黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅰ.作物产量

在一丰P黑土 (Olsen P 2 5 .8mg·kg-1)上进行 13年中长期田间试验的结果表明 ,氮肥平均增产率为2 7 5 % ,年增产粮食 (大豆、玉米、小麦混合 ) 72 4kg·hm-2 ,1kgN增产粮食 9.4kg ;磷肥前期增产不明显 ,13年平均增产率为 7% ,年增产粮食 2 41kg·hm-2 ,1kgP增产粮食 12 .7kg .每年施用循环回田猪圈肥 (以处理区收获产品的 80 %喂猪、垫圈经堆制而成 ) ,粮食平均年增产量在不施化肥、施N、施NP基础上 ,分别为 2 6 8、2 5 8、2 5 5kg·hm-2 ,相应的增产率为 9.8%、7.6 %和 7.0 % .试验期间循环回田猪圈肥的增产效果有逐渐增长趋势 。

黑土长期施肥及养分循环再利用的作物产量及土壤肥力质量变化Ⅲ.土壤养分收支

计算了 1985～ 1999年试验期间各模拟施肥模型的作物移出养分量和施肥输入养分量 .结果表明 ,施用N肥可加剧土壤P收支赤字 ,而施用N、P肥则加剧土壤K收支赤字 .实验展示了我国在 2 0世纪70年代大面积贫P土壤和 80年代大面积缺K土壤出现的原因 .保持养分循环再利用可缓解土壤养分收支赤字 ,但不能满足丰产作物的养分需求 .在保持养分循环利用基础上根据土壤肥力适当施用化肥 ,可满足丰产作物的养分需求和平衡土壤养分收支 ,不致发生大量过剩N进入环境 .

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅳ.土壤肥力变化

经 12年田间试验 ,各施肥处理耕层土壤的肥力变化表明 ,在保持农业系统养分循环再利用基础上 ,施用适量化肥以平衡土壤养分收支 ,不仅可实现作物高产 ,减少过剩养分进入环境 ,并可改善土壤肥力 ,表现为明显提高了耕层土壤的有机C、N浓度 .不过 ,在本例中欲保持较高的土壤有效P水平 ,恐需在平衡土壤P收支基础上适当增加P肥施用量 .

农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异

根据 3个地点中长期田间试验联网比较研究发现 ,保持养分循环再利用可明显减少作物产量的年际波动 ,使作物具有较好的产量稳定性。农业生态系统养分循环再利用的产量增益与化肥施用和所处气候区的热量因素有关。在无化肥的前提下 ,保持 80 %循环率养分循环再利用的平均粮食增产量从北向南分别是 :海伦 2 62kg·hm-2 ( 14年平均 ) ,沈阳 95 6kg·hm-2 ( 12年平均 ) ,桃源 3 0 63kg·hm-2 ( 11年平均 ) ;在施用N、P化肥基础上保持养分循环再利用其增产量分别为 :海伦2 5 0kg·hm-2 ( 14年平均 ) ,沈阳 489kg·hm-2 ( 12年平均 ) ,桃源 15 3 1kg·hm-2 ( 11年平均 )。表明养分循环再利用这一生态过程所产生的效应有着明显的地理分异规律。据此可以认为 ,保持农业中养分循环再利用对于热量充沛的我国南方热带、亚热带地区尤为重要。

磷肥残效及农业系统养分循环再利用中长期试验

在辽宁西部褐土上进行的一12年中长期田间试验结果表明:每年施用小剂量磷（P14.4kg·hm-2）和每6年1次大剂量磷（P86.4kg·hm-2）两种施磷方式的作物增产效果相似而以前者略优，两种施磷方式的磷肥利用率12年平均分别为0.38和0.36，表明磷肥在该土壤上有着极持久的残效。在施用氮磷肥基础上，每年以80％的收获籽实和2／3的秸杆喂猪、垫圈，猪圈肥循环回田，11年平均每公顷可增产粮食1吨，增产率17％。经连续施用12年循环回田猪圈肥后土壤的供氮力显著提高，年供氮量180～200kg（N），玉米产量每公顷接近9吨，当季施用氮肥几无增产作用。

