代化肥潜力。结果表明:2016—2020年河北省年均作物秸秆总产量为5490.21万t,呈现中南高、东北低的分布特征。玉米、小麦、水稻及大豆秸秆年均产量分别为3440.62万t、1965.81万t、50.57万t和33.21万t,其中玉米和小麦秸秆所占比例达62.67%和35.81%,是全省农作物秸秆资源的主要构成部分。河北省主要作物秸秆可提供的钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)养分量分别为75.73万t、45.49万t和15.72万t,分别占养分资源总量的55.30%、33.22%和11.48%,全省秸秆氮磷钾养分资源量可观,以钾养分资源量为主。河北省主要作物秸秆还田当季可为土壤提供的钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)有效养分量分别为67.62万t、25.38万t和11.10万t,相当于钾(K_(2)O)、氮(N)和磷(P2O5)化肥施用量的104.38%、15.54%和14.52%。不同区域来看,秸秆替代化肥潜力呈现东部>南部>中部>北部的分布规律。综上所述,河北省全量秸秆还田时,在有效养分数量上,可全部替代当前区域化学钾肥投入,可部分替代氮肥和磷肥投入,在统筹管理秸秆资源时应充分考虑区域差异,以实现全省秸秆资源高效利用和化肥减施增效。

基于^(13)C-NMR偶极去相技术的有机肥料中有机组分特征研究

【目的】在固体13C-NMR的交叉极化魔角旋转全边带抑制(cross polarization/magic angle spinning/total suppression of sidebands,CP/MAS/TOSS)技术得到的谱图中,质子碳与非质子碳的信号重叠。偶极去相(dipolar dephasing,DD)技术利用13C-1H异核耦合作用大小的差异,区分与不同质子结合的13C核基团。本研究基于DD技术探讨有机肥料中碳结构特征。【方法】供试有机肥料样品包括3种秸秆(小麦秸秆、玉米秸秆、水稻秸秆)、3种粪肥(鸡粪、牛粪、猪粪)和3种腐植酸肥(腐植酸铵、腐植酸钠、腐植酸钾)样品,利用13C-NMR谱的CP/MAS/TOSS结合DD技术,测定了不同来源的有机肥料样品图谱,比较其碳分布比例。【结果】秸秆和粪肥样品中烷氧碳组分较多,占鉴定出所有碳组分的比例分别为55%和31%~37%,非质子化的烷氧碳占比不到3%;秸秆、猪粪样品中非质子芳香碳占3%~4%,鸡粪和牛粪样品中非质子芳香碳分别占15%和11%,较秸秆和猪粪样品含有更多的非质子化芳香族化合物。粪肥和秸秆样品中甲氧基碳占比低于烷基氮。腐植酸样品以芳香碳、羧基碳和酰胺基碳为主,羧基碳和酰胺基碳占到12%~16%,总芳香族碳占48%~72%,非质子芳香碳占25%~37%,表明腐植酸芳香骨架上可能存在较多取代。【结论】基于CP/TOSS结合DD技术(偶极相移延时时间设置为40μs)分析结果发现,鸡粪和牛粪中非质子芳香碳占比高于猪粪和秸秆;腐植酸肥芳香族碳比例高于粪肥和秸秆,尤其是非质子芳香碳占比较高,表明腐植酸肥芳香化程度高于粪肥和秸秆。

