控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958(夏玉米)和济麦22(冬小麦)为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含50%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF1)、含50%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含70%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF2)共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量(P<0.05)。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的夏玉米、冬小麦和周年产量分别提高了1.4%~3.0%、1.9%~3.4%和1.6%~3.1%(P>0.05)。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N_(2)O和CO_(2)的周年排放(P<0.05)。CRBF1和CRBF2处理的土壤N_(2)O周年排放总量较FFP处理显著降低了27.7%~34.6%(P<0.05)。施氮显著增加了麦玉轮作体系的周年全球增温潜势(GWP)(P<0.05)。CRBF1和CRBF2处理的周年GWP较FFP处理降低了4.2%和5.7%,其中CRBF2处理差异显著(P<0.05)。施氮降低了麦玉轮作体系的周年温室气体排放强度(GHGI)。CRBF1和CRBF2处理的周年GHGI较FFP处理降低了5.6%~8.6%(P>0.05)。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%~34.3%(P<0.05),减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。

我国新型肥料发展近十年回顾与展望

缓控释肥料、有机类肥料、水溶性肥料等新型肥料在推进氮肥利用效率提升、水肥一体化技术应用、养分协同利用、农业废弃物消纳上做出了重要的产品支撑,推动了新型肥料向绿色高效方向发展。与欧美发达国家相比,我国用肥强度高、化肥产品结构不均衡、缓控释肥释放期与作物吸收规律匹配度低、成本高、水溶肥质量不一等问题还较为明显。新型肥料的发展尚需在产品功能创新、与机械配合施肥、肥料剂型多样化、菌剂专用化、包膜层环保等方面深入开展工作,同时推动更多肥料企业加入新型肥料的研发和推广中,促进我国农业高质量发展。

基于无人机多光谱植被指数的生菜全氮含量预测

我国露地蔬菜种植规模庞大,生产方式高度集约化,但过量施肥等导致的水氮利用效率低下的问题较为严重。为实现露地蔬菜规模化种植中精准施肥、高效生产的目标,以露地生菜为研究对象,设无氮(N0)、低氮(N1)、高氮(N2)三个处理,通过无人机搭载多光谱相机,建立3种多光谱植被指数(NDVI、RVI和SAVI)与生菜叶绿素、生物量、吸氮量、全氮含量数据集,并构建单生育期和多生育期氮素诊断模型。结果表明:(1)在莲座期和结球期,生菜各处理NDVI、RVI和SAVI值表现出随施氮量的增加而增大,但在收获期,N1处理达到最大值。(2)在生菜结球期,NDVI与生菜的产量、吸氮量、叶绿素均存在显著相关性,其中生菜全氮含量与叶绿素在p≤0.01水平下显著相关,相关系数(R)为0.51;综合生菜多生育期,NDVI值与生菜的产量、叶绿素、吸氮量和全氮含量均在p≤0.001水平下达到极显著相关,相关系数分别为0.85、0.82、0.81和0.71。(3)通过相应数据集拟合出指数、线性、对数和幂函数4种模型关系,建立生菜多生育期植株全氮最佳预测模型:全氮=16.52ln(NDVI)+73.514;应用生菜全氮估层模型反演基地生产田块,其平均相对误差为3.22%、RMSE=0.5566、NRMSE=0.0108,说明模型估算效果均较好,通过无人机多光谱遥感对蔬菜氮素诊断具有一定的可行性。

