我国耕地质量主控因素及提升策略

我国耕地质量总体偏低,严重威胁国家粮食安全和生态环境安全。目前我国耕地质量的主控因素尚缺乏系统研究,不同类型障碍耕地的质量提升技术策略也不明晰。因此,本文在全面阐述我国耕地质量现状的同时,重点调研揭示了东北黑土地、北方旱地、南方水田、南方旱地、设施农地和盐碱耕地6类典型耕地的突出问题,深入分析了耕地质量问题的主控因素和耕地质量下降的驱动机制。以耕地保护与合理利用为核心,从耕地监测、改良、培肥、利用4个方面,提出维持和提升耕地质量的核心策略,明确耕地科技创新的主要方向。阐明农田工程、保护性耕作、科学施肥、水资源高效利用、耐逆适生作物品种选育等关键耕地质量提升技术途径的适用性。旨在梳理全面综合提升耕地质量的科技需求,为耕地保护相关政策的制定提供重要参考,支撑耕地的农业生产和生态服务功能提升,实现藏粮于地、藏粮于技和农业绿色可持续发展的战略目标。

我国主要耕地后备资源时空变化特征及可持续利用战略

【目的】耕地是粮食生产的基石,保证耕地数量的稳定,是守住粮食安全战略底线的必要条件。通过分析我国主要耕地后备资源时空演变规律,为科学统筹耕地资源的保护和管理提供理论依据。【方法】中国科学院资源环境数据中心以Landsat遥感影像数据作为主数据源,通过人工目视解译构建了国家尺度多时期土地利用/土地覆盖专题数据库(CNLUCC)。本研究基于该数据库,将全国分为东北、华北、长江中下游、西北、西南和东南六大区域,运用GIS空间叠加分析方法,分析了我国2000、2010和2020年主要耕地后备资源面积变化和空间分布格局。【结果】2000、2010和2020年我国主要耕地后备资源面积分别为11774.57万hm^(2)、11803.50万hm^(2)和12932.22万hm^(2),以西北和西南地区面积最大,长江中下游地区最小。2000—2010年与2010—2020年间,我国主要耕地后备资源数量全国范围内总体呈增加趋势,其中2010年比2000年增加了28.93万hm^(2),2020年比2010年增加1128.72万hm^(2),但不同区域的变化幅度具有较大差异。2000—2010年间,华北地区和西北地区主要耕地后备资源在减少,西北地区的减少幅度大于华北地区;2010—2020年间,东南、西北、华北和东北地区均在减少,其中以东北地区减少幅度最大。通过耕地的新增和流失平衡分析,草地和未利用地流向耕地的面积高于耕地流向草地和未利用地的面积,流向建设用地是研究期内耕地净流失的主要原因。【结论】我国耕地保护形势依然严峻,耕地后备资源区域分布极不平衡,占补空间越来越小。因此,需严格统筹规划耕地资源,因地制宜地有序开发利用,加强耕地重点区域和用途的监管。

bFGF通过NF-κB信号通路抑制人子宫平滑肌收缩

目的:探讨外源性碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)对人子宫平滑肌原代细胞(HUt SMCs)收缩功能的影响及其可能机制。方法:用不同浓度外源性bFGF对子宫平滑肌细胞进行干预,qRT-PCR法检测缝隙连接蛋白(CX43)、催产素受体(OXTR)mRNA水平,Western blot法检测CX43、OXTR蛋白表达;胶原收缩实验研究外源性bFGF对HUt SMCs收缩能力的影响;激光共聚焦显微镜观察细胞内Ca 2+水平。用外源性bFGF和JSH-23(NF-κB转录活性抑制剂)处理人子宫平滑肌原代细胞,Western blot法检测CX43和NF-κB p65蛋白表达;酶联免疫吸附实验(ELISA)检测HUt SMCs分泌的IL-6、IL-8水平。结果:bFGF可抑制HUt SMCs收缩相关分子(CX43、OXTR)mRNA和蛋白表达。bFGF可抑制HUt SMCs收缩能力并使细胞内Ca 2+水平降低。bFGF上调人子宫平滑肌细胞NF-κB蛋白表达并下调CX43蛋白表达,促进其分泌IL-8,这种效应被JSH-23所逆转。结论:bFGF通过激活NF-κB通路发挥促炎作用并调控CX43表达,从而参与调节HUt SMCs的收缩能力。