基于产量反应和农学效率的大白菜养分专家系统构建及验证

【目的】大白菜(Brassica rapa L. ssp. pekinensis)在我国各地均有大面积种植,我们构建了基于产量反应和农学效率的大白菜养分专家推荐施肥智能系统,为不同土壤和气候环境条件的大白菜生产提供简便可靠的施肥方案。【方法】数据来源于2000—2023年国际植物营养研究所中国项目部和研究团队在大白菜主产区开展的田间肥效试验,以及此期间在“中国知网数据库”以关键词“大白菜”、“大白菜+产量”、“大白菜+养分吸收”、“大白菜+肥料利用率”检索到的公开发表的学术论文。进一步以田间肥料试验和露地大白菜为条件,筛选出大白菜产量数据2809条,大白菜氮、磷和钾养分吸收数据分别为667、505和514条,大白菜氮、磷和钾产量反应数据分别为153、113和264条。采用QUEFTS模型模拟分析了大白菜不同目标产量的最佳养分需求特征,结合计算机技术,构建大白菜养分专家系统。于2023年在山东和河北大白菜主产区开展了6组田间试验,每组田间试验包括6个处理,分别为基于大白菜养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、土壤测试施肥(ST),以及基于NE的不施氮、不施磷或不施钾处理,分析了大白菜产量、经济效益和养分利用率。【结果】2000—2023年,我国露地大白菜试验的平均产量为86.0 t/hm^(2),氮、磷和钾养分吸收量分别为178.5、40.1和225.4 kg/hm^(2)。根据QUEFTS模型分析结果,生产1 t大白菜所需氮、磷、钾养分分别为1.64、0.33和2.21 kg。产量反应和农学效率呈二次曲线关系(P<0.05),相关系数分别为0.743 (氮)、0.753 (磷)、0.806 (钾)。田间试验结果表明,NE处理N、P2O5和K2O用量分别较FP处理减少8.4%、39.3%和6.1%,与ST处理用量相当。NE处理大白菜产量较ST和FP处理分别增加2.0%和7.8%,经济效益分别提高2.6%和13.4%,氮肥回收率分别提高34.9%和28.6%,钾素偏生产力分别提高13.8%和21.7%;NE处理氮和磷素偏生产力与ST处理相当,但高于FP处理,NE处理氮和磷素偏生产力较FP处理分别提高了16.1%和94.4%。【结论】与常规测土施肥技术相比,采用产量反应和农学效率为基础构建的大白菜养分专家系统,针对不同生产条件推荐的施肥方案不仅优化了肥料用量,还提高了大白菜产量、经济效益以及肥料利用效率,充分证明大白菜养分专家系统是适用于我国不同地区和规模的大白菜种植的智能推荐施肥方法。

不同降水强度的草原生态系统凋落物分解特征

【目的】探究凋落物在不同降水下的分解动态,了解草原生态系统碳和养分循环过程及其生态系统功能。【方法】采用土块移植的方式,沿自然降水梯度选择3种类型的温带草原(荒漠草原、典型草原和草甸草原),开展为期两年的糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)凋落物分解试验。连续监测分解过程中的质量损失,并分析氮和磷残留率,以及β-葡萄糖苷酶(BG)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)和酸性磷酸酶(AP)的活性,旨在揭示长期历史降水对凋落物分解速率的影响及分解过程的动态特征。【结果】糙隐子草在典型草原中分解最快,分解常数(k值)为(0.32±0.01)a-1,而在荒漠草原和草甸草原中的分解速率没有显著差异;分解两年后凋落物的氮和磷残留率在典型草原最低,分别剩余(53.0±2.4)%和(58.6±3.9)%,氮元素在整个分解过程中主要表现出矿化模式,而磷元素呈现分解早期固定,分解后期矿化的模式,其在荒漠草原中的累积量最高。分解过程中所有酶活性呈现出动态波动,综合整个分解周期,碳获取酶(BG)和氮获取酶(LAP和NAG)活性在典型草原最高,而磷获取酶(AP)活性在草甸草原较高;结合酶化学计量学的结果,典型草原凋落物分解呈现出碳限制,草甸草原凋落物分解则呈现出磷限制,3种草原生态系统的凋落物质量损失率随整个分解阶段的BG和NAG酶活性的增强而增大。【结论】草原凋落物的质量损失率、养分释放速率以及酶活性并不是随着降水梯度的升高而增加。受水分限制的草原生态系统中,凋落物的分解需要从环境中固定较多的磷。本研究揭示了凋落物分解过程对不同历史降水的响应特征,这有助于更好地理解植物-土壤-微生物的碳和养分循环。

