pH响应材料及其在智能肥料中的应用

肥料行业的发展正从传统化肥向新型肥料转变。肥料使用在保障粮食安全方面发挥了重大作用,但传统肥料利用率低、养分损失大、环境风险加剧,大多数肥料产品不能按照作物的营养需求规律实现养分精准供应。而智能肥料的研发与创新为解决该问题提供了有效途径,在时空上更精准匹配作物对养分的需求。本文系统综述了pH响应材料的类型、来源及响应机理,探讨pH响应材料的化学结构对pH响应行为的影响,提出pH响应材料促进根肥互馈的观点,剖析pH响应材料在智能肥料中的应用前景,进一步明确pH响应材料在绿色智能肥料创制领域的应用潜力、未来的研究方向及面临的挑战。文章以根肥互馈理念为核心,综合考虑pH响应材料与作物根际酸化效应,设计并利用pH响应材料把根分泌物与智能肥料有机连接,提出开发pH响应肥料的创新思路,指出根肥互馈是协同肥料养分释放和作物养分吸收的关键,提出基于根肥互馈原理匹配作物养分需求规律且具有环境友好性的绿色智能肥料将成为新型肥料的发展趋势。

白洋淀流域种植业氮磷投入-盈余-排放时空特征

为明晰白洋淀流域种植业氮、磷施用、盈余及流失特征和影响因子,本研究以白洋淀流域36个县区为研究对象,从种植业氮、磷施用、盈余与流失角度,分析白洋淀流域2015—2020年种植业氮、磷排放的时空特征,量化不同作物的相对贡献。结果表明:2015—2020年,白洋淀流域氮、磷施用强度分别减少30.2%和31.4%,空间上呈现上游低、中下游高的分布特征。在研究周期内,玉米对种植业氮、磷施用量的贡献分别达到31.0%~41.8%和32.6%~48.0%;果树氮、磷施用强度最大,分别为247.0~299.6 kg·hm^(-2)和145.6~199.4 kg·hm^(-2)。从研究期初至期末,白洋淀流域种植业氮、磷盈余强度分别减少37.0%、33.1%,空间上呈现上游低、中下游高的分布特征。流域内各作物氮盈余量大小由蔬菜>玉米>小麦>果树变为玉米>小麦>蔬菜>果树,磷盈余量大小始终为玉米>小麦>蔬菜>果树,果树氮、磷盈余强度最大,分别为395.8~480.1 kg·hm^(-2)和148.4~202.3 kg·hm^(-2)。2015—2020年,白洋淀流域氮、磷流失强度分别减少28.4%、33.3%,空间分布特征与氮、磷施用及盈余相同。玉米对种植业氮、磷流失量贡献最大,分别为33.3%~43.3%和31.8%~47.1%;蔬菜氮流失强度最大(4.46~5.60 kg·hm^(-2)),果树磷流失强度最大(0.52~0.72 kg·hm^(-2))。种植业氮、磷盈余与流失强度极大程度上取决于施肥强度,为减少流失应对氮、磷施用强度大的作物及地区进行针对性管理。

关乎我国资源、环境、粮食安全和可持续发展的化肥产业

本文根据多年研究结果,总结和分析了我国化肥生产消费与资源开发利用、环境保护及可持续发展的关系.指出我国已经成为世界化肥生产消费大国,到2002年,化肥生产量达到0.379×108t,化肥消费量为0.434×108t,分别占世界总量的25%和30.7%,并且化肥品种向高浓度化发展.化肥消费的增多,保证了我国粮食安全,减缓了土壤养分缺乏,但目前主要作物施肥量较高,与先进国家相比,养分效率偏低,有大量有机养分没有得到很好利用.化肥生产需要消耗磷硫钾氨资源,特别是磷矿资源浪费严重,隐藏危机.化肥产业的发展还带来一定的环境问题,包括重金属和氮磷排放等方面需要引起重视.化肥发展要适度规模,核心问题是提高养分资源利用效率.