我国新型肥料产业发展战略研究

肥料产业服务于农业生产,尿素、磷铵、氯化钾和复合肥等传统化肥产品的大量投入对保障粮食安全发挥了至关重要的作用。随着我国农业发展方式从资源消耗型向绿色可持续型转变,发展新型高效肥料产业,提升肥料产品对粮食安全与生态环境安全的协同保障作用,是现阶段国家农业绿色发展的一个关键举措。新型肥料类型主要有缓/控释肥料、增值肥料、水溶肥料、商品有机肥、微生物肥料等,相比于常规施肥,施用新型肥料普遍能够提高作物产量和养分利用效率,增产率范围为4.6%~17.5%,氮肥利用率提高16.8%~52.3%,农田土壤氨挥发损失量可降低7.2%~50.7%,N_(2)O排放降低8.1%~40.8%,氮淋溶损失降低16.5%~43.8%,氮径流损失降低22.1%~45.4%。经过几十年的跟踪和创新,我国新型肥料形成了产业化,新型肥料总产量已位居世界前列。但由于新型肥料产业起步晚,几乎所有类型的新型肥料生产均存在原创核心技术缺乏,产品特性与农业需求匹配性不高,施肥技术和装备发展滞后,以及监管体系薄弱等问题。为推动新阶段新型肥料产业结构绿色高效转型升级,未来我国的新型肥料产业发展战略核心包括以下4个方面:1)以农业需求为导向,提升肥料产品与生产需求的匹配度;2)肥料增效技术由注重养分供给向土壤环境、作物吸收和有效供给综合调控发展,肥料增效材料向高效、环保和价廉方向发展,肥料产品向营养、土壤改良和抗逆等多功能发展;3)注重最大限度地利用资源,降低能耗,通过大型肥料生产设备的优化和改造,力争实现新型肥料由二次加工到一次生产的突破,实现新型肥料生产的绿色低碳转型;4)建立健全肥料生产、销售和使用全链条监管体系,保障新型肥料产业的高质量健康发展。

萝卜养分需求特征及养分专家推荐施肥方法验证

【目的】针对我国萝卜生产缺乏先进高效的推荐施肥方法,以及肥料过量施用、肥料利用率低等问题,构建简单易操作的萝卜养分专家推荐施肥方法,并验证其适用性。【方法】以全国尺度萝卜田间试验产量和养分吸收数据库为基础,采用QUEFTS模型定量分析萝卜最佳养分需求量,建立基于产量反应和农学效率的萝卜推荐施肥方法,开发智能化的萝卜养分专家系统。于2018—2020年在天津、山东和北京开展了63个田间试验,包括推荐施肥方法对比试验和氮量级试验,并对萝卜养分专家系统的适用性进行验证。推荐施肥方法对比试验包括6个处理,分别为养分专家系统推荐施肥(NE)、农民习惯施肥(FP)、当地优化推荐施肥(ST)以及基于NE的不施氮(NE-N)、不施磷(NE-P)和不施钾(NE-K)处理;氮量级试验包括不施氮(N0)、NE、NE基础上减氮60%(40%NE)、减氮30%(70%NE)、增氮30%(130%NE)和增氮60%(160%NE)处理。萝卜收获后测定产量、经济效益、氮磷钾养分吸收、养分利用率、养分平衡等指标。【结果】1)QUEFTS模型模拟表明,在目标产量达到潜在产量的70%范围内,萝卜养分需求量随肉质根产量的增加呈线性增加;生产1 t萝卜的氮、磷和钾养分需求量分别为2.09、0.53和2.80 kg。萝卜对氮、磷和钾肥的产量反应平均为16.1、8.9和9.1 t/hm^(2),农学效率平均分别为95.3、96.7和57.7 kg/kg。2)田间验证结果显示,与FP处理相比,NE处理分别减施氮、磷、钾肥40.0%、51.8%和16.6%;与ST处理相比,NE处理分别减施氮、磷肥19.9%、34.6%。与FP和ST相比,NE处理萝卜产量分别增加了4.0和2.2 t/hm^(2),经济效益分别增加了6509和1710元/hm^(2),氮肥农学效率分别增加了42.6和25.4 kg/kg,磷肥农学效率分别增加了66.7和41.5 kg/kg,钾肥农学效率分别增加了17.5和9.8kg/kg,氮、磷、钾肥回收率分别增加了12.4和7.1个百分点、12.0和6.6个百分点、11.8和5.5个百分点,氮素(N)盈余量分别降低了117.7和34.7 kg/hm^(2),磷素(P2O5)盈余量分别降低了94.7和42.0 kg/hm^(2)。春季和秋季萝卜产量最高施氮量平均分别为221和201 kg/hm^(2),产量反应最高可分别达到17.2和8.0 t/hm^(2);相比于产量最高时的施氮量,NE推荐施氮量分别减少了24.4%和16.9%,但其产量反应分别达到最高水平的95.3%和96.2%。【结论】影响我国萝卜产量的首要限制因子是氮素,其次是磷和钾,产量反应和农学效率较低,这表明长期过量施肥提高了我国菜地土壤基础肥力。基于产量反应和农学效率建立的萝卜养分专家智能化推荐施肥方法,其氮和磷推荐量较习惯施肥分别显著降低了40.0%和51.8%,在北京、天津和山东等萝卜主产区的田间验证试验均实现了化肥减施增效,且降低了氮、磷盈余引起的环境风险。因此,养分专家智能化推荐施肥方法在我国萝卜生产中的应用前景广阔。

