农用地土壤可持续安全利用的研究与实践——以浙江省镉污染农田为例

农用地土壤可持续安全利用对有效改善农用地土壤环境质量、保障农产品质量安全及人体健康具有重要意义。以长江三角洲经济最发达地区之一的浙江省为例,分析探讨了农用地土壤环境存在的主要问题和发展趋势,研究思考了农用地土壤可持续安全利用的理论和方法。在“十三五”期间,基于浙江省历年1︰5万大比例尺农用地土壤污染调查成果,在温岭市、桐庐县等地开展了以农用地土壤重金属镉(Cd)污染治理为重点的省级试点示范工作,综合采取以污染源头解析与防控、多维度农业安全利用技术筛选和应用以及超标农作物秸秆安全处置等方法,形成一批具有显著地域特点、高效防治效果、自主知识产权、适用于Cd轻中度和中重度污染的农用地土壤污染综合治理技术模式。主要结果:(1)大气沉降源是农用地生态系统Cd的主要外来输入源之一,约占总输入量的24%~59%。(2)筛选出以甬优538为主的低积累品种53个,比选出以石灰性物质类为主的钝化材料20种以及以硅基和硒基为主的叶面阻控材料10种。(3)以稻/麦轮作等适用于Cd轻中度污染农用地安全利用技术模式可有效降低土壤有效态Cd20%~50%以上,以超积累植物为主的适用于Cd中重度污染农用地的“边生产边修复”技术模式可有效降低土壤全量Cd30%以上、土壤有效态Cd50%以上,均可实现农产品安全生产。本文创新提出农用地土壤重金属污染可持续安全利用总体思路和技术路径,总结了农用地土壤重金属污染可持续安全利用的经验策略,以期为我国大范围开展受污染农用地土壤安全利用提供示范样板与技术参考。

餐厨沼液滴灌水盐调控对土壤环境和西兰花产量的影响

为探究和评价餐厨沼液滴灌对土壤环境和作物生长的影响,通过盆栽试验研究氮磷钾等浓度施用条件下,滴灌水盐调控不同土壤水基质势水平[-20 kPa(W)和-30 kPa(P)]和餐厨沼液比例[0%(0)、10%(1)、16.7%(2)、25%(3)和33.3%(4)]对土壤盐分、无机氮含量和西兰花生长的影响。结果表明:土壤水基质势水平对土壤盐分有显著的影响,与P相比,W降低表层土壤饱和泥浆提取液电导率(ECe)13.0%;土壤ECe随沼液比例的增加而升高,33.3%沼液处理比其他处理高23.1%~46.8%。沼液比例对土壤铵态氮含量影响显著,0%沼液处理表层铵态氮是其他处理的2.2~3.0倍;餐厨沼液灌溉会降低西兰花产量,P_(2)、P_(3)和P_(4)处理下降显著。综合评价结果表明:W与P差异不显著,沼液比例越高影响越大,P_(0)处理与W_(1)、W_(2)和P_(1)处理差异不显著,但显著高于W_(3)、W_(4)、P_(2)、P_(3)和P_(4)处理。在等浓度施用氮磷钾条件下,餐厨沼液滴灌水盐调控仍会增加土壤盐分,降低土壤铵态氮含量和西兰花产量,但在控制土壤盐分和增加餐厨沼液可施用比例方面,-20 kPa明显优于-30 kPa。

基于GIS的农业科技示范园区土壤和土地资源管理研究

应用GIS(地理信息系统)技术建立浙江省衢县白水畈农业科技示范园区土壤和土地资源的信息化管理。园区1∶1万土壤图和1∶1万土地利用现状图经扫描输入计算机,交替运用ArcView和Arc/Info软件,对土壤图和土地利用现状图进行了屏幕数字化,建立拓朴关系,经编辑、坐标转换等处理,建立空间数据库。园区34个土壤剖面的测定值和描述性状、51个耕层土样的测定值和调查统计资料由键盘输入计算机,建立了属性数据库。通过空间数据库和属性数据库的联接,实现土壤和土地资源及其相应属性的互相查询关系。在此基础上分析了园区土壤和土地资源的空间分布特征,获得各类土壤和土地资源的面积。并探讨了GIS在土壤和土地资源综合利用和管理方面的应用。