农业绿色发展理论框架和实现路径的思考

农业绿色发展作为一种全新的发展理念、技术模式和系统工程,将成为我国未来农业的发展方向,但仍有许多理论和科学问题亟待解决与回答。本文阐述了农业绿色发展理论框架与实现路径,认为与国际农业可持续发展相比,我国农业绿色发展更注重绿色和发展的协同,强调以发展带动绿色、用绿色促进发展,因此农业绿色发展面临更为艰巨的挑战。本文提出农业绿色发展科学的10大要素,即着眼1个食物系统,坚持绿色和发展2个主题,牢固社会、经济和生态环境3大支柱,聚焦资源、生产、消费、环境等之间4个界面,协调好政府、农民、企业、经销商和消费者5个利益主体的关系,遵循投入控制、循环增效、综合挖潜、减排环保、融合增值、优膳减压、机制保障和区域落地8项原则,依据食物系统物质、能量、信息和价值等流动规律,通过绿色政策、资本、服务、技术、产品、知识、工程7种调控措施的创新,实施基于绿色阈值的生态环境管控机制、全产业链政策激励机制和技术落地、食物供应与需求结构优化与调控的"转绿、促发、协同"3条路径及9种途径,实现与农业相关的社会、经济、生产力、生态、环境、资源等6类目标协同提升,促进可持续发展目标(SDGs)的实现。建议国家强化农业绿色发展理论、技术和战略研究,尽快实施"创建一套基础数据库、创制一批技术装备、搭建一组科技平台、打造一批示范工程和凝练一系列智库成果"等五个"一"的农业绿色发展科技工程,助推国家农业绿色发展转型。

世界化肥发展特点和未来趋势分析

以国际化肥生产和消费数据为依据,系统分析了世界化肥生产和消费的特征和未来发展趋势。从发展的历史看,世界化肥生产和消费整体经历了"增长—下降—再增长"3个阶段;从区域分布看,表现出发展中国家已经成为化肥生产和消费的主流、化肥消费转向人口和农业大国、化肥生产转向资源优势和消费大国等特点;品种结构的变化特点是氯化钾、尿素和磷酸铵等高浓度肥料消费量增长较快,而硫酸铵、硫酸钾、过磷酸钙等传统肥料在多数国家消费量降低;从未来发展趋势看,化肥生产与消费仍将保持增长,化肥产业布局将继续调整,全球化肥市场一体化进程加快,超大型的国际化肥企业控制市场能力进一步加强。

中国养分资源综合管理研究的意义与重点

养分作为动植物的生命元素,既是一种资源,也是环境污染因子,管理不善将带来严重的营养和资源环境问题。并结合近年来研究结果和文献资料,对我国养分资源利用的特点和国内外研究进展进行分析,提出我国养分资源综合管理研究的重点。分析结果表明,目前我国养分资源利用的特点是:大量依靠化肥投入、养分资源利用不合理、其他养分资源潜力巨大但有待挖掘、经济发展和建设小康社会将会加剧养分流动与向环境的释放等;国际方面,在建立养分管理研究网络的基础上,加强了农田养分资源综合管理理论和技术研究,并且在区域和流域层次上已经扩展到整个食物链,同时十分重视相关政策和法规研究。因此,建议我国养分资源综合管理研究要突破传统的农田范畴,以食物生产和消费及其环境系统为对象,以养分资源流动和调控为重点,从农田和区域的不同层次开展研究工作。

食物链养分管理--中国可持续发展面临的挑战

人类食物链养分的流动及其管理决定了资源、环境、社会经济、生产、食物安全等多个可持续发展目标的实现。结合近年研究结果和文献资料,系统地分析了我国未来可持续发展中食物链养分管理的重要性及其难点,提出了相应的优化食物链养分管理建议。分析结果表明,在21世纪,随着中国人口增长、社会经济发展和生活水平的逐步提高,食物链养分流量将进一步加大,更多的资源消耗和环境养分排放也随之而来;未来将面临更为严峻的食物链养分问题;目前的养分管理模式不适应于未来的需求,这些问题将是我国可持续发展面临的重要挑战。为此,提出优化食物营养结构以减少过量养分摄入、加快提高食物链养分利用效率和养分循环率、加强食物链养分管理研究等建议。

冀西北高原旱薄地豌豆促根抗旱栽培技术研究

本文在几年田间研究基础上，提出早薄地豌豆栽培的技术途径是协调根土关系，中心是促极抗旱；建立了以促根为中心的适时早播、适当深播和增施磷肥抗旱栽培法，使豌豆产量显著提高．

硼对红三叶草氮代谢的影响(简报)

缺硼土壤使用硼肥,可显著提高红三叶草地上部植株蛋白氮和非蛋白氮以及根中非蛋白氮含量;叶片中游离氨基酸和水解氨基酸也因种类不同而对硼的反应有较大差异;施硼还能促进结瘤、固氮和萌发种子中蛋白酶、肽酶的活性。