新阶段化肥减量增效战略研究

我国农业生产中化肥过量施用问题较为普遍,肥料利用率不高、资源浪费、环境污染等问题时有发生。“十三五”期间国家开展了化肥减量增效行动计划,取得了积极成效,在生产层面实现了化肥消费总量负增长,但化肥绿色增效的基础理论研究与技术创新不足,推广应用覆盖面不够,政策法规仍有待完善。当前我国化肥减量增效工作步入了全面攻坚期,本文调查分析了国际化肥减量增效的经验,总结了我国前期化肥减量增效工作取得的成效和存在问题,结合我国具体国情农情,以“精准、高效、绿色、智能”为指导原则,提出了新阶段全面推进化肥减量增效的战略导向和具体举措建议,为保障国家粮食安全和生态环境安全提供科技支撑。

基于作物产量反应和农学效率的智能化推荐施肥原理与实践

小规模农业生产易于出现不合理施肥导致的肥料利用率低等问题,严重影响到生态环境和农业可持续发展。研究建立适合我国小农户集约化农业生产特点且科学轻简的养分推荐方法尤为重要。中国农业科学院农业资源与农业区划研究所会同全国39个土壤肥料研究团队,研发了适合我国农业生态条件和种植体系的基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥方法。该方法在汇总分析全国各作物主产区开展的肥料田间试验的基础上,建立了包含作物产量反应、农学效率及养分吸收与利用等信息的数据库。采用QUEFTS(quantitative evaluation of the fertility of tropical soils)模型模拟作物养分吸收,同时对数据库中土壤基础养分供应、作物农学效率与产量反应进行相关分析,建立基于产量反应和农学效率的作物推荐施肥模型。在此基础上,借助计算机技术和智能云计算,研发了“养分专家系统”(简称NE系统),用户只需提供种植地块的一些基本信息,如往年农民习惯措施下的作物产量、施肥历史、有机无机肥料投入以及秸秆还田情况,NE系统就能给出基于该地块的个性化施肥方案。NE系统在推荐施肥中除了考虑土壤基础地力外,还考虑了上季作物养分残效和秸秆还田带入的养分,以及作物轮作体系和有机肥施用情况等,提出的推荐施肥方案符合4R养分管理策略(最佳肥料品种、最佳用量、最佳施用时间和最佳施用位置),同时兼顾施肥的农学、经济和环境效应。多点田间验证试验证实,NE系统推荐施肥兼顾科学性和实用性,且易于掌握,是一种能够保障作物增产增收、提高肥料利用率和保护环境的科学推荐施肥方法。

基于产量反应和农学效率的水稻智能化推荐施肥方法研究

【目的】水稻专家推荐系统早期版本没有区分水稻种植类型,有时会降低推荐的精准性。我们优化并建立了基于不同种植类型水稻的产量反应和农学效率的水稻推荐施肥方法,并采用大量田间试验验证了其普遍性和可行性。【方法】收集汇总来自于国际植物营养研究所中国项目部、团队研究以及公开发表的多年多点水稻田间试验,建立产量和养分吸收数据库。采用QUEFTS模型分析不同种植类型水稻养分吸收特征,建立水稻产量反应和农学效率的内在联系,构建施肥模型,开发水稻养分专家系统。于2013—2020年在水稻主产区8个省份开展了452个田间试验对系统进行校正和改进。每个试验包括6个处理:水稻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、不施磷和不施钾处理。调查了水稻产量、经济效益、养分回收率和肥料农学效率。【结果】QUEFTS模型分析的水稻产量与养分吸收关系结果显示,生产1 t籽粒产量地上部所需氮、磷和钾养分一季稻分别为14.2、3.9和14.3 kg,早、中、晚稻分别为16.9、3.3、20.9 kg。我国水稻主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应一季稻分别为3.1、1.1和1.0 t/hm^(2),早稻分别为2.3、1.0和1.0 t/hm^(2),中稻分别为2.3、0.9和1.0 t/hm^(2),晚稻分别为1.9、0.8和0.8 t/hm^(2)。氮、磷和钾化肥的平均农学效率一季稻分别为17.6、15.3和9.8 kg/kg,早稻分别为14.6、15.3和10.1 kg/kg,中稻分别为11.4、12.4和9.1 kg/kg,晚稻分别为11.5、14.8和9.2 kg/kg。与FP处理相比,NE处理氮、磷和钾肥施用量分别减少了12.6%、9.6%和21.4%;与ST处理相比,NE处理氮肥用量减少了7.6%,钾肥用量减少了15.6%。与FP和ST处理相比,NE处理产量分别增加了0.5和0.3 t/hm^(2);经济效益分别增加了1627和893元/hm^(2);氮肥回收率分别增加了13.1和9.3个百分点,农学效率分别增加了4.1和2.7 kg/kg;磷肥回收率分别增加了7.8和5.0个百分点,农学效率分别增加了6.6和3.3 kg/kg;钾肥回收率分别增加了14.6和9.5个百分点,农学效率分别增加了5.6和4.9 kg/kg。【结论】以田间试验大数据为支撑,优化并建立的不同种植类型水稻的养分专家推荐施肥系统,提高了系统的可操作性和针对性。连续多年不同种植类型水稻的田间试验结果充分证明,优化后的水稻养分专家系统具有优化肥料种类和用量、提高水稻产量和肥料利用率和增加农民收入的功能,是实现我国小农户推荐施肥行之有效的智能技术系统。

