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。

水稻绿色智能肥的增产效应与增产机理研究

绿色智能肥料(GIF)是为响应工业绿色制造与农业绿色可持续生产提出的肥料新理念,以GIF的理念为指导生产了水稻GIF,并评价了该肥料在水稻上的农学应用效果。在氮磷养分等量投入的前提下,在大田设置常规氮磷钾肥料(T1)、复合肥1(T2)、复合肥2(T3)、GIF1(T4)和GIF2(T5)5种肥料施用处理,研究不同肥料品种对水稻产量、产量构成因素、干物质积累、根系生长发育、叶片光合特性、籽粒品质、土壤pH、氮磷养分积累量及肥料经济效益的影响。与常规肥料(T1、T2、T3)相比,T4主要通过增加水稻有效穗数实现了增产作用,较T1、T2和T3分别增产26.2%、28.4%和38.1%。T5主要通过增加有效穗数、稻穗二次支梗穗粒数和粒重实现增产,较T1、T2和T3分别增产38.3%,39.0%和51.4%。相比常规肥料(T1、T2、T3),T4和T5处理显著提高水稻地上部干物质积累量、功能叶SPAD值、土壤pH、氮磷养分含量及积累量,同时促进了水稻根系生长发育且获得较高的产投比。与T1相比,两款常规复合肥(T2、T3)并未对水稻产量及其他农艺性状表现出增效作用。水稻GIF肥对水稻生长、产量和品质提高有显著增效作用,相比常规肥料具有更高的经济效益。

不同灌溉定额对北疆春小麦生长和水分利用效率的影响

[目的]研究不同灌溉定额对北疆滴灌春小麦生长及水分利用效率的影响,确定北疆滴灌春小麦的适宜灌溉定额。[方法]采用田间小区试验,以强筋高产品种“新春37号”和“新春44号”为研究对象,设置重度干旱(灌溉定额为4500 m^(3)/hm^(2),W1)、轻度干旱(灌溉定额为5250 m^(3)/hm^(2),W2)、正常灌水(灌溉定额为6000 m^(3)/hm^(2),W3)和过度灌溉(灌溉定额为6750 m^(3)/hm^(2),W4)4个灌溉定额,结合Logistic方程研究不同灌溉定额对北疆春小麦生长发育、产量及水分利用效率的影响。[结果]0~60 cm土层的土壤含水率随灌溉定额的增加而上升,其中0~20cm土层含水率变化最为明显。随着灌溉定额的增加,2个品种的春小麦株高、干物质积累量均呈先增加后降低的趋势。新春37号灌浆期持续时间长于新春44号。与W4处理相比,新春37号W3处理水分利用效率显著提高30%,新春44号W3处理水分利用效率显著提高15.45%。与W4处理相比,新春37号W3处理灌溉水利用效率显著提高33.91%,新春44号W3处理灌溉水利用效率提高19.85%;W3处理下的产量最高,新春37号W3处理较W1、W2、W4处理提高14.45%~38.24%;新春44号W3处理较W1、W2处理分别提高25.76%、14.45%。[结论]综合考虑产量与水分利用效率,北疆春小麦的适宜灌溉定额为6000 m^(3)/hm^(2)。