土壤不同供硼水平对红三叶草吸收其它营养元素的影响

用石灰性紫色土盆栽红三叶草,研究了土壤缺硼(0.13ppm)、适量硼(0.75ppm)和高硼(5.0ppm)对红三叶草吸收K、Ca、Mg、P、Mn、Zn、Cu和Mo等养分的影响。结果表明,随着供硼水平的提高,上述诸元素的单株吸收量相应增大,但其增加的幅度则因元素种类、生育期不同而有差別。按红三叶草体内的元素浓度计,则有相反的趋势。缺硼明显抑制红三叶草对K等元素的吸收,高硼则无明显的影响。计算各种元素的平均吸收速度的变化规律,证明与红三叶草的平均生长速度的变化规律一致。根据上述结果,作者提出评价硼对养分吸收的影响,应综合考虑养分浓度、吸收量和吸收速度。

红三叶草的硼营养研究

以石灰性紫色土为供试土壤,在盆栽条件下研究了红三叶草在不同硼水平下硼的含量、吸收与分布。结果表明,红三叶草根部和地上部分各生育期的硼浓度、单株吸收量和平均吸收速度均随土壤有效硼的增加而提高。同一硼水平,各部位硼浓度随生育期变化较小,硼平均吸收速度随生育期的变化与红三叶草平均生长速度的变化一致,表明硼的吸收与植株生长需求密切相关。对红三叶草10个部位含硼量测定表明,各部位含硼量均随土壤有效硼增加而提高,以根变幅最小、叶片最大;缺硼时,大部分硼积累在根中,而高硼时主要积累在叶片中,红三叶草硼诊断的最佳器官是叶片。红三叶草在缺硼时,植株表现“多头症”,叶片有“红叶型”和“皱缩型”2种类型;硼中毒时则表现典型的“金边症”。

施肥量剧减会造成作物大幅度减产吗？

利用匈牙利Balaton潮流域200多个农场田块1981-2002年的作物产量、施肥量和土壤养分历史资料，分析施肥量和作物产量的关系，探讨施肥量剧减对作物产量的影响。结果表明，该区在经历上世纪80年代末社会经济变革之后，几种作物施肥量剧烈下降，其中氮肥降低了25-30%，而磷钾肥降低了80%以上；但这种剧烈降低并没有引起作物大幅度 减产，小麦产量变化不大，其他作物产量降低幅度不到10%，也远远低于肥料降低幅度；同时，土壤有效磷钾含量也有下降；并且，化肥用量的下降也对Balaton潮水质量改善有一定贡献。该区的经验对我国改变目前这种过量施肥的局面，减少土壤养分过量积累、调整化肥发展等均有一定借鉴作用。

风机水泵类负载高压变频电动机冷却方式匹配的研究

通过恒压频比的方法对电机进行调速,模拟风机水泵类负载在低频下的运行状况,根据电机不同变频范围做出的温升试验结果,与理论计算进行分析、对比,得出变频电机(当负载为风机、水泵类),在不同变频范围下,最合理的冷却匹配方式。

施用磷肥对旱作豌豆生长和氮、磷、钾吸收的影响

本文利用田间分期取样。研究了旱作条件下施用磷肥对豌豆地上和根系干物质消长规律及氮、磷、钾吸收的影响．结果表明，施磷能显著提高豌豆根系和地上的干物质重量．磷浓度以及氮、磷、钾单株吸收量．通过对平均吸收速度分析，可以认为，施磷后．氮、钾吸收量的提高，主要是因为根系量增多，吸收面积加大的缘故，而磷吸收量的提高则应是磷吸收速度加快和根系量增多、吸收面积加大共同所致．

化肥产业关乎我国资源与可持续发展

我国已经成为世界化肥生产消费大国，到2002年，化肥生产量达到0379×10^8t，化肥消费量为0434×10^8t，分别占世界总量的25％和30.7％，并且化肥品种向高浓度化发展。化肥消费的增多，保证了我国粮食安全,减缓了土壤养分缺乏，但目前主要作物施肥量较高，与先进国家相比，养分效率偏低，有大量有机养分没有得到很好利用。化肥生产需要消耗磷硫钾氨资源，特别是磷矿资源浪费严重，隐藏危机。