基于产量反应和农学效率的马铃薯智能化推荐施肥

【目的】我国马铃薯种植区存在盲目施肥、过量施肥、养分比例不平衡等现象,进而导致肥料利用率低、养分损失大等。通过开展田间试验,利用基于产量反应和农学效率的马铃薯养分专家系统进行推荐施肥,并以农民习惯施肥和常规测土施肥推荐结果对该系统的有效性进行验证,为不同生产条件下的马铃薯生产提供简便易行、高效的推荐施肥方法。【方法】于2017—2020年,在马铃薯主产区共9省份开展了239个田间试验,每个试验包括6个处理,分别为基于马铃薯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、不施磷和不施钾处理。调查马铃薯产量、经济效益、养分利用率和表观养分平衡。【结果】我国马铃薯主产区施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为8.1、4.8和5.2 t/hm^(2),农学效率分别为45.2、51.1和35.1 kg/kg,相对产量分别为0.73、0.83和0.82。与FP和ST处理相比,NE处理的氮肥用量分别降低了24.4%和4.2%,磷肥用量分别降低了32.3%和1.9%,但钾肥用量均增加了4.9%;马铃薯产量分别提高了2.63和0.62 t/hm^(2),净收益分别增加了4283.4和799.0元/hm^(2);氮、磷、钾肥回收利用率分别增加了11.5和1.6个百分点、5.0和2.1个百分点、9.1和1.1个百分点;氮、磷、钾肥农学效率分别提高了18.4和4.3 kg/kg、32.2和7.5 kg/kg、12.3和2.6 kg/kg;氮、磷肥偏生产力分别提高了37.3和8.6 kg/kg、91.2和15.6 kg/kg;与FP相比,NE处理的钾肥偏生产力提高了25.6 kg/kg,但与ST处理相当;与FP和ST相比,NE处理氮素表观盈余量降幅分别达到了50.5%和15.5%,磷素表观盈余量降幅分别达到了49.6%和7.3%。【结论】采用以产量反应和农学效率为基础构建的马铃薯推荐施肥养分专家系统,可针对不同生产条件优化肥料用量,提高马铃薯产量和肥料利用效率。大量田间试验充分证明,该系统推荐结果显著优于测土施肥推荐法,是适应我国小农户马铃薯种植的推荐施肥方法。

氮肥管理和秸秆腐熟剂对^(15)N标记玉米秸秆氮有效性与去向的影响

【目的】研究氮肥用量、有机无机配合和添加秸秆腐熟剂对秸秆氮当季有效性、后效及去向的影响,为桔秆还田条件下的氮肥管理提供理论依据【方法】运用^(15)N同位素示踪技术,采用盆栽试验连续种植一季冬小麦和两茬玉米,研究^(15N)标记玉米秸秆(^(15)N-秸秆)氮的生物有效性和对土壤氮库的贡献试验推荐施氮量210kg N·hm^(-2),约0.1 g N·kg-1土,桔秆粉碎后按3.0 g·kg^(-1)土掺入每盆中设4个氮水平:不施氮;100%化肥氮;80%化肥氮;有机无机配施(80%化肥氮+20%腐熟猪粪氮)。各施氮水平下设添加和不添加桔秆腐熟剂2种情况,腐熟剂用量为0.1 g·kg^(-1)土。【结果】冬小麦吸氮量来自^(15)N-秸秆氮的比例(%Ndfs)为6.30%-14.25%,施氮比不施氮减少%Ndfs,有机无机配施比单施氨肥提高%Ndfs,添加腐熟剂不影响冬小麦的%Ndfs。第一茬和第二茬玉米吸收氮的%Ndfs分别为1.13%-3.73%和1.67%-5.97%,不施氮高于施氮处理,施氮处理间无显著差异,添加腐熟剂降低%Ndfs冬小麦对^(15)N-桔秆氮的当季利用率为7.14%-10.2%。第一茬玉米和第二茬玉米对残留^(15)N-桔秆的利用率分别为3.75%-5.51%和2.28%-3.18%。三茬后作物对^(15)N-桔秆氮的利用率为13.13%-18.60%,土壤残留率55.63%-69.16%,损失率17.26%-26.09%。三茬中施氮比不施氮提高^(15)N-秸秆氮的利用率,不同氮肥管理不影响当季利用率和第二茬后效,氮肥减量(80%推荐氮)降低^(15)N-桔秆氮第一茬后效和总利用率,但若配施有机肥则提高利用率添加腐熟剂提高^(15)N-秸秆氮当季、第一茬玉米和三茬总利用率,降残留率和损失率。冬小麦和两茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮含量变化较大,但其来源于^(15)N-桔秆氮的比例都小于3%,施氮处理的影响不明显,而添加腐熟剂增加冬小麦和第一茬玉米收获后土壤矿质氟%Ndfs,减少土壤微生物量氮%Ndfs,不影响第二茬玉米收获后土壤矿质氮和微生物量氮%Ndfs。三茬收获后残留的^(15)N-桔秆氮中矿质氮和微生物量氮也小于3%,说明残留在土壤中的^(15)N-桔秆氮主要以有机态氮存在【结论】在秸秆还田条件下。