聚磷酸盐在灰漠土和砖红壤中吸附-解吸附特性研究

通过研究不同聚合度聚磷酸盐在两种不同类型土壤中的磷吸附-解吸特性,为聚磷酸磷肥肥效差异的解析和农业磷肥的应用提供理论依据。以北方灰漠土和南方砖红壤为供试土壤,以常规水溶磷肥(DAP)为对照,探究不同聚合度聚磷酸盐(APP1、APP2、APP3、KTPP)在两种土壤中磷的吸附和解吸附特性,并进一步探究不同类型土壤理化性质与土壤磷吸附-解吸附量之间的相互关系。结果表明:在酸性土壤中,各处理土壤磷吸附能力表现为APP2>APP3>KTPP>APP1>DAP,土壤中磷解吸附能力为APP1>KTPP>DAP>APP3>APP2;在灰漠土中,各处理土壤磷吸附能力表现为APP2>APP1>APP3>DAP>KTPP,土壤中磷解吸附能力为KTPP>APP1>DAP>APP3>APP2。土壤各理化性质参数中土壤黏粒、铁铝氧化物含量与土壤磷最大吸附量(Q_(m))呈正相关关系。土壤pH、有机质和碳酸钙含量与Q_(m)呈负相关关系。综上所述,较高聚合度的聚磷酸盐(KTPP)在灰漠土中磷吸附能力弱,土壤磷有效性高,而较低聚合度的聚磷酸盐(APP1)在酸性土壤中的磷吸附能力弱,能保持较好的土壤磷平衡和供磷能力。土壤pH、有机质和碳酸钙含量越高,土壤黏粒和铁铝氧化物含量越低,则土壤对磷的吸附能力越低,磷的解吸越高,土壤磷有效性越高。

肥料产品绿色智能设计思路

肥料是支撑农业绿色发展转型的重要载体。我国化肥行业存在能源消耗高、绿色清洁技术少、肥料与农业需求脱节等问题。针对现有问题,根据张福锁院士提出的“绿色智能肥料”新理念,从肥料绿色化、智能化设计角度提出一种产品设计思路,对创制在资源属性、能源属性和环境属性方面实现养分资源充分利用的绿色智能肥料产品进行探索性讨论。

绿色智能肥料:矿产资源养分全量利用的创新思路与产业化途径

肥料是工农业绿色发展的纽带,是支撑绿色转型发展的重要物质。新时期我国工业和农业绿色发展均面临着生产环境代价大、资源利用效率低等重大挑战,尤其是肥料生产过程中产生了大量的养分资源无法实现高效利用。为更好解决工农业发展所面临的关键问题,本文提出了矿产资源养分全量利用思路与产业化途径,着重介绍了矿产资源养分全量利用的基本概念与内涵、利用策略和产业化途径,以期为工农交叉融合创新的绿色智能肥料产业发展提供解决方案,促进科技创新解决产业关键问题,为创新绿色智能肥料与推动化肥产业绿色转型升级提供战略支撑。

聚磷酸盐与水溶性磷酸二铵不同比例掺混施用对滴灌棉花产量形成和经济效应的影响

探究聚磷酸盐与常规水溶磷肥在滴灌棉田中最佳的掺混方式,以期达到磷肥施用兼顾经济和高效利用的目的。在等磷施用量下(P_(2)O_(5)120 kg/hm~2),将聚磷酸铵1(APP1)、聚磷酸铵2(APP2)和三聚磷酸钾(KTPP)按照含P_(2)O_(5)占总磷用量的10%、30%和50%与水溶性磷酸二铵掺混,形成9种不同种类的聚磷酸掺混磷肥,依次表示为APP1-10、APP2-10、KTPP-10、APP1-30、APP2-30、KTPP-30、APP1-50、APP2-50和KTPP-50。同时设置不掺混聚磷酸盐的常规水溶磷肥(DAP)和不施磷肥(P0)为对照。于滴灌棉花盛花期和盛铃期分别测定土壤深度0~20和20~40 cm土壤有效磷含量、棉花植株生物量和磷吸收量。同时监测棉花结铃动态,成熟期测定产量及产量构成。0~20 cm土壤有效磷含量、棉花地上部生物量、磷吸收量、棉花单株结铃数、籽棉产量、伏前桃数、磷肥农学利用率和产投比均随聚磷酸盐掺混比例的增加表现出增加趋势。3种不同聚磷酸盐在增加土壤有效磷含量、棉花地上部生物量、磷吸收量、棉花单株结铃数、籽棉产量、伏前桃数、磷肥农学利用率和产投比上总体表现为APP2最优,其次是KTPP,最后为APP1。在棉花盛花期和盛铃期,APP2-50处理0~20 cm土壤有效磷含量和棉花磷吸收量均显著高于DAP和其他施磷处理,20~40 cm土壤有效磷在所有施肥处理间无显著性差异。盛花期APP2-50处理棉花生物量与DAP无显著差异,但在盛铃期APP2-50棉花生物量显著高于DAP和其他施磷处理。所有聚磷酸掺混磷肥处理棉花结铃数均显著高于DAP,但棉花单铃重在各施磷处理间无差异。APP2-50处理籽棉产量、磷肥农学利用率和产投比最高。与DAP相比,APP2-50处理籽棉产量、磷肥农学利用率和产投比分别增加了10.7%、88.3%和7.6%。以上结果表明,将APP2按照含P_(2)O_(5)占总磷用量的50%与水溶性磷酸二铵掺混施用,可以提高滴灌棉田土壤有效磷含量,且对棉花产量和产投比增加有积极作用,是一种兼顾磷肥高效和经济施用的施肥选择。

