湖北三峡库区农业面源污染负荷、评价及预警系统

三峡库区(湖北)农业面源污染负荷、评价及预警系统是对全国第一次污染普查数据研究结果的应用。在明确该区域农业生产和农业面源污染现状的基础上,使用C#语言进行系统编程的实现,通过计算机将种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源的有关参数进行污染负荷估算,并对各个县及乡镇的重点污染源和重点污染区域进行风险预测及预警,为政府宏观调控及各级乡镇单元制定农业面源污染防控对策提供支撑。该系统结合Mysql数据库,通过Winform界面将研究结果中的数据以图表、文字的形式显示出来,直观明了的突出农业生产及污染现状,准确地显示出各地区污染预警值,并且通过污染负荷估算为下一步农业生产调整做出指导。

湖北省农业面源污染负荷及评价系统设计与实现

湖北省农业面源污染负荷及评价系统的编码语言为C#语言,在Visual Studio 2010环境下编译,数据库通信及操作采用ADO.NET技术,Excel文件操作采用NPOI技术。该系统将湖北省农业面源污染数据及种植模式数据集中到一个平台进行数据管理,并从不同角度对农业面源污染数据进行展示、分析统计、评价。系统实现依据登录用户等级展示用户权限范围内的数据及分析评价结果。系统可以对不同农业污染源产生的污染负荷进行估算。系统的估算结果可以保存至文档,展示的数据都可以导出在Excel文件,用户可以通过导入Excel文件新增数据。

湖北省主要农区耕地土壤质量研究Ⅰ.耕地土壤养分的空间变异特征

采用地统计学的方法,研究了湖北省主要农区耕地土壤养分状况以及空间变异特征。结果表明,土壤基础养分及主要微量元素指标均表现出明显的空间变异,其中p H、OM、全K变异较小,速效N、P、K及微量元素变异较大。湖北省主要农区土壤OM、全N、有效Mn和有效Cu较为丰富,但碱解N、速效P、有效Fe、有效B较为缺乏。

湖北省主要农区耕地土壤质量研究Ⅱ.近30年来土壤肥力的演变

采用统计学的方法,研究了湖北省主要农区近30年来耕地土壤肥力变化情况。结果表明,土壤酸化明显,土壤有机质、速效钾下降,土壤速效磷、碱解氮增加,尤其土壤速效磷显著增加。同时,提出了合理利用耕地、保护土壤肥力的技术措施。

潜江市水稻土有效硅分布特征

对潜江市水稻土有效硅分布特征进行探究，结果表明：湖相沉积母质水稻土硅养分严重缺乏（〈40ragAS）面积比例大于冲积物母质水稻土，高产缺乏（≥160mg／kg）面积比例小于冲积物母质水稻土。全市72％以上水稻土的硅养分处于“缺乏”（80～120mg／kg，包括80mg／kg）水平以下，此类田块应采用基施的方法来补充水稻所需的硅养分，推荐基施有效硅（SiO2）15～30kg／hm2；当土壤硅养分处于潜在缺乏（120～160mg／kg，包括120mg／kg）水平以上，应改基施为叶面喷施有效硅（SiO2）0．75～1．50kg／hm2。

秸秆还田配施腐熟剂对低产黄泥田的改良作用

【目的】低产黄泥田是一种发育程度低的水稻土,土壤贫瘠,作物产量低。本文研究探讨了小麦、水稻、油菜秸秆还田及配施秸秆腐熟剂后秸秆还田对低产黄泥田的土壤改良效果。【方法】在荆门市双季稻区设置了单施化肥(对照),化肥配施小麦、水稻、油菜秸秆,化肥配施小麦、水稻、油菜秸秆同时添加秸秆腐熟剂等七个处理的田间试验。取样分析了这些处理对双季稻产量、土壤理化性质、土壤团聚体组成、土壤腐殖质组成及结合形态的影响。【结果】1)在早、晚稻上秸秆还田配施秸秆腐熟剂增加了稻谷的产量,比单施化肥最多增产1423.2 kg/hm2,增幅为23.5%;添加秸秆腐熟剂也能够增加稻谷的产量,比单独秸秆还田最多增产653.8 kg/hm2,增幅为9.6%。与对照比较,油菜秸秆+腐熟剂处理晚稻显著增产。2)土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量、阳离子交换量秸杆+腐熟剂处理高于对应的秸秆还田处理,而土壤容重则下降。3)与对照比较,秸秆处理>5 mm土壤风干团聚体含量增加3.78%8.62%,>0.25 mm土壤风干团聚体含量也都增加,<0.25 mm水稳定性团聚体含量下降。秸秆还田有利于>0.25 mm水稳定性大团聚体总量的增加,减少了土壤团聚体破坏率。4)与对照比较,秸秆处理的土壤水溶性物质、土壤胡敏酸、富里酸、可提取腐殖物质总量、胡敏素含量增加。添加腐熟剂后,胡敏酸与富里酸比值低于相对应的秸秆还田处理;土壤松结合态腐殖质、稳结合态腐殖质、紧结合态腐殖质含量及结合态腐殖质总含量都有所增加。结合态腐殖质中松结合态腐殖质含量最高,所有的处理都在60%以上。【结论】秸秆还田配施秸秆腐熟剂不仅能够增加早稻和晚稻的稻谷产量,还提高了土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量及阳离子交换量,降低了土壤容重。秸秆还田主要提高了>0.25 mm风干团聚体、水稳性大团聚体含量,减少了土壤团聚体破坏率。秸秆还田处理显著提高了土壤松结合态腐殖质含量和结合态腐殖质总含量。秸秆还田配施秸秆腐熟剂可以提高作物产量、提高土壤肥力、改善土壤结构、增加土壤腐殖质含量与活性,能够改良低产黄泥田。化肥+油菜秸秆+秸杆腐熟剂处理是一种良好的低产黄泥田改良措施。