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验Ⅲ.磷和氮在堆腐过程中的循环率及有机肥料中养分利用率

9年的试验结果表明 ,农产品中N、P经堆腐后损失率平均为 30 % .在丰产条件下 ,6 0 %的收获产品直接堆腐回田 ,可循环回田的养分量为N 5 5～ 70kg·hm-2 、P 9～ 11kg·hm-2 ,相当于这一系统中每年化肥N用量的 37%～ 4 7%和P肥用量的 36 %～ 4 4 % .有机肥料中N和P的表观利用率随施肥年限延长而有增长趋势 ,表明有残效叠加效应存在 .有机肥料中N和P的当季表观利用率 8年平均分别为 2 3%～5 0 %和 37%～ 6 5 % .通过此项研究可以证明 ,农业生态系统养分的循环再利用是保持土壤肥力 ,提高养分利用效率 ,减少化学肥料消费的重要措施 .

辽西褐土施肥及养分循环再利用中长期试验 Ⅱ.土壤养分收支

持续10 a的田间试验结果表明，在保持农业系统养分循环再利用的基础上，根据土壤养分供给力设计化肥施用量，可以在实现作物高产的同时，平衡土壤养分收支，从而避免土壤中肥料养分（主要是氮）过剩而进入环境。

长期不同养分循环再利用途径对农田土壤养分演替规律与培肥效果的影响研究

农业生态系统养分循环再利用对土壤养分涵养发挥着重要作用,是培肥地力的有效措施。本研究依托中国科学院栾城农业生态系统试验站始于2001年的农业经营制度长期定位试验,研究长期不同养分循环再利用途径对土壤养分演替规律与土壤固碳效应的影响,为制定地力培育和提升土壤固碳潜能的农业管理措施提供理论依据。选择定位试验的对照处理(CK,不施肥、秸秆不还田)、全部施用化肥(NPK)、化肥+80%地上产出物饲喂猪过腹还田(MNPK)和化肥+全部秸秆粉碎直接还田(SNPK)4个处理作为研究对象,监测土壤有机质、全氮、有效磷含量的动态变化以及土壤碳氮库组成。研究结果表明:实施养分循环再利用显著提高了土壤有机质、全氮和有效磷含量,各养分含量由高到低的顺序均为MNPK>SNPK>NPK>CK。经历18年的不同施肥措施后,与对照相比,MNPK处理0~20 cm土壤有机碳、全氮和有效磷储量分别增加9.21 t(C)∙hm^(−2)、1.01 t(N)∙hm^(−2)和144.87 t(P)∙hm^(−2),SNPK则分别增加4.51 t(C)∙hm^(−2)、0.56 t(N)∙hm^(−2)和24.68 t(P)∙hm^(−2),而NPK的变化依次为0.64 t(C)∙hm^(−2)、0.16 t(N)∙hm^(−2)和29.00 t(P)∙hm^(−2)。这表明秸秆过腹还田的培肥效果显著高于直接还田;秸秆直接还田对碳氮库扩容效果显著,但在秸秆直接还田的有效磷库建设效果甚微。本研究的施肥水平下,若仅施用化肥,则只能维系土壤有机碳氮库基本平衡,对磷库扩容效果显著。从各施肥方式对土壤有机碳组分的影响来看,MNPK和SNPK较NPK显著增加了土壤易氧化有机碳(LOC)和惰性有机碳(ROC)含量,同时也显著增加了活性有机碳在总有机碳中的占比,使(LOC+DOC)/TOC比值由NPK的9.2%分别增加到19.0%和16.3%。表明施用化肥基础上实施养分的循环再利用不仅促进了稳定性碳库积累,亦扩增了土壤活性碳库,对提高土壤的保肥和供肥能力起到了积极作用。从各施肥方式对土壤氮库组分的影响来看,MNPK较SNPK显著增加了硝态氮和铵态氮含量,提高了土壤供氮能力;而SNPK则显著提高了氨基糖态氮含量,表明秸秆直接还田较过腹还田更有利于微生物将速效性氮素固持到过渡库中,不仅降低了活性氮素向环境的输出风险,还提高了土壤对氮素的蓄供能力。鉴于养分过腹还田和秸秆直接还田的培肥效果存在互补作用,建议农业生产中推行秸秆还田基础上提倡有机粪肥替代部分化肥。