海藻寡糖在农业领域的研究应用进展

海藻提取物,特别是海藻寡糖,是使用现代技术从海藻中提取的天然活性物质,随着海藻寡糖在农业领域的应用不断深入,其研究取得了重大进展。为进一步系统了解和应用海藻寡糖,本文讨论了它们的来源、分类和生产方法,总结了海藻寡糖对增强作物抗逆性和抗病性、促进生长发育和改善养分吸收的影响,以及海藻寡糖在各种作物上的应用效果和作用机理。生物法降解海藻多糖是未来海藻寡糖制备的方向,现代生物法一般采用酶降解法,利用褐藻胶裂解酶将褐藻胶降解为褐藻寡糖或是利用琼胶裂解酶将琼胶降解为琼胶寡糖。海藻寡糖在农业中作为植物抗逆和抗病的诱导剂、生物刺激素和肥料增效添加剂使用,海藻寡糖通过调控植物基因表达、酶活性、激素合成和分配等方式增强农作物对干旱、低温、高盐渗透、重金属等胁迫因子的耐受性,并激发植物免疫,提高农作物抗病性。海藻寡糖对植物具有生物刺激作用,可调节植株生长发育,提高其对肥料的吸收效率,从而提升农作物产量和品质。海藻寡糖的应用对中国农业生产的绿色、高效、可持续发展具有积极意义,也有助于海洋资源的充分开发与利用。

新垦耕地土壤肥力提升路径探析——以浙江省为例

耕地是人类赖以生存的物质基础,对保障粮食安全、国民经济发展和社会稳定起着重要的作用。随着中国经济快速发展,城市建设活动占用的土地面积逐渐增加,从而造成耕地面积减少,土地资源紧缺与用地需求增长的矛盾日益加剧。依靠新垦造耕地实现“耕地占补平衡”是保证耕地数量的主要途径。本文介绍了目前新垦耕地的主要障碍因子和培肥现状的基本概况,重点综述了土壤肥力综合评价技术与方法和新垦耕地土壤有机质快速提升技术现状与问题,并从新垦耕地土壤的肥力状况、障碍因子及评价体系研究,综合提升新垦土壤生产与生态功能的高效绿色培肥新产品的研发和加强新垦土壤关键障碍因子消减与肥力协同提升关键技术研究3个方面提出了具体的对策和建议。

浙江省规模化蔬菜基地连作障碍与土壤环境调查分析

蔬菜产业是浙江省十大农业主导产业之一,但近年来规模化蔬菜基地土壤质量退化、连作障碍频发,已成为制约浙江蔬菜产业绿色可持续发展的重要限制因子。为探明浙江省规模化蔬菜基地连作障碍发生情况和土壤环境状况,调查了8个地级市24个县市区的65家规模化蔬菜基地,采集101个土壤样品,分析其土壤理化性状和部分样品中2种典型土传病害病原微生物的数量。调查表明,浙江省规模化蔬菜基地种植年限长,46.2%以上的规模化基地种植年限大于10 a,连作现象较为普遍,平均土传病害发病率达到17.82%,平均减产达到22.12%,部分基地重病年份甚至绝收。当前,浙江省部分规模化蔬菜基地土壤退化严重,土壤pH值≤5.0的样品占比33.7%,土壤电导率>1000μS·cm^(-1)的样品占比42.6%。土壤中养分大量积累,有效磷和速效钾含量的平均值分别达到184.30 mg·kg^(-1)和387.20 mg·kg^(-1)。相关性分析表明,土壤中尖孢镰刀菌数量与碱解氮和有效磷含量间存在显著(P<0.05)相关性。土壤酸化、次生盐渍化、速效养分和病原菌的大量积累等成为当前规模化蔬菜基地土壤环境质量退化与连作障碍频发的重要原因,研究结果可为浙江省规模化蔬菜基地连作障碍的有效防控提供依据。