高标准农田建设对耕地绿色利用的影响研究

探究高标准农田建设对耕地绿色利用的政策效应与影响机制,为实现耕地绿色利用提供科学参考。本文基于中国30个省份的面板数据,利用连续型双重差分法估计高标准农田建设对耕地绿色利用的政策效应与作用机制。研究结果表明:1)高标准农田建设对耕地绿色利用具有显著的促进作用,稳健性检验也证实了结果的可靠性;2)以耕地类型维度划分和生产功能区维度划分的异质性结果表明,高标准农田建设对旱田、水田以及非粮食主产区的耕地绿色利用效应更显著;3)高标准农田建设通过调整种植结构和提升农业机械化水平来实现耕地绿色利用。为持续推进耕地绿色利用,应继续贯彻落实高标准农田建设政策,加强高标准农田建后管护,提升耕地产能的同时注重耕地养护;根据不同耕地类型差异化精准施策,完善粮食主产区的耕地保护政策,生态脆弱区域注重生态环境保护,避免过度开垦;完善要素配置与耕地绿色利用协调发展,鼓励粮食种植专业化,开展集中连片种植,提升农机综合作业水平。

破解流转地保护困境:经营权稳定性对农户保护性实践的影响研究

研究目的:探讨稳定经营权促进农户保护性实践的效应和路径,为破解“流转地保护困境”提供参考。研究方法:以南方稻区农户采纳绿肥稻作系统为耕地保护实践案例,从农地流转周期和流转合同类型两个维度建立经营权稳定性测度指标,估计稳定经营权对农户采纳行为的影响效应和机制。研究结果:(1)延长农地流转周期能有效促进农户采纳绿肥轮作系统,流转周期每增加1年,农户采纳概率提高3.3%;(2)与口头协议相比,书面合同对农户行为具有更大促进作用,若将口头协议转变为书面合同,农户采纳率将提高32.9%;(3)农地流转周期与流转合同类型在影响农户行为方面存在显著的正向交互作用;(4)经营权稳定性对不同特征农户的影响存在一定分化,其更有利于激励具备较高文化水平、拥有稻田作业机械和具有高认知能力的农户实施采纳行为;(5)延长农地流转周期和签订书面合同主要通过提升农户可持续收益期望来促进其采纳行为。研究结论:建议延长农地流转周期和签订正式书面合同以稳定流转地经营权,以宣传教育改变农户短视行为从而提升承租户可持续收益期望水平,同时还要注重不同特征群体行为响应的分化以探索差异化的流转地保护之策。

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。

我国高标准农田建设面临困难、存在问题及对策建议

我国人多地少,耕地总体质量不高,耕地面积相对不足。强化高标准农田建设、集约高效利用耕地是保障国家粮食安全的基础。经过十多年的高标准农田建设,截至2022年底全国累计实施高标准农田建设面积10亿亩,我国粮食产能明显提升,亩均粮食产能增加10%~20%。笔者系统总结分析了当前高标准农田建设面临困难,针对存在的困难及问题,建议实施六项举措,真正实现高标准农田高标准化。

刍议我国燕麦产业发展新动态、面临新挑战及新对策

近几年,国家连续出台了较多扶持燕麦种植的政策,受政策鼓励和市场拉动,燕麦(Avena sitiva L.)产业出现了新的发展态势,主要表现为:1)扶持政策不断完善,基础地位不断夯实;2)种植规模不断扩大,燕麦草商品率不断提高;3)产业链不断完善,外包服务组织逐渐壮大;4)智能化生产程度不断提升,数字化管理水平进步显著;5)“三闲田”(春闲田、秋闲田、冬闲田)种植模式呈多样化发展,规模化生产已成常态。尽管燕麦产业发展势头强劲,但也面临着诸多新的困难和挑战,一方面是燕麦种质资源创新利用不足;二是受耕地和水资源的约束更加趋紧;三是燕麦种植基础薄弱;四是优质燕麦供需矛盾依然存在。面对国家扶持燕麦产业发展的力度不断增强和市场的强力拉动,首先应树立大食物观,把燕麦纳入畜牧业生产要素中,坚持综合施策;其次要整合科技资源,提升燕麦种质资源利用率,加大燕麦新品种的创新力度;最后要优化资源配置,扭转燕麦种植用耕地难用水难局面,强化“三闲田”燕麦利用,扩大燕麦种植面积。