叶面喷施油菜素内酯和亚精胺对甜菜生长及产量的影响

【目的】研究不同浓度的油菜素内酯和亚精胺对甜菜生长和产量的影响。【方法】在塔额盆地滴灌施肥条件下,以甜菜Beta 796为材料进行田间喷施试验,设置8个喷施处理(CK:清水对照,BR:0.1、0.2和0.3mg/L,SP:35、70和105 mg/L,BR+SP:0.2 mg/L+70 mg/L),分析不同浓度的油菜素内酯和亚精胺对甜菜株高、叶片光合性能、叶绿素含量以及干物质积累和产量的影响。【结果】0.2 mg/L BR处理的叶片数、株高和叶绿素含量分别较CK增加了20.7%、25.72%和39.13%,净光合速率和蒸腾速率提高了33.88%和71.03%,总干物质积累增加了61.27%,产量和产糖量分别增加了32.31%和23.82%。105 mg/L SP处理的株高增加了9.53%,收获时青头比例降低了11.45%,产量增加了12.71%,含糖率提高了0.98%,产糖量增加了13.78%。【结论】喷施0.2 mg/L油菜素内酯可以促进甜菜生长,提高甜菜产量和产糖量,105 mg/L亚精胺可以提高块根含糖率和产糖量,复配组合并未起到更优的效果。

基于GIS的棉田精准施肥和土壤养分管理系统的研究

通过田间试验、土壤测试和农田地理信息资源开发 ,试图建立新疆芳草湖农场综合肥料效应模型 ,并以MapInfo 6 .0GIS为平台 ,建立相应的计算机棉田养分管理和精准施肥计算机系统。试验证明 ,与肥料效应函数法相比 ,综合肥料效应模型的肥料推荐量能够反映土壤养分对作物产量的贡献 ,适用范围更广 ,推荐施肥量比肥料效应函数法更准确可靠。将综合肥料效应模型、专家知识库与GIS整合 ,实现了以综合肥料效应模型为核心的基于GIS的计算机推荐施肥系统。系统集数据管理、数据分析和查询、统计汇总、施肥推荐和结果打印、地图编辑维护、专题地图为一体 。

新疆棉花氮营养诊断及追肥推荐研究

应用反射仪测定棉株叶组织硝态氮含量 ,研究了硝态氮作为棉花氮营养诊断和追肥推荐指标的可行性。结果表明 ,棉花不同部位硝酸盐含量依次为叶柄 >主茎 >叶片 ,植株顶部 >植株底部 ;不同生育期棉花硝酸盐含量变化明显 ,盛花期最低 ,蕾期最高。棉花倒四叶叶柄硝酸盐含量比较稳定 ,可以灵敏的指示棉花氮素营养状况 ,可作为棉花追肥推荐的诊断部位。棉花蕾期倒四叶叶柄硝酸盐含量与产量显著相关 ,可以灵敏地指示棉花氮素营养状况 ,可作为棉花追肥推荐的诊断时期。盛花期由于灌溉和追肥的影响 ,倒四叶叶柄硝酸盐含量只与硝酸盐含量微弱相关。初步确定了棉花蕾期氮素营养诊断指标和追肥推荐量。用反射仪快速准确测定棉花蕾期硝酸盐含量并进行追肥推荐 ,速度快 ,诊断结果可靠 ,是一项前景很广的农业技术。