海藻寡糖在绿色农业发展中的研究与应用

中国化肥和农药使用量仍位居高水平状态,阻碍绿色农业发展。海藻寡糖可有效促进绿色农业的可持续发展、提高农业生产效率、保证粮食生产安全。对海藻寡糖系统总结了分类、制备技术及在农业领域的作用和应用现状。首先,对海藻寡糖进行了分类和结构的概述,其次详细讨论了海藻寡糖的物理制备法、化学制备法和生物制备法,并分别从海藻寡糖提高肥料利用率和土壤肥力,农作物增产提质,诱导农作物抗病性方面探讨了海藻寡糖在农业方面的应用。结果表明:海藻寡糖具备提高肥料利用率、帮助农作物增产提质、改善农作物提高抗病性等农业功能。最后,对海藻寡糖在农业生产领域的应用前景进行了展望,为进一步推动海藻寡糖助力实现绿色农业发展提供了参考与借鉴。

浙江省小麦产能现状与提升路径思考

粮食安全是国家安全的重要基础。保障粮食安全,关键是要保障粮食生产能力。小麦是浙江省第二大粮食作物,保证和提升小麦产能是保障浙江省粮食安全的重要方面。文章从小麦种植面积、产量和总产量3个方面分析了浙江省近50年小麦生产水平的年际变化,并从自然资源条件、生产技术、产地环境和种植效益等角度系统剖析了制约浙江省小麦生产的主要因素,结合浙江省实际情况,提出未来可通过创新稻茬麦品种选育和优质高产高效栽培技术、推动小麦生产经营和社会化服务规模化、优化小麦种植布局、完善产业链条等举措实现浙江省小麦产能的有效提升。

浙江省高产稻田的土壤肥力特征研究

探明高产稻田土壤肥力特征,对于培育高产水稻土具有重要的指导意义。本研究选择浙江省6个县(市)具有代表性的稻区水稻土,采集54个水稻土样品进行物理化学性质分析,以期揭示高产稻田的土壤肥力特征。结果表明,高产稻田耕层土壤pH平均为7.13,有机质含量平均为36.40 g·kg-1,全氮含量平均为2.19 g·kg-1,碱解氮含量平均为143.85 mg·kg-1,有效磷含量平均为20.12 mg·kg-1,速效钾含量平均为88.44 mg·kg-1;土壤机械组成中粉粒占55%~68%,黏粒占20%~24%;0.005~<0.010 mm微团聚体含量25%~49%,0.001~<0.005 mm微团聚体含量23%~50%。土壤剖面中耕作层厚度15~20 cm,犁底层厚度5~8 cm,渗育层厚度30~50 cm,淀积层厚度达40 cm以上,潜育层土层深度≥100 cm。因此,高产水稻土具有良好的土体构型、丰富的基础肥力和较强的供肥保肥能力。