基于案例分析的乡村生态文化产品价值转化保障机制浅析

加快乡村生态文化产品价值转化对促进农业高质量发展、推进乡村全面振兴和建设美丽中国具有重要意义。文章通过文献梳理,从生态文化价值挖掘、价值实现制度、价值核算方法和生态资源产品交易平台等四个方面总结分析了当前我国乡村生态文化价值转化的现状,针对当前乡村生态文化价值面临的转化意识淡薄、价值度量难、产品抵押难、产品交易难、价值变现难等突出问题,基于陕西、福建和四川生态产品价值实现案例分析,从调查监测机制、生态资源资本化运营机制、部门协同机制和监督考核机制四大方面探索乡村生态文化产品价值转化为经济价值的保障机制。

盐胁迫对食用型向日葵现蕾期叶片光合性能与冠层结构的影响

为探明不同程度盐胁迫对现蕾期食用型向日葵(下称“食葵”)光合作用的影响,测定分析轻度(全盐量1.00 g∙kg^(−1),LS)、中度(全盐量2.68 g∙kg^(−1),MS)和重度(全盐量4.93 g∙kg^(−1),HS)盐胁迫下,现蕾期食葵不同叶位叶片的光合性能和冠层结构参数。结果表明,盐胁迫降低了食葵叶片的净光合速率(Pn),其中MS和HS处理的Pn最大值较LS分别降低5.09%和38.69%,并减少了具有较高光合速率的叶片数量。盐胁迫降低了食葵顶叶的Pn,MS、HS处理的食葵顶叶Pn最大值较LS分别降低8.08%、14.66%。LS处理的光合速率受到气孔和非气孔双重因素的影响,而MS、HS处理主要受非气孔因素的影响。盐胁迫改变了食葵的株型,LS处理的冠层结构呈宝塔型,而MS和HS处理的冠层结构分别呈平展型和圆柱体型。盐胁迫会减小食葵总叶面积和主要功能叶面积,其中HS处理的总叶面积较LS、MS处理分别降低56.03%、47.74%,HS处理的最大单叶面积较LS、MS处理分别降低38.71%、49.46%;同时HS处理叶倾角最大值与LS、MS处理相比分别提高30.92%、14.59%。总之,盐胁迫会明显降低食葵主要功能叶片的光合性能和叶面积,并使其冠层结构由伸展型向收缩型变化,进而抑制植株正常生长。

银川酿酒葡萄产区不同种植年限土壤重金属分布特征和评价

评估典型酿酒葡萄产区的土壤重金属污染情况对葡萄酒产业绿色可持续发展尤为重要。采集宁夏银川贺兰山和青铜峡产区的代表性酿酒葡萄园土壤样品124份,测定土壤中Pb、Cd、Cr、As、Hg和Cu等重金属的含量,并采用污染指数法分析评估土壤重金属在不同种植年限上的分布特征和污染情况。结果表明,受调查的葡萄园土壤重金属含量均未超过土壤重金属污染标准值。土壤中各重金属的单项污染指数和综合污染指数均小于1.0,表明该地区土壤污染等级为安全。就不同种植年限而言,土壤重金属内罗梅综合污染指数表现为6~10年>0~5年>16~20年>11~15年,种植年限为6~10年的葡萄园土壤重金属存在一定的污染风险,其中以As、Cd和Cu较为突出。进一步分析发现,葡萄园行间土壤重金属含量高于行内,尤其As表现较明显,而就土壤不同深度而言,Cu易在行内20~40 cm土层积累。总体而言,银川贺兰山和青铜峡酿酒葡萄产区酿酒葡萄园土壤重金属处于清洁水平;部分种植年限和土层土壤重金属含量处于警戒水平。在酿酒葡萄园管理中应注重As、Cd等重金属输入方面的污染管控。