玉米秸秆水热生物炭施用对土壤重金属Cd生物有效性和微生物群落的影响

为了探究玉米秸秆水热生物炭(简称水热炭)施用对镉(Cd)污染土壤的修复效果及作用机制,通过盆栽试验,分析了不同水热炭在不同添加率下(1%和3%)对土壤Cd生物有效性和作物吸收的影响,并探究了不同条件下的微生物群落结构。结果表明:与对照相比,水热炭施用显著提高了土壤有机质和溶解性有机碳含量,土壤中二乙烯三胺五乙酸提取的Cd(DTPA-Cd)和油菜叶片Cd含量分别降低了5.01%~20.98%和10.82%~34.16%。提高水热温度和水热炭添加率有助于降低土壤DTPA-Cd含量。此外,施用水热炭显著增强了根际土壤细菌的多样性和丰度,且明显改变了微生物群落结构。与对照组相比,施用水热炭显著降低了根际土壤中Actinobacteriota的相对丰度,提高了Proteobacteria和Bacteroidota的相对丰度。冗余分析表明土壤溶解性有机碳含量是影响根际土壤细菌群落结构的关键因素。因此,水热炭对重金属污染土壤有很大的修复潜力,但其对土壤重金属的长期效应有待进一步研究。

畜禽粪便Cu、Zn含量特征研究

为了解畜禽粪便中Cu、Zn含量在近年来的变化趋势,通过文献调研,分析了牛粪、猪粪和鸡粪中的Cu、Zn含量、随时间变化和区域变化的特征。结果表明,畜禽粪便中Cu、Zn含量表现为猪粪(500.9、1 121.5 mg/kg)>鸡粪(121.8、436.3 mg/kg)>牛粪(52.1、202.6 mg/kg)。猪粪Zn含量随年代变化呈极显著增加趋势(P<0.01),增加速率约为55.9 mg/(kg·年);鸡粪Cu含量随年代变化呈下降趋势(P<0.05),下降速率约为6.55 mg/(kg·年)。不同区域猪粪Cu、Zn含量有差异,广西猪粪Cu含量最高,平均值为796.6 mg/kg,湖南省猪粪Zn含量最高,平均为1 674.1 mg/kg。研究表明,鸡粪中的Cu近年来得到较好的控制,而猪粪Zn控制效果较差;由于猪粪Cu、Zn含量高,长期施用条件下存在土壤Cu、Zn累积的风险,因此应重点加强饲料行业的监管力度。

种肥混播对夏玉米产量、酶活性和土壤微生物的影响

探索夏玉米种子与控释肥混播对夏玉米产量、氮磷钾养分吸收、施肥经济效益、酶活性及土壤微生物的影响,为夏玉米轻简化生产和化肥减施增效提供技术支撑。以夏玉米品种‘郑单958’为材料进行了大田试验,试验设不施氮对照、常规施肥、种子控释肥混播和氮磷钾减量50%控释肥种子混播共4个处理,分析调查了夏玉米产量、氮磷钾吸收、叶片酶活性及根际土壤微生物功能基因。与常规施肥相比,2个控释肥处理的夏玉米产量增加7.7%~22.1%,夏玉米氮、磷、钾吸收量分别增加0.75%~33.3%、16.3%~27.1%、4.78%~36.5%,氮肥吸收利用率提高20.7%~24.6%,氮肥偏生产力提高14~74.1 kg/kg,氮肥农学利用率提高14.1~20.2 kg/kg,夏玉米每公顷净收益(扣除肥料投入)比常规施肥增加9.67%~19.6%。吐丝期根际土壤硝化和反硝化微生物基因数、叶片硝酸还原酶、谷氨酰胺合成酶、谷氨酸合成酶和谷氨酸脱氢酶与常规施肥没有显著差异。种肥混播在夏玉米上实现了增产增收,提高了氮磷钾养分吸收量和氮肥利用效率,降低了环境污染风险。