杉木林物质生产中养分利用特征分析

[目的]探讨杉木[Cunninghamia lanceolata ( Lamb.) Hook]林物质生产中养分利用特征,为其人工林经营管理提供科学依据。[方法]本研究在湖南会同杉木林生态系统研究站(国家野外科学观测研究站)进行。供试林分 7 年生时,在林内设立了 4 块固定观测样地,并在林分 7、11、16、20、25 年生 5 个林龄时,测定林分生物量,测定树木中 K、Ca、Mg、N 和 P 含量。根据枝叶枯死前后养分浓度差异和枝叶枯死量,估算枝叶枯死前的养分转移量。用某林龄段首尾两次测定的养分浓度差值,估算某林龄段以前生长且在该林龄段仍存活的生物质中新补充或转移出的养分量。将这些养分与从土壤吸收的养分结合一起,综合分析林分物质生产中的养分利用特征。[结果]林分物质生产利用的总养分中,土壤养分比例占 79.3%~96.5%,随林龄增加持续下降;枝叶枯死前转移的养分占 3.52%~17.6%,随林龄增加持续上升;林分 12 年生后,积累在某林龄段开始前林分生产的,在某林龄段结朿时仍存活的器官物质中迁移出的养分再利用占 3.11%~3.40%,随林龄增加呈下降趋势,但变化幅度不大。树干高生长阶段以前,养分利用效率随林龄增加而下降,进入树干高生长阶段以后,养分利用效率随林龄增加而上升。[结论]林分用于物质生产的养分来自土壤、枝叶枯死前转移和植物活组织转移 3 个方面的养分。只要有枝叶枯死发生,枝叶枯死前就有养分迁移出来用于物质再生产。只有杉木林郁闭后,才发生某林龄段以前林分生产的,且在该林龄段仍存活的生物质中有部分养分被迁移出来再利用。林分养分利用的年变化受不同生长阶段对养分需求量的制约,同时杉木体内养分再分配及贮备机制、杉木生长规律和不同生育阶段对养分的利用效率等共同调控着养分利用过程。

不同林龄杉木组织迁移养分的再利用

为了清楚了解不同林龄杉木(Cunninghamialanceolata)组织迁移养分(氮、磷、钾、钙、镁)再利用特征,为人工林丰产的经营管理提供科学依据,该文利用湖南会同杉木林不同林龄段的活的枝叶与枯死枝叶养分浓度及其差异和枝叶枯死量,估算枝叶枯死前的养分迁移量。用某林龄段开始和结束时的杉木器官的养分浓度差异,估算那些在某林龄段开始前林分生产的,在林龄段结束时仍存活的器官(干、皮、枝、叶、根),即仍存活物质,在该林龄段的养分迁移量。将枝叶枯死前迁移的养分和这些仍存活物质中转移的养分与从土壤中吸收的养分相结合,根据森林生产的生物量,综合分析森林物质生产的养分利用特征。研究表明:1–7年生林分,利用枝叶枯死前迁移的养分生产的生物量及占总生产生物量的比例,分别为217 kg·hm^-2·a^-1和3.52%;20^-25年生林分则分别上升到2 540 kg·hm^-2·a^-1和17.50%。枝叶枯死前迁移的养分生产的生物量及占总生产生物量的比例都随林龄增加而增大。林分在12–16、17^-20、21^-25年林龄段,由这些仍存活物质中迁移出的养分生产的生物量分别为385、561和450 kg·hm^-2·a^-1,分别占总生产生物量的3.40%、3.40%和3.11%。这些仍存活物质中迁移出的养分量随林龄增加呈现先上升后下降的变化,由这些养分生产的物质量占总生产物质量的比例随林龄增加呈下降趋势。结果显示,只要有枝叶枯死发生,就有枝叶枯死前迁移出养分用于物质再生产。林分郁闭后,才会发生这些仍存活物质中迁移出的养分再利用。杉木体内养分再分配及贮备机制、杉木生长规律和不同生长发育阶段对养分的需求和利用效率等,共同调节控制着枝叶枯死前迁移的和这些仍存活物质中迁移出的养分再利用的年变化。