含铬钻井泥浆固化及影响因素

固化技术是含铬钻井泥浆无害化处理最有效的方法。以四川西部某钻井泥浆为研究对象,选取水泥、石灰、聚铝和水玻璃作为固化处理剂,运用正交试验研究了含铬钻井泥浆实验条件。最佳试验配方是:先将泥浆含水率调整为46%,水泥、聚铝、石灰和水玻璃的添加量分别为10%、1%、3%和0.5%。固化72 h,该试验配方对六价铬和总铬的固化率分别达到93%和95%,浸出六价铬浓度符合地下水三类水标准(GB/T14848-9),浸出总铬浓度符合国家污水综合排放标准(GB5085.3-1996)。

达芬奇机器人辅助腹腔镜行宫颈癌根治术效果观察

[目的]探讨达芬奇机器人辅助腹腔镜行宫颈癌根治术的效果。[方法]选取2015年1月-2015年12月采用达芬奇机器人辅助腹腔镜下行宫颈癌根治术病人40例作为研究组;选取2015年1月-2015年12月采用传统腹腔镜行宫颈癌根治术病人40例作为对照组,比较两组病人手术时间、术中出血量、术后伤口渗出率、术后伤口感染率、术后肠道功能恢复时间、首次下床活动时间、术后24h阴道引流量等。[结果]研究组病人术后出血量、术后伤口渗出率、伤口感染率及术后肠道功能恢复时间、首次下床活动时间和术后24h阴道引流量均优于对照组(P<0.05)。[结论]达芬奇机器人辅助腹腔镜下宫颈癌根治术具有创伤小、出血量少、术后伤口渗出少、感染率低、病人疼痛轻等优势。

合成烟酸衍生物对Q235钢在盐酸介质中的缓蚀性能

烟酸衍生物可有效防止盐酸中H+对钢铁的腐蚀,且无毒、环保,以往对其缓蚀性能研究不多。以烟酸、氯化亚砜和十二胺合成了一种烟酸衍生物,加入至6 mol/L盐酸中用作盐酸酸洗液缓蚀剂,利用失重法和电化学方法就其对Q235钢的缓蚀性能进行了研究。结果表明:在80℃时,缓蚀剂浓度在1 g/L以下缓蚀率可达90%以上;合成的烟酸衍生物对阴极有明显的抑制作用,属于阴极型缓蚀剂。