哈尼梯田区稻鱼共作模式碳足迹和经济效益综合评价

哈尼梯田是全球重要农业文化遗产之一,具有极高的生态系统服务价值。稻鱼共作这一环境友好型农业模式的实践与推广,对农田水土资源利用效率提升和农产品价值增值具有积极作用。揭示稻鱼共作模式的碳足迹和经济效益,可以客观评估该模式是否符合哈尼梯田这一传统农业系统可持续发展的要求。已有研究大多以示范区田间试验为基础,不能全面反映小农户家庭的实际生产情况。研究基于哈尼梯田区4县12乡镇20村,共计385份农户微观调查数据,参考联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)《2006年IPCC国家温室气体清单指南(2019年修订版)》,运用生命周期评价方法测算比较稻鱼共作模式和水稻单作模式的碳足迹,同时计算两种模式的净收益以及考虑碳排放的净收益。研究发现:(1)哈尼梯田稻鱼共作模式具有良好的环境效益,单位面积碳足迹为5988.42kgCO_(2)-eq/hm^(2),低于水稻单作模式的6347.90kgCO_(2)-eq/hm^(2);稻鱼共作模式和水稻单作模式的单位产值碳足迹分别为0.15kgCO_(2)-eq/元和0.22kgCO_(2)-eq/元。(2)对于稻鱼共作模式,生产过程碳足迹和农资投入碳足迹分别占比为60.19%和39.81%,CH_(4)、N_(2)O和化肥投入是碳足迹的重要组成,分别占据41.85%、16.15%和37.86%;对于水稻单作模式,CH_(4)、N_(2)O和化肥投入的碳足迹占比分别为39.42%、17.34%和41.20%。(3)稻鱼共作模式和水稻单作模式的净收益分别为26911.46元/hm^(2)和19049.66元/hm^(2),考虑碳排放的净收益分别为26531.02元/hm^(2)和18646.37元/hm^(2)。研究建议,充分重视稻鱼共作在农业碳减排领域的积极贡献,深入明确实现减排的关键环节,强调稻鱼共作在哈尼梯田稻作系统保护传承中的应用。

应用^(15)N自然丰度值揭示不同氮源对设施土壤氨挥发的贡献

【目的】我国设施蔬菜生产中普遍存在着氮肥施用过量、氨气(NH_(3))挥发损失严重等问题。通过^(15)N自然丰度法,研究不同肥料类型对土壤NH_(3)挥发的影响,并定量分析其贡献率,为实现降低氮素损失的氮肥科学管理提供依据。【方法】开展为期40天的番茄盆栽培养试验,供试土壤为棕壤,未施过肥也未种植过作物,供试作物为番茄。试验设置4个处理,即不施氮肥(CK)和等量施氮(N3 g/pot)条件下单施鸡粪有机肥(M)、单施尿素(U)、有机肥半量替代尿素(MU)处理。利用被动采样器测定了土壤NH_(3)挥发速率和累积排放量,并借助^(15)N自然丰度方法估算肥料和土壤氮对NH_(3)挥发的贡献。【结果】基肥施用后3~6天内,NH_(3)挥发速率迅速增加并达到高峰,之后逐渐降低,直至第33天恢复到施肥前水平。与MU和U处理相比,M处理的净NH_(3)挥发累积量分别显著降低了60.8%和63.1%(P<0.05),MU较U处理的NH_(3)减排效果不显著(4.62%),相应的NH_(3)挥发系数分别为1.37%(U)、1.29%(MU)及0.51%(M)。施肥处理中,δ^(15)N-NH_(3)值随NH_(3)挥发的进行而迅速降低,然后逐渐增加至施肥前水平,M处理的δ^(15)N-NH_(3)均值高于MU和U处理。^(15)N同位素混合方程计算显示,在番茄生产中肥料对NH_(3)挥发的贡献比例为:M处理中鸡粪贡献30.5%,U处理中尿素贡献53.1%,MU处理中鸡粪和尿素分别贡献28.6%和56.6%。【结论】等量施氮条件下,单施鸡粪产生的NH_(3)挥发量远低于尿素,鸡粪和尿素等量氮配施对NH_(3)挥发的减排效果不显著。根据同位素分馏效应计算结果,单施鸡粪、尿素对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为30.5%、53.1%,鸡粪和尿素配施时二者对土壤NH_(3)挥发源的贡献比例分别为28.6%、56.6%,贡献比例与单施差异不大。因此,控制化肥氮施用量是减少NH_(3)挥发的关键。