旱作豌豆生长和营养规律的研究

本文在田间，利用分期取样研究了旱作条件下豌豆地上部与根系干物质消长规律和Ｎ、Ｐ、Ｋ养分含量变化规律．结果表明，豌豆地上部和全株干物质的增长符合Ｌｏｇｉｓｔｉｃ生长曲线，而根干重呈抛物线的变化规律．地上和根系的Ｎ、Ｐ、Ｋ含量均呈随生育期推进而逐渐降低的变化趋势．

中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况

基于统计数据、农户调研数据以及公开发表的文献资料中的数据,估算了2006年中国作物秸秆及其养分资源数量,并且对其利用状况进行了详细的分析。结果表明,2006年中国作物秸秆资源数量超过7.6亿t,其中,作物秸秆氮、磷(P2O5)、钾(K2O)养分资源数量分别达到776万t、249万t、1342万t。从作物秸秆去向来看,作物秸秆还田、秸秆饲用、秸秆燃烧以及其他去向所占比例分别为24.3%、29.9%、35.3%和10.5%。从不同利用方式下作物秸秆养分还田情况来看,2006年中国作物秸秆氮、磷(P2O5)、钾(K2O)养分还田量分别达到304.6万t、175.6万t、966.7万t,占秸秆养分资源量的比例分别为39.3%、70.5%和72.0%,这表明秸秆还田比例及其养分还田比例仍然有很大的提升空间。

中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径

总结了近年来在全国粮食主产区进行的1 333个田间试验结果,分析了目前条件下中国主要粮食作物水稻、小麦和玉米氮磷钾肥的偏生产力、农学效率、肥料利用率和生理利用率等,发现水稻、小麦和玉米的氮肥农学效率分别为10.4 kg kg-1、8.0 kg kg-1和9.8 kg kg-1,氮肥利用率分别为28.3%、28.2%和26.1%,远低于国际水平,与20世纪80年代相比呈下降趋势。造成肥料利用率低的主要原因包括高产农田过量施肥,忽视土壤和环境养分的利用,作物产量潜力未得到充分发挥以及养分损失未能得到有效阻控等。要大幅度提高肥料利用率就必须从植物营养学、土壤学、农学等多学科联合攻关入手,充分利用来自土壤和环境的养分资源,实现根层养分供应与高产作物需求在数量上匹配、时间上同步、空间上一致,同时提高作物产量和养分利用效率,协调作物高产与环境保护。

中国东北地区中长期畜禽粪尿资源与污染潜势估算

规模化畜牧业、农牧分离等引起了一系列问题，尤其是饲养方式改变后，畜禽粪尿养分的循环和处理最值得关注。该文利用统计资料和文献数据，估算了东北三省畜禽粪尿产生量及其中的氮磷养分和COD含量，在此基础上评价和预测了2002～2020年畜禽粪尿资源及其环境风险。结果表明，2003年辽宁省、吉林省、黑龙江省畜禽粪尿耕地承载量分别为24、20、11t／hm^2，耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡。2003年，辽宁省、吉林省、黑龙江省禽粪尿排泄物进入水体的COD数量占畜禽粪尿、工业、生活排放COD总量的52％、65％、40％。预测表明，2010年、2020年畜禽养殖业对东北三省环境污染的风险将进一步扩大。因此，需要制定相应的政策法规来控制畜禽粪尿污染。

中国作物秸秆资源利用现状分析

根据全国农业技术推广服务中心的 2 0 0 0年度土壤肥料专业统计数据 ,分析研究了中国秸秆资源数量、利用途径及养分去向。结果表明 ,2 0 0 0年全国秸秆资源总量达 5 .5 4 1× 10 8t,其中含有的N、P2 O5、K2 O分别为4 .939× 10 6t、15 6 7× 10 6t、9.82 5× 10 6t,总养分为 1.6 33× 10 7t;在作物秸秆资源中 ,以水稻、玉米和小麦为主 ,共占76 .1% ;秸秆利用中 ,肥料、燃料和饲料量分别占秸秆资源的 36 .6 %、2 3.7%和 2 2 .6 % ,其它如原料、焚烧和弃置乱堆共占 17% ;秸秆资源中的养分利用也是以肥料量最多 ,其次是燃料和饲料 ,原料、焚烧和弃置乱堆较少 ,N、P2O5和K2 O养分还田率分别为 4 7.3%、82 .9%和 84 .4 % ,每年有大量养分损失 ;