优化施肥对萝卜产量和肥料利用率的影响

【目的】我国萝卜生产中施肥过量和不平衡现象普遍,研究优化施肥对萝卜产量和肥料利用率的影响,旨在为萝卜科学施肥提供依据。【方法】于2016年秋季和2017年春季分别在天津、山东、浙江和河北四个萝卜产区布置4个田间试验,共设置7个处理:农民习惯施肥(FP);优化施肥[NPK (S)];基于NPK (S)处理的减氮、减磷和减钾处理;优化施肥+有机肥[NPKM (S),钾肥为硫酸钾];优化施肥+有机肥[NPKM (Cl),钾肥为氯化钾]。测定了萝卜产量、养分吸收量、肥料利用率和氮素表观损失。【结果】与FP处理相比,两季NPK(S)处理的萝卜肉质根产量增幅平均为3.9%,植株氮、磷和钾养分吸收量增幅平均为12.4%、15.3%和4.4%,其中河北试验点产量和养分吸收量均达到显著水平。四个试验点NPK (S)和NPKM (S)处理以及NPKM (S)和NPKM (Cl)处理相比,萝卜产量和养分吸收量均无显著性差异。与FP处理相比,两季NPK (S)处理的氮素农学效率(AEN)、氮素回收率(REN)和氮素偏生产力(PFPN)平均分别增加了32.8 kg/kg、18.9%和110.5 kg/kg;磷素农学效率(AEP)、磷素回收率(REP)和磷素偏生产力(PFPP)平均分别增加了53.0 kg/kg、15.3%和296.7kg/kg;钾素农学效率(AEK)和钾素回收率(REK)平均分别增加了17.6 kg/kg和11.5%。与NPKM (S)处理相比,两季NPK (S)处理的AEN、REN和PFPN平均分别增加了34.0 kg/kg、13.5%和221.7 kg/kg,AEP、REP和FPP平均分别增加了20.8 kg/kg、6.6%和217.2 kg/kg,AEK、REK和钾素偏生产力(PFPK)平均分别增加了9.0 kg/kg、3.6%和89.5 kg/kg。与NPKM (Cl)处理相比,两季NPKM (S)处理的REP和REK分别显著提高了6.2%和7.4%。由氮素表观损失结果得出,两季NPK (S)处理的氮素表观损失比FP处理平均降低了106.7kg/hm^2,氮素残留降低了42.1 kg/hm^2;与NPKM (S)处理相比,NPK (S)处理的氮素表观损失平均降低了84.6kg/hm^2,氮素残留降低了55.6 kg/hm^2;NPKM (S)和NPKM (Cl)处理平均氮素表观损失和氮素残留量均无显著性差异。【结论】在保证萝卜产量的基础上,优化施肥量和施肥时期可有效提高肥料的利用率,降低氮素损失。肥料用量的增减需依据各地具体施肥量而定,硫酸钾和氯化钾都可在萝卜生产中用作钾源,二者在肥效和萝卜产量及品质方面没有差异。

我国马铃薯产量和化肥利用率区域特征研究

【目的】本研究汇总马铃薯(Solanum tuberosum L.)田间试验数据,分析中国马铃薯产区施用氮、磷和钾肥的马铃薯产量(可获得产量、产量反应和相对产量)及肥料利用率特征,以期为优化马铃薯养分管理奠定理论基础。【方法】本试验数据来源于:1)国际植物营养研究所(International Plant Nutrition Institute, IPNI)1992—2012年间在我国马铃薯主产区开展的117个田间试验;2)采用字段或字段组合(马铃薯,马铃薯+产量,马铃薯+利用率,等)在中国知网数据库(China National Knowledge Infrastructure, CNKI)检索的2000—2016年间407篇马铃薯田间试验中文文献。将我国马铃薯种植区分为东北(NE)、西北(NW)、华北(NC)、长江中下游(MLYR)、东南(SE)和西南(SW)产区。试验处理包括氮磷钾肥优化处理(OPT)、不施氮(OPT-N)处理、不施磷(OPT-P)处理和不施钾(OPT-K)处理,研究我国马铃薯不同种植区优化施肥下马铃薯可获得产量,氮、磷和钾肥产量反应,相对产量,农学效率,偏生产力和养分回收率特征。【结果】我国马铃薯施用氮、磷和钾产量反应平均分别为8.6、5.9和6.6 t/hm^2,氮素是马铃薯产量的首要限制因子,东北地区产量及施氮产量反应平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯施氮、磷、钾相对产量平均值分别为71.0%、79.4%、77.2%,其中,华北地区施氮相对产量平均值最高,东南地区施磷相对产量平均值最高,西北地区施钾相对产量平均值最高。马铃薯氮、磷和钾肥用量平均分别为N 164.2 kg/hm^2、P_2O_5 100.3 kg/hm^2和K_2O 188.0 kg/hm2,东南地区氮和钾肥用量平均值显著高于其他地区(P <0.05),东北地区施氮量和施钾量较低,东北、西南和西北施磷量高于其他地区,长江中下游施磷量最低。马铃薯氮、磷和钾素农学效率平均值分别为52.2 kg/kg N、58.5 kg/kg P_2O_5和42.3 kg/kgK_2O,东北地区氮和钾素农学效率平均值显著高于其他地区(P <0.05)。马铃薯氮、磷和钾素偏生产力平均值分别为205.7 kg/kg N、339.0 kg/kg P_2O_5和209.2 kg/kg K_2O,东北地区氮和钾素偏生产力平均值分别显著(P <0.05)高于其他地区。马铃薯氮、磷和钾素养分回收率平均值分别为36.4%、18.5%和27.6%,东南地区磷素回收率平均值显著高于其它地区(P <0.05)。【结论】我国马铃薯不同产区产量、施肥量和肥料利用率差异较大,氮素是马铃薯产量的第一限制因子,华北地区氮素、东南地区磷素和西北地区钾素土壤基础养分供应能力相对较高,不同地区马铃薯需要因地制宜,制定有针对性的马铃薯优化施肥方案。