棉花膜下滴灌根系发育规律的研究

研究了棉花常规灌溉、干播湿出和冬灌 +滴灌三种处理根系分布规律。结果表明 ,干播湿出棉花根量较少但须根量较大 ,根冠比较小 ,根系入土浅 ,生长发育提前。滴灌棉花浅层根系分布量增多 ,干播湿出尤其明显。地膜覆盖棉花膜内根系的分布量显著高于膜间的根系分布量。干播湿出棉花窄行根量较高 ,而常规灌溉和冬灌 +滴灌处理由于根系间对空间、养分和水分的竞争作用 ,窄行根系的分布量低于膜间和膜内根量之和。干播湿出在花铃期铃重、根系载铃量显著高于其它处理 ,生育期比其它处理提前 。

不同地理尺度下综合施肥模型的建模与验证

在新疆北疆采用包含正交设计的方案进行了多点肥料试验,建立了不同地理尺度下的综合施肥模型和肥料效应函数方程,通过校验试验对综合施肥模型与肥料效应函数方程施肥推荐施肥效果进行了比较研究。试验采用相同的试验设计在2000-2002年间进行,每年试验点数为31个。研究结果表明,通过趋势系数可以建立包括地点变量的综合肥料效应方程,回归方程各参数有明确的肥料学意义。不同地理尺度下建立的综合施肥模型都可以有效地进行施肥推荐。和传统的肥料效应函数方程相比,综合施肥模型的氮素推荐量与土壤碱解氮或有机质含量呈显著负相关,表明方程可以根据土壤供氮能力调节施氮量,在小尺度下尤其如此。综合施肥模型磷肥推荐量显著低于肥料效应函数方程推荐量,其推荐质量高于肥料效应函数方程。小尺度下综合施肥模型的推荐量比大尺度下综合施肥模型精确度更高,但两种施肥模型都优于肥料效应函数方程。

洱海流域水稻绿色生态种植模式

一、技术概况水稻绿色生态种植模式是在由云南农业大学牵头承担的省级重大科技专项“洱海流域农业高质量发展与面源污染防控协同的创新模式构建与示范”支持下研究构建的。

不同密度下地膜甜菜光合、呼吸特性及其与产、质量间相关性的研究

研究了不同密度群体结构下，地膜甜菜光合及呼吸作用的日变化，不同生育期光合、呼吸作用的变化及与产量和经济性状间的相关性。结果表明：低到中等密度下（４５０００～７５０００株·ｈｍ－２）群体光合、呼吸作用日变化为双峰曲线，高密度下（１０５０００株·ｈｍ－２）为单峰曲线。中－高密度下，群体表观光合强度和呼吸强度日变化均为单峰曲线。密度越大，随生育期推进，表观光合强度下降越明显，而净光合强度则大幅度降低。密度较高，个体的生长受到显著抑制，单位面积的生物学产量明显增加。密度过大导致单根重大幅度下降，含糖量降低，产糖量反而下降。相关分析表明，地膜甜菜群体光合、呼吸作用与甜菜个体生长相关性较好而与群体含糖率、产粮糖量间相关性较差，与地上部生长相关性较好而与根部生长相关性较差。三项指标中，呼吸作用、表观光合强度与作物生长相关性好而净光合强度只与单根重有较好相关性。

农田土壤温室气体释放通量的研究

采用碱石灰吸收法和HohenheimChamber法测定了德国南部农田CO2 释放规律 ,并对两种方法进行了比较。供试作物为冬小麦。在实验期间内 ,各处理的CO2 净释放量均为正值 ,表明在春季土壤 作物系统是碳的源。一天内作物 土壤系统在大部分时间内表现为CO2 净释放 ,只在中午 11:0 0至 13:0 0且光照充分时才出现净同化。不同轮作方式下农田CO2 累计释放量存在差异。不同处理CO2 累计释放量均为净释放 ,但处理间存在显著差别。CO2净释放量与气温、土壤温度极显著相关 ,与PAR相关性不明显。研究结果还表明 ,碱石灰吸收法吸收时间和吸收剂的数量都对试验结果有影响 。