稻草还田下非稻季持续淹水对稻季CH_4和CO_2排放的影响

稻草还田和非稻季持续淹水是我国最重要的稻田管理方式之一,此种管理方式下稻田碳排放并不清楚。本研究以江汉平原中稻-冬闲制度为对象,探讨稻草还田耦合非稻季持续淹水对稻季碳排放的影响,为准确评估稻田温室气体排放提供数据支撑和理论支持。结果表明,在稻草秸秆全量覆盖还田下,非稻季自然排水比持续淹水显著降低稻季CH_4累积排放量,稻季第一次排水晒田之前CH_4排放占总排放量的80%以上;非稻季持续淹水使稻季CO_2累积排放量比自然排水稍有降低,CO_2排放主要集中在第一次排水晒田之后,占总排放量的60%左右。非稻季淹水降低稻季土壤NO_3^--N、NH_4^+-N和DOC浓度以及10 cm土层土壤Eh值,但使乙酸浓度升高,这可能是稻草还田耦合非稻季淹水导致CH_4排放量增加的主要原因。

长期秸秆还田对水稻-小麦轮作制作物产量和养分吸收的影响

利用10年定位试验研究长期秸秆还田对湖北省江汉平原水稻-小麦轮作制作物产量和养分吸收的影响。结果表明,在配施氮、磷、钾肥基础上,10年20季作物连续秸秆还田,水稻和小麦的子粒年均增产量分别为584和264 kg/hm^2,增产幅度分别为7.37%和8.15%;秸秆年均增产量分别为398和611kg/hm^2,增产幅度分别为6.50%和15.44%。秸秆还田在一定程度上提高作物子粒中氮的含量和秸秆中钾的含量。秸秆还田显著提高作物氮、钾吸收量,但对磷吸收量影响不显著,其中水稻年均氮、磷、钾吸收量分别提高9.59%、3.95%和9.94%,小麦分别提高12.70%、7.39%和29.90%。秸秆还田对提高作物产量和促进养分吸收的效应表现为小麦>水稻,钾>氮>磷。作物产量和养分吸收的年度变异大于小区变异,其中小麦的变异大于水稻。在不施肥条件下,水稻比小麦更能维持较高的产量和养分吸收量。

江汉平原棉花合理施氮量研究

采用田间小区试验研究了江汉平原棉花合理施氮量。结果表明,在施用90 kg/hm^2 P2O5、180 kg/hm^2K2O和3 kg/hm^2持力硼基础上,利用线性+平台模型得到棉花中高产量水平下的合理施氮量为280 kg/hm^2。在不明显减产的条件下,从提高氮肥当季利用率、尽量降低氮肥投入的角度,可以将氮肥用量降低到240kg/hm^2左右,在此施氮水平下仍然可能通过改进田间管理措施获得高产。因此,江汉平原棉花氮肥减量空间为20~60 kg/hm^2。

湖北省农村生活面源污染现状及时空特征

本文采用系数法对湖北省农村生活面源污染产生和排放现状及时空特征进行了研究。结果表明,湖北省2007、2010和2012年农村生活源生活污水、垃圾、有机垃圾、COD、总氮、总磷、氨氮的年平均产生量分别为44 514.55万t、407.31万t、212.26万t、456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t,年均排放量分别为36 996.53万t、237.55万t、63.58万t、364 910.13 t、28 202.75t、3 866.51 t、11 818.72 t,各污染物的产生和排放量呈增加趋势,年增幅约0.15%;不管氮素还是磷素,农村生活污水都是其产生和排放的主要贡献者。此外,从污染物的空间分布来看,江汉平原和鄂东沿江平原是各污染物的主要产生和排放区域。