缓控释肥料研发需要长期坚持

发展缓控释肥料是实现化肥减量增效的重要方向,在支撑现代农业绿色发展中发挥着重要作用。文章回顾了北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所在该领域32年的研究工作,从研究历程、队伍建设、产品开发和农化服务等方面阐述了缓控释肥料自实验室走向农田的来龙去脉,对未来的研究方向进行了分析与展望。研究所1991—1998年相继研制出沸石包膜肥料和聚烯烃树脂包膜肥料。1999—2015年,控释肥料逐步实现产业化。2016年以后,生物基包膜控释肥料受到重视,研究取得了较大进展。沸石包衣肥料是以天然沸石为包膜剂的无机包膜肥料。聚烯烃树脂包膜肥料是将树脂溶液喷洒在肥料表面形成一层半渗透或不渗透材料,以实现养分的控制释放。聚氨酯包膜肥料是一种热固性树脂包膜控释肥料,无溶剂原位反应成膜是其常用生产工艺,研究所先后开发了半自动、自动化连续生产技术。研究所缓控释肥料的创制服务了从大田到园艺系列作物养分精准需求,带动了肥料产业升级、面源污染治理、肥料减量增效工作的开展。为适应农业发展的现实需求,未来仍需在肥料产品包膜材料生物可降解、肥料养分释放多阶段连续可控、大规模连续化生产工艺创新、肥料产品质量在线快速检测技术、作物专用多元复合控释功能肥料等方面持续研究。

桃枝发酵堆肥对平谷大桃产量和品质的影响

以桃枝进行堆肥处理制成的有机肥料为试材,采用3个用量梯度(15000、30000、45000 kg·hm^(-2)),并与常规有机肥进行比较的方法,研究了桃枝肥作为基肥对大桃产量和品质的影响,以期为该肥料在大桃上的合理施用提供参考依据。结果表明:随着施用年限的增加,15000 kg·hm^(-2)桃枝肥用量会导致大桃产量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量的下降,30000 kg·hm^(-2)和45000 kg·hm^(-2)桃枝肥用量的产量、可溶性糖含量、可溶性固形物含量与当地常规有机肥处理无显著差异。45000 kg·hm^(-2)桃枝肥用量会导致大桃果实可滴定酸含量的显著增加从而导致糖酸比低于其它处理。不同桃枝肥用量不会影响大桃维生素C含量,但硝酸盐含量会随着用量的增加显著增加。15000、30000、45000 kg·hm^(-2)3个用量梯度相比,30000 kg·hm^(-2)的产量、品质较为优异,且与当地常规有机肥处理无显著差异。综上所述,在平谷大桃的生产实际中桃枝肥的用量推荐30000 kg·hm^(-2)为宜。

温室微气候模拟与温室作物生长模型研究进展

现代的温室是一个复杂的环境系统,其中土壤、作物和微气候三个子系统间各种生物和非生物现象时常发生。农业数学模型可以用来模拟和预测温室内微气候和植物生长的变化,从而推荐最优化的生产管理策略。本文对国内外温室气候模型和温室作物生长模型进行了综述,温室气候动态模型可以预测关键气候因子,分为机械模型和黑箱模型。机械模型基于物理方程构建,它描述了基于过程的知识模拟的系统;黑箱模型属于经验模型,更多地用于温室系统控制、优化和设计的应用。作物生长模型是基于科学原理和数学关系的一种定量化工具,可以评估温室内土壤、微气候、水分和管理因素对作物生长发育的影响程度,预测作物生长状况。作物生长模型主要包括两类:描述性模型和解释性模型。温室作物模型是基于露地作物建立的最早的作物生长模型,并在几十年发展过程中对原来各功能模块进行修正、扩展和升级而来。功能-结构植物模型(functional–structural plant modeling,FSPM)是基于植物建筑学并结合气候和作物模块而形成,可以模拟单个植物的生长、形态以及它们与其生长环境的相互作用。最后指出未来趋势是利用数字技术、人工智能结合FSP模型,利用云数据储存计算分析。