CCSDS标准LDPC部分并行译码器实现

针对CCSDS标准中近地通信的LDPC码,为了提高准循环低密度奇偶校验(QC-LDPC)译码器的吞吐率和资源利用率,设计实现了一种低复杂度高速并行译码器。译码器整体采用流水线结构,通过改进校验节点与变量节点的更新方式,在不增加运算复杂度的情况下使信息处理所消耗的时间更短,压缩单次迭代所需时间,提高了译码器的吞吐量。以现场可编程门阵列(FPGA)作为实现平台,仿真并实现了基于归一化最小和算法的(8176,7154) LDPC译码器。结果表明,当译码器工作频率为200 MHz、迭代次数为10次的情况下,译码吞吐量可达到160 Mbit/s,满足大多数场景的应用需求。

基于养分专家系统推荐施肥的北方马铃薯适宜氮肥用量研究

【目的】通过分析我国北方一作区马铃薯产量、氮素利用率、土壤氮素平衡等指标,研究该区适宜施氮量,并对养分专家系统(Nutrient Expert, NE)推荐施氮量的合理性进行验证,以期为马铃薯氮肥推荐提供科学、轻简的方法。【方法】于2017—2020年在甘肃省、黑龙江省和内蒙古自治区3个试验点,分别开展了4年马铃薯田间定位试验。以上3个试验点基于NE的推荐施氮量分别为180~186、180和178~240 kg/hm^(2)。甘肃试验点设4个氮肥量级处理,黑龙江设6个氮肥量级处理,内蒙古设5个氮肥量级处理。测定各处理马铃薯块茎产量、氮素吸收量、氮肥利用率、土壤无机氮含量和脲酶活性以及土壤表观氮素平衡,并进一步建立施氮量与产量和经济效益的经验模型,提出不同试验点马铃薯适宜氮肥用量。【结果】马铃薯块茎产量随施氮量增加呈“先增加后降低”的趋势,两者关系用一元二次曲线模型拟合结果显著。甘肃、黑龙江和内蒙古试验点产量和氮素吸收量均以NE处理最高,其4年平均产量分别为32.5、37.9和35.5 t/hm^(2),与不施氮处理相比,分别提高了48.4%、71.5%和63.6%,当施氮量超过NE处理后产量显著降低。土壤无机氮含量随施氮量增加而显著提高,脲酶活性随施氮量的增加呈“先增加后降低”的趋势,且各试验点NE处理均能获得较高的土壤无机氮含量和脲酶活性。氮肥累积回收率和累积农学效率均随施氮量增加而显著降低,甘肃、黑龙江和内蒙古3个试验点NE处理4年氮肥累积回收率分别为39.2%、55.1%和53.1%,农学效率分别为57.9、87.6和68.3 kg/kg,相比于最高施氮量处理,氮肥累积回收率分别显著提高了12.5、21.8和21.3个百分点,农学效率分别显著提高了27.0、37.2和30.4 kg/kg。氮素表观平衡与施氮量呈显著正相关,NE处理4年累计的氮素投入与支出趋近平衡。一元二次曲线模型回归分析表明,甘肃、黑龙江和内蒙古试验点最高产量施氮量分别为186、199和231kg/hm^(2),经济最佳施氮量分别为165、188和214 kg/hm^(2)。【结论】养分专家系统推荐施氮量能够在满足马铃薯高产的同时,达到较高的氮肥利用率和经济收益,并通过减少土壤氮素盈余降低氮素损失风险,证实养分专家系统推荐施肥在北方一作区可以促进马铃薯氮肥高效利用,是可行的氮素推荐施肥方法。