城郊蔬菜藜蒿施肥技术研究进展

藜蒿(Artemisia selengensis Turcz.)是一种特色蔬菜品种,具有较高的营养价值和经济效益,其生产正向集中连片的规模化、产业化方向发展。为了促进藜蒿产业发展,提高农民收益,保障城市蔬菜供应,综述了藜蒿种植状况、营养特性、需肥特征和平衡施肥技术,最后对藜蒿未来的研究方向进行了展望。

不同钾肥施用位置对棉花产量和生长性状的影响

采用2年大田试验方式,研究不同钾肥施用位置对产量、三桃数、生殖器官数、脱落率和有效果枝数的影响。结果表明,施用钾肥使棉花产量增加12.4%~28.1%,8月15日的桃数增加23.3%~41.7%,9月15日的桃数增加30.2%~48.0%,生殖器官数在7月15日、8月15日和9月15日分别增加17.9%、22.1%和36.5%,脱落率在8月15日盛桃期和9月15日收获期分别降低34.8%和24.8%;不同钾肥施用位置的产量高低顺序为T10,20(钾肥水平距离10 cm、垂直距离20 cm)>T20,10(钾肥水平距离20 cm、垂直距离10 cm)=T20,20(钾肥水平距离20 cm、垂直距离20 cm)>T10,5(钾肥水平距离10 cm、垂直距离5 cm)>T10,10(钾肥水平距离10 cm、垂直距离10 cm)>T20,5(钾肥水平距离20 cm、垂直距离5 cm)>CK(不施钾肥),钾肥施用位置T10,20、T20,10和T20,20的秋桃数和生殖器官数最高、T10,20和T20,20的脱落率最低,表明钾肥施在水平距离10 cm、垂直距离20 cm,水平距离20 cm垂直距离10和20 cm有利于增加桃数和生殖器官数,降低脱落率,从而提高产量。

几种水生蔬菜营养特征与施肥技术研究进展

水生蔬菜包括莲藕、茭白、芋头等十余种植物。综述了最近10多a来几种主要水生蔬菜营养特征与施肥技术研究进展,并对今后的工作重点进行了展望。

Establishment and Application of Fertilization Model for Wheat Interplanted with Cotton in Jianghan Plain

3414 field experiment （including three nutrient elements at four gradient levels, a total of 14 unrepeated incomplete treatments） was designed to study the fertilization measures for wheat interplanted with cotton in Qianjiang City, Hubei Province. Fertilizer model for wheat interplanted with cotton in Jianghan Plain was finally established, based on which the soil nutrient indices in wheat-cotton inter- planting field were screened; and optimal nitrogen, phosphorus and potassium appli- cation for wheat was put forward as 130-210 kg/hm2 N, 40-70 kg/hm2 P2O5 and 40-60 kg/hm2 K2O.

稻虾共作对秸秆还田后稻田温室气体排放的影响

稻虾共作模式是稻田种养复合模式的重要组成部分,其主要特点是稻草全量还田、非稻季持续淹水和周年养殖克氏原螯虾。目前对稻虾共作模式稻田温室气体排放的影响尚不清楚。本研究以江汉平原冬泡无稻草还田为对照,设置冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾处理,探讨稻草还田及稻虾共作对稻田系统CH_4、N_2O和CO_2排放的影响,为准确评估稻田温室气体排放提供数据支撑和理论支持。结果表明,在大田监测期间,冬泡+稻草还田处理CH_4累积排放量比冬泡无稻草还田处理显著增加(P<0.05),2015年和2016年增幅分别为27.23%和60.08%;冬泡+稻草还田+养虾处理CH_4累积排放量比冬泡+稻草还田显著降低(P<0.05),2015年和2016年降幅分别为29.02%和41.19%。冬泡+稻草还田处理CO_2累积排放比冬泡无稻草还田处理显著提高;与冬泡无稻草还田处理相比较,冬泡+稻草还田处理和冬泡+稻草还田+养虾处理对N_2O累积排放无显著影响。从温室效应角度看,冬泡+稻草还田处理温室效应比冬泡无稻草还田处理大幅度增加,而冬泡+稻草还田基础上进行养虾则可大幅度降低CH_4排放,从而降低因秸秆还田带来的温室效应增强。所有处理水稻产量无显著差异,与冬泡+稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田+养虾可显著降低温室气体排放强度。和冬泡无稻草还田处理相比,冬泡+稻草还田和冬泡+稻草还田+养虾对土壤可溶性有机碳(DOC)、乙酸和NH_4^+-N并无显著影响。冬泡+稻草还田+养虾可极显著提高单位面积收益。