微塑料降解菌群的筛选与性能研究

为探究微塑料降解菌群的降解性能及其对农作物种子发芽的影响,利用五点采样法于2020年9月采集北京市农林科学院长期覆膜样地土壤,通过富集培养法筛选获得一组微塑料降解菌群,命名为ZH-5,通过高通量测序技术和Biolog-Eco微平板法分析了ZH-5的组成多样性及生长特性,通过失重法、扫描电子显微镜及傅里叶变换红外光谱评估了ZH-5对微塑料的降解潜力,通过种子萌发试验探究了ZH-5对作物种子的毒性效应。结果表明:从土壤样品中筛选出的降解菌群主要由9门组成,包括94属,优势门中变形菌门(Proteobacteria)占比60.34%、放线菌门(Actinobacteriota)占比16.86%;主要菌属中新生螺旋菌(Noviherbaspirillum sp.)占29.81%、嗜氨菌(Ammoniphilus sp.)占16.28%、假单胞菌(Pseudomonas sp.)占11.76%。培养60 d后,ZH-5对聚乙烯的降解率达2.86%,对作物种子具有显著促生作用,与P0处理(未接菌液)相比,P1处理(接种稀释100倍菌液)对黄瓜、萝卜、甜瓜和香瓜根长的促生率分别为31.38%、108.13%、57.59%和223.03%。研究表明,ZH-5具有降解聚乙烯微塑料的潜力,在减轻微塑料对环境污染等方面具有一定的研究意义。

棕榈油基可降解包膜材料的制备及性能研究

【目的】植物油多元醇的物化性质是影响聚氨酯材料微观结构和宏观性能的主要因素。尝试通过改变亲核试剂甲醇用量调节棕榈油多元醇羟值、黏度等物化指标,研究多元醇物性、聚氨酯性能与肥料养分控释性能之间的关联性,为优化棕榈油基聚氨酯包膜性能,降低可降解包膜肥料成本提供理论依据。【方法】以饱和度高的棕榈油为起始原料,采用环氧开环法,通过调节甲醇用量(醇油比为0.4∶1~1∶1),合成了4种棕榈油多元醇,标记为POP1、POP2、POP3、POP4;以上述多元醇为原料,通过原位反应成膜技术制备了4种棕榈油基可降解包膜尿素,依次标记为PCU1、PCU2、PCU3、PCU4。研究了甲醇用量对棕榈油多元醇羟值、酸值、黏度、分子量及官能度的影响,借助傅里叶红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、扫描电子显微镜(SEM)和热重(TG)等表征手段,系统分析了甲醇用量对棕榈油多元醇及其膜材微观结构的影响。进一步采用质量法和水泡法,测试包膜的吸水率和肥料氮素累积释放率,分析甲醇用量对包膜耐水性和控释性的影响。最后,通过包括含3个包膜浓度的发芽试验,评价包膜的安全性。【结果】通过调节甲醇用量合成了羟值范围在101~132 mgKOH/g、黏度范围在365~618 mPa·s、官能度在1.89~2.73的棕榈油多元醇。FTIR和1H NMR分析结果表明,棕榈油多元醇为聚醚酯多元醇,且随着甲醇用量的增加,多元醇分子中羟基官能团的数量逐渐增加,但分子的主体结构没有变化。当醇油比为0.8∶1~1∶1时,棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g、黏度小于700 mPa·s,官能度大于2,且制备的包膜具有良好的热稳定性和耐水性。在无助剂包覆且包衣率为3%时,所制包膜尿素PCU3和PCU4氮素初期释放率约为7%,释放期为20天以上。试验证实包膜对种子萌发及作物生长没有不良影响。【结论】最佳甲醇和棕榈油比范围为0.8∶1~1∶1,在此比例下的棕榈油多元醇羟值约为130 mgKOH/g,官能度大于2,黏度小于700 mPa·s,以其合成的棕榈油基可降解包膜材料的控释性能良好,棕榈油含量大于65%。

微生物强化水生植物修复污染水体研究进展

近年来,中国水环境质量不断改善,但在典型流域中,仍有部分水体断面存在较为严重的水污染,主要体现在氮、磷等污染物超标严重。水生植物已被广泛应用到受污染水体修复中,但单独的水生植物对水体的修复效果不理想。将水生植物与微生物相结合组成耦合修复系统,已成为一种低成本、生态友好和可持续的污染水体修复技术。该文综述了近年来水生植物-微生物耦合修复污染水体的应用现状,重点阐述了水生植物-微生物耦合的形式、相互作用机制以及微生物强化水生植物去除水体污染物机制。最后,结合已有研究现状,对该耦合修复技术的研究方向提出了展望。