沼液稻田消解对水稻生产、土壤与环境安全影响研究

为研究稻田消解沼液对水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,评价沼液施用后对水体及大气环境污染的风险,提出稻田沼液消解安全容量,在浙江省嘉兴市青紫泥田(属脱潜潴育型水稻土)上,进行3a定位田间小区试验,考察了不同沼液用量下水稻产量、稻谷及土壤中有害重金属含量差异,测定了稻田氨挥发通量及田面水、下渗水氮含量,并确定了稻田沼液消解容量。结果表明,连续3a、每年水稻生长季施灌沼液135～540kgN·hm-2的范围内,水稻产量与全化肥区持平或略有增产,施灌沼液处理的稻谷中有害重金属镉、铅、汞、砷含量没有明显增加;除高沼液用量处理土壤速效钾、缓效钾含量明显增加外,其他土壤肥力指标没有明显增加,土壤中重金属含量也没有明显积累;施用沼液处理田面水中铵态氮含量明显高于全化肥处理,但对土壤下渗水氮含量影响较小;2倍氮沼液用量下,水田消解中氨挥发量占总氮投入量的13%,高于全化肥处理10倍以上。在水稻生产安全、农产品安全、土壤质量可持续、农田水环境友好的前提下,水稻生长季沼液稻田消解的安全容量为540kgN·hm-2·a-1;氨挥发是目前沼液稻田消解中主要的环境风险。

浙江省畜禽有机肥重金属及养分含量特征研究

浙江省有机肥施用量有逐年增大的趋势,为避免有机肥施用带来的重金属污染等负面效应,在浙江省区域采集2013年春夏两季有机肥料,对畜禽有机肥重金属和养分含量进行研究。结果表明,有机肥中重金属超标现象比较普遍,重金属含量与原料来源和季节有密切的关系。猪粪、牛粪、鸡粪、混合粪便春季样品重金属合格率分别为34.88%,85.00%,78.57%,53.85%;夏季样品分别为67.57%,100%,93.33%,83.33%。不同原料制得的有机肥中,以猪粪有机肥重金属超标最为严重,各重金属元素中又以砷元素超标最为严重,春夏季有机肥的砷超标率分别为58.14%和24.32%。不同季节的有机肥中重金属含量也存在较大差异,春季有机肥的重金属含量高于夏季,其合格率均低于夏季。不同原料的有机肥总养分和有机质含量存在明显差别,以猪粪为原料的有机肥总养分含量最高,以牛粪为原料的有机肥有机质含量最高,夏季有机肥的总养分和有机质含量均高于春季有机肥。春夏两季的有机肥基本都偏碱性。有机肥的重金属和养分含量受畜禽粪便来源、季节变化等因素的影响,长期不合理大量施用可能会带来土壤重金属污染风险,需合理控制施用量和施用时间。

重金属与土壤环境质量及食物安全问题研究

As、Cd、Hg、Pb和Se是对食物链造成污染的最重要元素。简述了土壤环境质量的内涵,讨论了重金属污染的现状、特性、来源以及重金属与食物安全的关系,并提出治理重金属污染的途径与方法。

基于GIS的耕地地力等级评价研究——以浙江省海宁市为例

以浙江省海宁市为试点,在GIS系统的支持下,利用耕地质量调查数据,农田水利设施状况数据及实验室分析数据,通过层次分析法和数学建模的方法,对海宁耕地进行了耕地地力的分级评价。评价得出的耕地分布状况和属性信息基本符合当地的实际情况,表明将GIS技术运用到耕地地力评价是一个切实可行的方法,对科学管理耕地具有指导意义。

堆肥在环境修复与农业生产中应用的研究进展

介绍了用堆肥对有机污染物如有机农药、聚乙烯和多环芳烃等的生物降解作用。用堆肥处理重金属污染的土壤和受污染的城市地表水,以及有毒有害易挥发物质,并用三种形式堆肥防治作物病虫害等。

浙江省稻田土壤养分现状及演变趋势

通过对2009年浙江省260个水稻土养分含量的分析,并结合第二次土壤普查时期土壤养分资料,探讨浙江省稻田土壤养分的变化规律。结果表明,经过连续25年种植,浙江稻田土壤pH明显下降,稻田在pH值5.51～6.50所占的比例由1984年的59.3%下降到2009年的22.3%。有机质同期降低了13.9%。土壤全氮整体水平较高,变化不明显。有效磷含量大幅上升,比1984年提高了158.3%,尤其是〉20.0 mg·kg^-1的稻田所占的比例由1984年的5.3%上升到2009年的25.0%,约为25年前的5倍,但同期速效钾含量却降低了34.8%,稻田土壤缺钾现象十分普遍。