长江流域中稻施肥增产效应及其影响因素

分析长江流域施用氮、磷和钾肥对水稻的增产效应及其影响因素的贡献率,为该水稻种植区域的养分管理提供依据。数据来源于国际植物营养研究所在中国长江流域开展的水稻田间试验以及通过在中国知网检索关键词为“水稻”“水稻+产量”的文献,符合Meta分析标准的氮磷钾数据分别有1107、745和785组。以不施肥处理作为对照,以反应比作为增产效应值,利用Meta分析方法探究施肥对长江流域中稻的增产效应及其影响因素。与不施氮、磷或钾肥处理相比,长江流域中稻施用氮、磷和钾肥均具有显著的增产效应,施用氮、磷和钾肥的产量分别平均增加了35.1%、10.9%和11.9%,其中以氮肥的增产效应最高。不同基础地力水平对水稻增产效应具有显著影响,施用氮、磷和钾肥的增产效应均以低地力土壤(产量<5.0 t/hm^(2))的增产效应最高,增产率分别为45.9%、15.1%和17.0%。长江流域各省市种植区域中稻施用氮、磷和钾肥的增产效应具有显著差异,以上海市的施氮增产效应最高,为43.9%,以重庆市的施磷和施钾增产效应最高,分别为16.4%和16.1%。施用氮肥在碱性土壤条件下增产效应最好,施用磷和钾肥均在弱酸性(pH 6.0~7.0)土壤条件下最好,增产率分别为39.0%、14.1%和15.7%。不同土壤有机质含量间施用氮和钾肥增产效应具有显著差异,而施用磷肥的增产效应影响不显著。当土壤全氮≤1.0 g/kg、全磷>0.9 g/kg、全钾<13.0 g/kg、碱解氮≤100 mg/kg、速效磷<9.0 mg/kg、速效钾≤70.0 mg/kg时,施氮的增产效应最好;当土壤全磷<0.3 g/kg、全钾>20.0 g/kg、碱解氮>150.0 mg/kg、速效磷≤9.0 mg/kg、速效钾≤70.0 mg/kg时,施磷和钾肥均获得最好的增产效应。低肥力土壤有助于增加施肥的增产效应,然而土壤pH和不同土壤理化性质影响着施肥增产效应,导致长江流域不同省市之间的施肥增产效应存在差异。施用氮肥的增产效应分别在土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量较低的土壤上最高,施用磷钾肥的增产效应在土壤碱解氮含量较高和速效磷、速效钾含量较低时最高。施用氮肥在碱性土壤、施用磷肥和钾肥在弱酸性土壤的增产效果最好。因此,各种植区域水稻养分管理应结合土壤pH、有机质及土壤理化性质等方面进行综合考虑,作为肥料投入的依据。

一种苄叉丙酮Mannich碱缓蚀剂的合成及其缓蚀性能

Mannich碱是较普遍的酸化缓蚀剂之一,其分子结构对缓蚀性能影响较大。以苄叉丙酮为活泼氢化合物,与多聚甲醛、环己胺通过Mannich反应合成了一种新型Mannich碱缓蚀剂M1,采用失重法、极化曲线、交流阻抗、原子力显微镜等研究了其在18%HCl溶液中对Q235钢的缓蚀性能。结果表明:在90℃,18%HCl中,M1含量为0.3%时,缓蚀效率达97.71%;在60℃,18%HCl中,M1含量为0.2%时,缓蚀效率达93.29%;M1为抑制阳极为主的混合型缓蚀剂,在金属表面的吸附符合Langmiur等温吸附模型,缓蚀性能优异。

生态集约化管理提高东北春玉米产量和氮素利用率

【目的】针对我国春玉米生产中存在的肥料过量和不合理施用带来的生态环境问题,研究生态集约化养分管理对东北春玉米产量、氮素利用率和氮素平衡的影响,旨在指导氮肥科学施用,提高氮肥利用效率,减少氮素损失。【方法】2009—2017年在吉林省公主岭市开展9年长期定位试验,试验采用双因素裂区设计,主区为两种养分管理措施:生态集约化养分管理(EI)和农民习惯施肥(FP);副区为3种施氮方式,不施氮肥处理(N0)、3年中2年施氮肥处理(N2/3)和3年均施氮肥处理(N3/3)。EI处理中P2O575 kg/hm^2、K2O 90 kg/hm^2、S 30 kg/hm^2和Zn 5 kg/hm^2全部基施,每年N用量2009—2014年为180 kg/hm^2,2015—2017年为200 kg/hm^2,其中基施、玉米拔节期追施和抽雄期追施的比例分别为1/4、1/2和1/4;FP处理N 251 kg/hm^2、P2O5145 kg/hm^2、K2O 100 kg/hm^2均一次性基施。调查了玉米产量、氮素吸收量、氮素累积吸收量以及土壤氮素平衡。【结果】在N0处理中,从2010年开始玉米产量和氮素吸收量呈现下降趋势。在N2/3处理中,不施氮年份的产量和氮素吸收量较低,而在随后一年施氮的情况下,产量和氮素吸收量又增加到N3/3处理的水平。在EI养分管理措施下,N3/3处理9年平均产量为11505 kg/hm^2,而FP管理措施下N3/3的平均产量明显低于EI处理,为10764 kg/hm^2。与FP处理相比,EI处理下氮素农学效率(AEN)、氮素回收率(REN)和氮素偏生产力(PFPN)分别提高了47.4%、39.6%和43.8%;EI处理的氮素残留量和氮素表观损失分别降低了49.2%和63.9%【结论】9年长期试验结果表明,通过优化施肥量和施肥时间,配合采用优良的玉米品种和种植密度,生态集约管理能在减少氮素投入的前提下,保持作物产量,提高植株氮素吸收量和养分利用率,减少土壤氮素残留和氮素损失。持续适宜的氮肥投入对于保障东北玉米高产和稳产至关重要。