长期施用有机肥对瘠薄玉米农田土壤N_(2)O排放的影响

【目的】瘠薄型农田玉米生产严重依赖施肥。研究长期施用有机肥对土壤N_(2)O排放和维持玉米产量的影响,为瘠薄型农田氮素高效管理提供理论依据。【方法】长期定位试验始于2008年,试验设计包括4个处理:不施肥对照处理(CK)、当地常规施肥处理(NPK)、增施有机肥处理(MNPK)、50%有机肥替代化肥处理(RMN)。2023年5月至10月,采用静态箱―气相色谱法监测土壤N_(2)O排放通量,计算施用有机肥对土壤N_(2)O累积排放以及产量的影响,并探明影响土壤N_(2)O排放的主要因素。【结果】与CK相比,施用有机肥(MNPK、RMN)显著提高玉米产量,增幅在95%~103%(P<0.05)。在整个监测周期内,3个施肥处理促进土壤N_(2)O排放,整体呈现出“脉冲式”排放规律。N_(2)O最大排放峰值由高到低依次为MNPK、NPK、RMN处理,分别达到4.71±0.68、3.29±0.62、1.71±0.15μg/(m^(2)·min),MNPK处理土壤N_(2)O最大排放峰值和累积排放量分别显著高于NPK处理43.00%、64.65%,而RMN处理比NPK处理分别降低了48%、26.22%。土壤N_(2)O排放通量与土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、全氮(TN)含量以及体积含水率(VWC)呈极显著正相关关系(P<0.01),与有机碳(SOC)、地温(GT)呈显著正相关关系(P<0.05)。NPK处理平均温室气体净排放量为CO_(2)-eq 361 kg/(hm^(2)·a),净温室效应为“源”,MNPK和RMN处理净温室气体排放强度(GHGI)较NPK处理分别降低了572%和655%,玉米种植所产生的净温室气体排放量分别减少了668%和737%,两个有机肥处理之间的温室气体排放强度和净排放量无显著差异。【结论】施用有机肥可有效减少瘠薄农田土壤N_(2)O排放,降低净温室效应并显著提高玉米产量。综合减排和产量因素,在本试验条件下,有机肥替代50%的常规化肥养分量可在有效降低温室气体排放的同时,降低氮肥损失,提高玉米生产效益。

锡林郭勒盟典型草原区草地开垦及退耕造林对土壤粒径分布和养分的影响

【目的】深入探讨锡林郭勒盟典型草原区天然草地在历经60年农业耕作后其土壤质地和养分的动态变化,以及评估实施退耕造林18年是否能有效消减长期开垦耕作对土壤粒径分布及养分造成的负面影响,旨在加深对该地区生态恢复进程中土壤质量演变规律的认识,为科学评估生态恢复措施的实际效果提供科学依据。【方法】选取研究区60 km2范围内的5个样点作为重复,调查4种土地利用类型,即天然草地(GL)、农田(CL)以及种植灌木柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii),行距分别为2 m(AL-2)和5 m(AL-5)的退耕造林地,0—30 cm土层中的粒径分布、容重和养分特征。【结果】(1)各用地类型土壤颗粒组成砂粒61%—82%、粉粒16%—35%、黏粒低于4%。农田和林地土壤粉粒(2—50μm)含量显著低于草地,砂粒(>50μm)含量则明显高于草地。相较于天然草地,开垦耕作导致≤120μm颗粒组分减少,>120μm颗粒组分增加,而退耕造林18年没有减轻因开垦导致细颗粒组分(≤120μm)减少的情况。(2)在0—30 cm的土层中,各土地利用类型的粒径分布垂直变化不显著,分选性较差,呈现出负偏至极负偏的粒径分布特征,且峰态尖窄。其中草地的平均粒径最小,分形维数最高。(3)土壤容重随土层深度的增加而增加。养分的变化主要集中在0—10 cm的浅层土壤,其中开垦活动显著降低了土壤有机碳、全氮、全磷含量。退耕造林后形成的灌木林地没有显著改变有机碳、全氮含量,但全磷含量却显著降低。(4)≤120μm的颗粒组分与土壤有机碳、全氮、全磷之间存在极显著的正相关关系,这表明土壤养分的衰减与土壤细颗粒的流失密切相关。【结论】草地开垦为农田后,长期耕作破坏了土壤物理结构,细颗粒组分及土壤养分显著下降,而退耕造林18年在改善土壤质地和恢复养分水平方面的效果不显著。