浙江省义乌市蔬菜基地土壤重金属元素的污染评价

利用单项污染指数法和内梅罗综合污染指数法对浙江省义乌市12个蔬菜基地土壤的重金属元素进行污染状况的评价。12个蔬菜基地土壤的重金属元素平均含量:Cd 0.36 mg.kg-1;Zn 279.02 mg.kg-1;Cr 62.93 mg.kg-1;Cu 5.16 mg.kg-1;Hg 0.28 mg.kg-1;As 2.14 mg.kg-1;Pb 21.20 mg.kg-1。在供研究的7个重金属元素中,As和Hg的变异系数最大(110%);Cd,Zn,Cr和Cu的变异系数居中(60%～94%);Pb的变异系数最小(28%)。土壤重金属单因子污染指数(Pi)平均值由大到小的顺序为:Cd(1.01)>Hg(0.81)≈Zn(0.80)>Cu(0.33)>Cr(0.29)>Pb≈As(0.10)。处于安全水平、警戒线和轻度污染的土壤样品数分别占总样品数的33.3%,25.0%和41.7%。总体来看,义乌市蔬菜基地部分土壤已经受到轻度污染。

浙江省典型土壤类型整段标本的采集和制作

土壤整段剖面标本能真实反映出完整的土体结构和土壤性态,既可为土壤演变历史的科学研究提供实体样本,也可为土壤知识的科普和专业交流提供基础平台。浙江省农业科学院于2019年启动建设“农业管理与土壤演变研究展示平台”,采集和制作了浙江省典型土壤整段标本97个。本文介绍了不同类型土壤整段剖面标本采集与制作过程中遇到的问题以及解决方案,旨在为今后土壤整段标本的采集和制作提供借鉴。

沼液灌溉对农田土壤及产地环境影响研究进展

沼液富含营养,可作为优质有机肥料灌溉农田,替代部分化肥。作为资源进行再利用,还可降低其本身处理成本。大量研究表明,沼液农田灌溉可通过增加土壤氮磷钾与有机质养分含量、疏松土壤等途径改良土壤,提升土壤肥力,提高农产品的产量与品质。但大量施用沼液对周边土壤与水体环境也存在着一定的污染风险。综述沼液农田灌溉对土壤、地表水和地下水环境影响的研究现状,并展望今后的研究方向,建议开展沼液农田灌溉对区域土壤与水环境污染风险的长期定位监测,构建沼液农田回用风险评估体系,以期为沼液长期可持续性农田回用提供理论参考。

浙江省规模化畜禽养殖固体废弃物资源化利用途径的探讨

总结浙江省规模化畜禽养殖中废弃物的污染及治理状况,阐述畜禽养殖固体废弃物处置存在的主要问题,并提出相应的畜禽养殖固体废弃物资源化利用新技术。

浙江省梨主产区梨园土壤理化性质及重金属状况调查分析

为摸清浙江省梨生产状况,本研究选择省内梨优势主产区具有代表性的12个梨园开展土壤质量采样调查,对土壤样品的理化性质和重金属含量进行检测分析,旨在为该地区实现梨产业提质增效和绿色发展提供依据。结果表明,调查梨园土壤表层0~<20 cm pH平均值为5.24,20~40 cm土壤pH平均值为5.31,土壤总体呈酸性。有机质、总氮、有效磷、速效钾的含量总体适宜,但不同地区采样点之间的差异较大,其中有机质、总氮、有效磷的含量均呈现武义采样点较高,慈溪采样点较低的结果;速效钾的含量呈现嘉兴采样点较高,上虞采样点较低的结果。此外,所有调查的梨园土壤重金属Cu、Zn、Pb、Cr含量总体上均符合土壤环境质量二级标准,而东阳采样点存在重金属Cd含量超标的问题,需要采取一定措施进行土壤重金属修复。