基于DNDC模型研究春玉米长期秸秆还田的氮肥减施潜力

【目的】探索秸秆还田对玉米氮肥减施潜力的影响,为东北黑土区养分资源高效利用提供科学依据。【方法】田间定位试验在吉林省公主岭市开展,始于2017年,分别在秸秆还田和离田条件下,设置施氮0、70、140、210、280和350 kg/hm^(2),共12个处理。基于田间实测值校正和验证反硝化−分解模型(DNDC,Denitrification-Decomposition),并用校正后的模型模拟30年(1991—2020)秸秆还田对春玉米产量和氮素利用率的影响以及氮肥减施潜力。【结果】DNDC经参数校正后能够较好地模拟秸秆还田和离田条件下各施氮量处理春玉米产量、生物量、氮吸收和土壤无机氮含量,模拟值与实测值的标准平均相对误差(nARE)和标准均方根误差(nRMSE)范围平均分别为−5.7%~7.6%和10.0%~28.5%。依据长期模拟结果,秸秆还田条件下,最大产量施氮量下的春玉米产量、氮素回收率、农学效率和偏生产力比秸秆离田条件下可分别平均提高6.0%、5.5%、2.7 kg/kg和6.7 kg/kg,氮素表观盈余率平均下降36.3%。与秸秆离田条件相比,秸秆还田条件下达到秸秆离田条件下最大产量的施氮量平均减少35.5 kg/hm^(2),约为18.4%。最大产量氮肥减施比例随秸秆还田年限的延长而变化,秸秆还田7~15年时的氮肥减施比例最高,平均为23.6%,秸秆还田19~30年的减施比例平均为15.8%。此外,秸秆还田的氮肥减施比例在湿润年最高,平均为20.5%,其次是平水年,平均为18.7%,干旱年最低,平均为15.4%。【结论】相比于秸秆离田,长期秸秆还田可显著提高玉米产量和氮素利用率,减少获得相同产量所需的施氮量以及氮素盈余率。按照DNDC模型预测,我国东北春玉米生产在秸秆还田下的氮肥减施潜力依年降水变化,为10%~20%。

草酸不同添加方式对堆肥氮素损失控制效果研究

为探索草酸不同添加方式对堆肥过程氨气减排和氮素保留效果,以鸡粪、玉米秸秆和尾菜为发酵原料,采用条垛式堆肥进行25 d的发酵试验。草酸添加方式为初始一次性添加(EA1)和堆肥过程多次喷淋添加(EA2),添加量为0.15 mol·kg^(-1)(堆体鲜重)。结果表明:添加草酸在堆肥初期抑制了温度上升,但是增加了50℃以上高温天数。各处理氨气挥发速率均呈现先升后降的变化趋势,CK(不添加草酸)、EA1、EA2氨气累积挥发量分别为173.93、87.29、64.38 g·d^(-1)·m^(-2),与CK相比,EA1和EA2处理氨气累积挥发量减少49.81%和62.99%。堆肥过程中各处理全氮含量均呈现逐渐上升的变化趋势,有机碳含量均呈现逐渐下降的变化趋势;添加草酸提高了堆肥结束后全氮和有机碳含量,EA1和EA2处理的全氮含量比CK分别提高了12.96%和18.22%;有机碳含量比CK分别提高了6.04%和11.28%。堆肥结束后各处理粪大肠菌群数和蛔虫卵死亡率均达到《有机肥料》(NY/T 525—2021)相关要求。从堆肥氨气减排效率、氮和有机碳保留效果综合分析,草酸多次喷淋添加优于初始一次性添加。本结论可为堆肥高效氨减排技术提供参考。

工作总结撰写技巧与要领分析

本文围绕如何写好工作总结,使工作总结出新出彩出经验,提高质量提高水平提高价值,开展了文献综述研究。在重新认知工作总结的基础上,阐述了撰写工作总结的“四大”作用和“五项”难点,并凝练出撰写精品工作总结的“六个”突破。