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——总体思路与“4R”治理技术

在点源污染逐步得到控制后,农村面源污染问题日益突出,已成为目前水环境污染控制的重点和难点。本文系统总结归纳了农村面源污染的特征,提出了农村面源污染治理的总体思路及指导原则,总结提炼了农村面源污染治理的＂4R＂理论,即源头减量（Reduce）、过程阻断（Retain）、养分再利用（Reuse）和生态修复（Restore）,阐述了＂4R＂理论的具体技术组成以及相互间的关系。并结合＂十一五＂水专项,在直湖港小流域龙延村进行了＂4R＂理论的具体工程设计和应用。工程实践证明,＂4R＂理论指导下的龙延村面源污染综合防控示范工程达到了预期的设计目标,核心示范区TN入河量削减率为47.5%。支浜朱家浜水质明显改善,提升了1～2个等级,其中TN平均降幅达70.2%,NH4-N平均下降84.1%（由2.66～5.33mg·L-1降至0.29～1.28mg·L-1）,CODMn平均降幅55.7%（由9.60～15.6mg·L-1降至4.52～7.7mg·L-1）。

农业面源污染成因及综合防控技术研究进展

农业面源污染是水体污染的一大成因。农业面源污染源复杂、并具有显著的时空差异。相关研究表明,我国农业面源污染主要受种植业污染、畜禽养殖粪污、水产养殖尾水、农村居民生活和农村地表径流影响。根据我国农业面源污染特征及区域实际情况,主要通过农业、农村政策措施和“源头减量—过程阻断—养分再利用—水体修复”(4R)技术措施进行污染防控,这一政策、技术协同的策略对于国内的农业面源污染治理有一定成效。在此基础上,提出有助于“4R”技术和治理政策因地制宜推广路径的思考,具体为:建立流域评价体系,因地制宜实施污染防控技术;建立标准化农业操作规程,加强农业技术服务;探索农业面源污染控制向市场化方向发展。

Study on Contents of Nutritional Ingredients and Reutilization of Sweet Potato Starch Residue

[Objective] This study aimed to investigate the contents of nutriUonal ingredients and reutilization way of sweet potato starch residue. [Method] The starch residue of Shangshu 19 from four different processing sites was used as the test material, and the contents of main nutritional ingredients and moisture in the sweet potato starch residue were determined. [Result] In the sweet potato starch residue （calculated by fresh weight）, the average contents of moisture, starch, fat, protein, Zn, Fe, Se and Ca were 83.75%, 101.15 g/kg, 0255%, 0.497 3%, 11.18 mg/g, 1 219.00 mg/kg, 0.032 3 mg/kg and 6 460.00 mg/kg, respectively, but Vc, VA and chlorogenic acid were not detected. According to the characteristics of high starch content and abundant nutritional ingredients, the sweet potato starch residue can be used for producing edible alcohol and dietary fiber health food. [Coaclusio,] This study will provide certain reference for fully development and utilization of sweet potato starch residue.

农业面源污染防控与水环境保护

农业面源污染正成为我国地表水体的主要污染负荷来源,威胁水生态健康和水环境安全。文章分析了农业面源污染的特征及其主要的形成原因,总结了当前主流的防控技术与策略,重点阐述了从全局防控农业面源污染的"源头减量(Reduce)—过程阻断(Retain)—养分再利用(Reuse)—生态修复(Restore)"策略(简称"4R策略")。深入剖析了当前农业面源污染防控存在的问题,并从深化基础研究、强化生态系统服务功能与促进区域联控,以及农业面源污染防控技术的物化方面进行了展望。