不同源叶对地膜甜菜产量和糖分积累的影响

通过摘叶处理研究了地膜甜菜不同源叶（组）对产量和含糖量的作用。结果表明，不同叶组对地膜甜菜块根膨大的贡献依次为：第１１～１５叶＞第１６～２０叶＞第２１～２５叶＞第２６～３０叶＞第３１～３５叶＞第３６～４０叶。对块根糖分积累贡献依次为：第３１～３５叶＞第３６～４０叶＞第２６～３０叶＞第２１～２５叶＞第１６～２０叶＞第１１～１５叶。对单株甜菜产糖量的贡献为：第１１～１５叶＞第３１～３５叶＞第１６～２０叶＞第２１～２５叶＞第２６～３０叶＞第３６～４０叶。前期叶片损失使青头比例显著增加，后期叶片损失青头重量和青头比例有所降低。光合测定结果表明，摘叶后单株光合、水分利用效率显著下降，呼吸强度也有下降的趋势。群体光合测定结果表明，摘除第１１～２５叶在叶丛繁茂期—块根膨大期净光合强度下降最多，摘除第３１～４０叶后，叶片在糖分积累期净光合强度下降最多，表明它们分别是叶丛繁茂期—块根膨大期和块根膨大期的主要功能叶。

灌耕灰漠土棉田钾肥效应初步研究

通过盆栽和大田试验在石河子灌耕灰漠上棉田进行了棉花施钾及磷钾肥配合试验。研究表明，施钾肥可以提高棉花生理活性和抗逆性，表现在提高棉花叶片叶绿素含量、净光合速率及干物质积累量，并提高对水分胁迫的适应性。但钾肥对棉花产量、经济性状和品质均没有产生明显的影响。

香草醛对苹果增产效应的研究

有机肥的降解物香草醛,可缩短苹果新梢长度和节间长度,但不降低叶面积和叶片厚度。叶绿素含量、可溶性糖含量显著上升,10^(-6)mol·1^(-1)处理显著或极显著提高叶片氨基酸、核酸的含量,10^(-4)mol·1^(-1)处理降低二者含量。喷施10^(-6)、10^(-8)mol·1^(-1)香草醛极显著提高苹果叶片K^+浓度,所有处理叶片中 Ca^(2+)累积量显著下降。10mg·1^(-1)香草醛可以延缓离体苹果子房 CAT 酶活性和 MDA 含量上升,对维持细胞活性有良好作用。10^(-4)mol·1^(-1)香草醛喷施可以显著降低六月落果,10~(-60、10^(-8)mol·1^(-1)处理可显著减少采前落果。10^(-6)mol·1^(-1)香草醛显著提高苹果产量和单果重,可溶性糖、还原糖、非还原糖及维生素 C 含量都有显著提高,果实着色度也有显著改善,但果实硬度降低。

施肥对塿土不同粒径微团聚体肥力特征的影响

测定了大量施用有机肥及有机无机肥配合施用下土不同粒径微团聚体腐殖质的含量。结果表明：大量施用有机肥可以显著提高０．００５～０．０１ｍｍ微团聚体含量，但没有提高较大团聚体（＜０．０５ｍｍ）含量。大量施用有机肥可以提高各粒级腐殖质含量，而以０．０１～０．０５ｍｍ粒级提高最少。腐殖质分布的相对含量以大于０．０５ｍｍ团聚体增加最多，０．０１～０．０５ｍｍ增加最少，小于０．０１ｍｍ微团聚体腐殖质相对含量十分稳定，施肥对它们影响不大。不同处理土壤微形态差异明显。施用化肥对各项测定指标影响不大。