冬小麦-夏玉米轮作条件下氮素反硝化损失研究

在北京潮土上研究了冬小麦-夏玉米轮作体系下土壤氮素反硝化损失。结果表明,不同氮肥用量处理,土壤氮素反硝化损失量为4.71～9.67kg·ha-1。夏玉米生育期是反硝化损失的关键时期。氮肥施用后的1～2周是氮素反硝化损失的最剧烈阶段。土壤N_2O的生成、排放与反硝化作用有相似的规律性,N_2O可能大部分来自于硝化作用。

秸秆还田对旱地土壤反硝化的影响

采用乙炔抑制 -土柱培养法研究了北京郊区潮土上夏玉米生育期土壤反硝化状况。结果表明 :氮肥施用后的两周内是反硝化作用的主要阶段 ,土壤孔隙含水量对反硝化作用有显著的影响 ;在配施氮肥的条件下 ,秸秆还田促进了土壤反硝化作用 ,秸秆还田时夏玉米生育期肥料氮反硝化损失率为1.7%、秸秆不还田时为 1.2 %。这意味着秸秆还田可能促进土壤 N2

施肥对蕹菜生长及品质的影响

在褐土上采用盆栽试验研究了鸡粪、包衣尿素、尿素、硝铵 4种肥料对蕹菜硝酸盐累积以及其他品质指标的影响。结果表明 ,在低量施氮下 ,鸡粪处理表现缺氮症状 ,长势不及等氮量的尿素处理 ;在中量施氮情况下 ,蕹菜长势为 :鸡粪、包衣尿素 >硝铵 >尿素。在硝酸盐指标上 ,施用等量鸡粪可以明显降低其含量 ;在中量施氮情况下 ,植株的硝酸盐含量为 :尿素 >硝铵、包衣尿素 >鸡粪 ;随着施氮量的增加 ,植株硝酸盐呈增加趋势 ,以尿素处理增加更为明显。鸡粪的施用量增加有利于提高蕹菜的Vc及可溶糖含量 ,但尿素处理没有表现出类似的结果 ;在中量氮素投入情况下 ,硝铵及包衣尿素处理的Vc含量相对较高。中、高量化学氮肥施用显著地促进了土壤无机氮的累积 ,其中又以尿素处理累积为甚 ,包衣尿素累积量较少。

低温下钾在植物水分调节中的作用

利用玉米为材料在砂培试验中设置了0，1．5，3．0，15mmol．L-14个钾水平，在玉米长至5叶期时分别转入生长箱中进行8℃，25℃两种温度处理4d，测定钾在植物水分调节中的作用。结果表明，在砂培条件下，适施钾肥增加了玉米地上部钾含量，同时地上部阳离子累积量显著增加，分别为常温下从缺钾处理（0）的1·55mol·kg-1增加到高钾处理（15mmol·L-1）的2．04mol．kg-1，低温下从1．41mol·kg-1增加到1．83mol．kg-1。经低温处理后植株叶片出现了程度不同的萎蔫症状，但施钾植株叶片萎蔫显著减轻，高钾处理植株的叶片萎蔫率较缺钾处理下降了16.4倍。施用钾肥也使植株的保水能力增强，相对含水量得到提高，改善了植株的水分状况。

不同温度下施用钾肥对玉米生长及磷钾养分吸收的影响

在砂培试验中，设置了０、１５、４０ｇ／ｋｇＫ２Ｏ施钾水平，３个施磷水平保持一致（０１０ｇ／ｋｇＰ２Ｏ５），玉米分别在网室（低温）及温室（常温）中生长，待玉米长至５叶期时测定植株的钾磷吸收状况。结果表明，温室及网室中玉米生长因施钾而受到显著影响，以施用１５ｇ／ｋｇＫ２Ｏ最有利于玉米地上部及根的生长，而其中又以网室（低温）中的生长促进效果更为显著。无论是在温室还是在网室中，施用钾肥均使玉米植株比根长显著下降。试验进一步表明，低温下施钾促进了植株对钾的吸收，同时对植株根冠部磷含量均产生显著影响，过量施钾降低了玉米根冠部磷的含量及吸磷总量，降低了单位根长吸磷量。