磁性固体螯合材料修复农田镉污染土壤研究

为了完善农田耕地土壤Cd污染"磁性固体螯合材料-农机磁选移除"技术,获取相关技术参数,文章采用室内盆栽模拟方法,研究了投料后磁性固体螯合材料在土壤耕层垂直分布以及基于移除效果的最佳材料投加量。结果表明:磁性固体螯合材料施入水田土壤后,经搅拌后,在耕层是均匀分布;固体螯合材料投加量为0.40%时,土壤总Cd、DTPA-Cd和HCl-Cd移除率达到最大,增加投加量土壤Cd移除率趋于稳定。因此,设计的回收机械应考虑在整个耕层回收材料,0.4%的最佳螯合材料投加量以及该投加量是否有利于磁选回收,还需要农机在大田实验验证。

磁性固体螯合材料对农田土壤中镉去除的影响因素

为了探究磁性固体螯合材料对农田土壤中Cd去除的影响因素,采用室内盆钵模拟方法,以湖北大冶某农田耕作土壤为实验土壤,MSC材料(magnetic solid chelator powder,美索磁材料,一种磁性固体螯合材料,)为添加材料,研究了添加秸秆、风干土壤、搅拌时间、MSC材料活化及重复使用次数等因素对MSC材料去除Cd效果的影响。结果表明,土壤中秸秆会降低MSC材料对Cd的去除效果;土壤风干程度也会影响MSC材料对Cd去除效果,且其影响程度远高于秸秆的影响。当搅拌时间为40 min时,Cd去除效果最好,总Cd去除率为22.67%;随着搅拌时间的增加,MSC材料对Cd去除效果呈现先上升后下降的趋势。烘干的MSC材料通过水中浸泡12 h后的活化,可恢复对土壤中Cd的去除效果。MSC材料随着重复使用次数的增加,MSC材料对Cd去除效果呈现下降趋势,降低幅度逐渐减小。MSC材料能有效去除农田土壤Cd,去除效果受制于土壤性质、材料特性及操作工艺等因素,MSC材料应用于土壤修复领域研究具有重要现实意义。

一种磁性固体螯合材料对农田土壤Cd的移除修复效果研究

通过室内模拟试验,开展了投加一种磁性固体螯合材料(Magnetic solid chelator,MSC)并进行磁选回收对农田土壤Cd的移除修复效果、MSC回收率及磁选物质螯合捕集Cd能力的研究。结果表明,投加0.4%~1.2%的MSC材料并进行磁选回收对总Cd和有效态Cd的去除率分别为15.91%~17.69%和33.33%~50.26%,而MSC的回收率在74.01%~94.33%之间,有随投加量增加而增加并逐渐趋于稳定的趋势;磁选物质(主要为MSC材料)螯合吸附的Cd含量在19.31~25.72 mg·kg^(-1)之间,在0.4%处理中最高,显著高于0.8%、1%和1.2%处理,有随MSC材料回收量的增加而降低的趋势。0.8%和1.2%投加量时磁选物质螯合捕集的Cd能较好地解释土壤被去除的那部分Cd。处理后水样中的Cd含量低于我国地表水环境质量标准(GB 3838—2002)中的Ⅰ类标准(0.001 mg·L^(-1)),不会成为新的污染源。因此,MSC材料对农田土壤Cd具有一定的移除修复效果,为农田土壤重金属修复提供了一种新方法。

湖北省种植业面源污染现状分析

采用综合调查法对湖北省17个市(州)2007年农业面源污染情况进行调查,并采用等标污染负荷法进行评价与源解析。结果表明,湖北省种植业氮、磷合计用量为2 703 795.7 t(折纯),其中肥料氮施用量为1 932 024.6 t(折纯,N),肥料磷合计771 771.1 t(折纯,P2O5),总氮和总磷的流失总量为76 688.7、5 472.7 t/年。湖北省9种主要农药成份的流失总量896.6 kg;湖北省地膜使用量为9 508.7 t,土壤中残留量为1 671.5 t,全省平均残留率为使用量的17.6%;湖北省秸秆产生量为4 090.7万t,其中62.3%的秸秆进行了综合利用,有36.1%的秸秆被非资源化处置。全省污染负荷占比前三的市(州)为荆州市、襄阳市、宜昌市。综上所述,湖北省17个市(州)的种植业源防控的主要污染物是总氮和总磷,防控的重点区域为荆州市、襄阳市。

施硅对水稻生长发育及产量结构的影响

研究了硅对水稻（Oryza sativa L.）生长发育及产量结构的影响,并提出了适宜的施硅量。结果表明,水稻施用硅肥能增加比叶重和叶面积指数,能通过增加穗粒数、实粒数和千粒重提高水稻产量,水稻施硅增产幅度为3.45%-15.69%。江汉平原地区水稻硅肥（Si O2）用量建议15-30 kg/hm^2。