基于目标值的区域农业绿色发展评价研究——以浙江省衢州市为例

农业绿色发展是发展观的一场深刻革命。论文基于内涵认知,从粮食安全、资源节约、环境友好和生活富裕4个维度构建农业绿色发展指标体系并制定指标标准,以衢州市为对象,明确其农业绿色发展状况及提升方向。研究表明:(1)该市农业绿色发展指数(AGDI)快速上升,资源节约维度对AGDI增长贡献率(51.6%)最高,其次是环境友好维度(27.2%),生活富裕维度贡献率(2.1%)最低。(2)该市农业绿色发展水平已达到目标水平的82%,其AGDI高于国家平均水平(64.9分)26.3%。资源节约(98.7分)与环境友好(91.5分)维度评分最高,生活富裕(64.2分)维度评分最低。(3)正向发展指标平均为目标值的90%,而负向控制指标平均超出目标值48%。即“发展”良好,但“绿色”不足。整体而言,衢州市农业绿色发展已达到较高水平,但协调性不足,维度之间的协同发展与多目标的协同实现是未来工作的重点。

2021-2023年曲周县国家农业绿色发展环境监测网络气象、水分、土壤监测指标数据集

农田生态系统水、土、气等要素的长期定位观测和数据积累对揭示其演变规律,评价农业生产方式对环境的影响尤为重要。本数据集的构建依托于河北曲周县国家农业绿色发展先行区的10个野外监测站在水分、土壤和气象方面的连续实时动态监测。站点的测量系统定期进行维护与校准,确保监测数据的准确性与稳定性。监测数据主要包含了2021–2023年曲周县主要农田生态系统的要素指标,例如水温、pH值等水文要素,土壤湿度、温度、电导率等土壤要素,以及降水、大气压、平均风速、平均风向等气象要素。这些要素的长期监测可为曲周县农田养分和水分的科学管理提供数据支持,同时服务于区域野外科学联网观测研究。

我国农业全产业链绿色发展路径与对策研究

农业全产业链绿色发展既是提升农产品竞争力、促进农业产业增值的重要途径,又是提高资源利用效率、保障经济永续发展的必然选择。本文基于农业全产业链、农业绿色发展的理论认知,界定了农业全产业链绿色发展的内涵与特征,深入剖析了我国农业全产业链的发展现状、重大挑战、可行路径。研究发现,农业全产业链绿色转型的关键痛点在于系统设计不足、产业链条短、中小型生产经营主体融入难度大、资源利用效率低、增值效应不突出、生态协同困难;农业产业全链条的绿色转型升级与政策保障是促进全产业链价值提升的关键,内部循环融合、横向延伸拓展、纵向要素融合、产业跨越融合是农业全产业链绿色发展的实践路径。为此建议,进一步从加强顶层设计,推进创新驱动、拓展生态优势、完善监管服务、探索利益联结机制等角度精准施策,完善全产业系统布局、优化产品价值转化体系,助推我国农业全产业链融合绿色发展。

土壤健康与农业绿色发展:机遇与对策

农业绿色发展是农业现代化的必由之路,土壤健康是农业绿色发展的基石。本文系统总结了国内外有关土壤健康的内涵、研究进展和发展趋势,探讨了提升土壤健康的途径和对策,并对我国未来健康土壤培育工程提出了建议和展望。健康土壤培育的核心是消除土壤障碍因子,深入挖掘土壤生物学潜力,增碳提高资源效率,强化生物学过程,协同地上和地下生物互作。通过优化土壤内部调节过程,最小化外部的投入,以实现土壤生产功能和其他生态服务的同步提升。健康土壤的培育是一个系统工程,需要对投入品-生产过程-产品品质-产品加工-废弃物循环等全产业链进行系统综合考虑,多学科交叉创新,政产学研用一体化联合攻关,同时还需要政策保障和激励措施,需要全社会行动起来。

再论中国磷肥需求预测——基于农业绿色发展视角

磷肥产业发展关乎我国粮食安全、资源利用和环境保护。近40年来由于化学磷肥的持续施用,我国农田土壤有效磷快速提升,在这一背景下基于农业绿色发展的要求,调整未来我国磷肥的需求预测十分必要。本文综合分析了我国农田土壤有效磷的变化,明确了在粮食作物上我国农田土壤有效磷平均已经达到或超出了作物生产的农学阈值(15~25mg·kg^(–1)),在蔬菜和果树等经济作物上土壤有效磷已经全面超过农学阈值。农业绿色发展要求在保障作物高产的同时,要充分发挥作物的根系/根际生物学潜力以提高磷资源利用效率、同时改善农产品营养品质和降低环境风险,为此,应将磷肥施用策略从培肥地力保增长调整到以农学阈值为目标的维持施磷保增产、升效率、提品质。同时,农业绿色发展需要从工艺和农艺两方面最大限度提高农业废弃物中磷资源的再利用效率。据此,考虑我国粮食和其他农产品需求,继2007年基于土壤磷肥力变化预测我国磷肥需求的基础上,本文对我国未来农业磷肥需求进行了再预测。结果表明,到2030和2050年,我国化学磷肥的需求量分别为1084万吨和742万吨。因此,在各项措施持续优化基础上,我国化肥磷的需求在短期(2030)可望下降150万吨左右,中长期(2050)可稳定回调至年消费量750万吨,较当前用量下调30%以上。

湿法磷酸副产渣酸和萃余酸研究进展与展望

中国磷化工企业渣酸、萃余酸产量日益提高,但受限于渣酸和萃余酸杂质(阴离子、阳离子)含量高及萃余酸黏度大等因素,使其利用率存在一定的上限,实现渣酸和萃余酸的高效、增量利用已成为磷化工产业健康发展面临的迫切难题。介绍了渣酸、萃余酸的来源及主要性质;全面阐述了萃余酸净化的研究进展,归纳总结了现有的净化方法,主要包括络合净化法、酸碱调节法、膜过滤法等;梳理了渣酸和萃余酸综合利用研究及应用进展:利用渣酸和萃余酸制备精细磷化工产品、制备农用肥料产品及在其他化工领域中的应用。并对未来渣酸和萃余酸高效利用应关注的研究方向和内容进行了展望。以期为提高渣酸和萃余酸等副产资源利用率、推动肥料产业转型升级和绿色发展提供参考。

AMF和PGPR单独或“跨界”互作促进植物耐盐性的研究进展

盐碱地改良和利用对拓展我国后备耕地资源及保障国家粮食安全具有重要意义。根际微生物作为植物的“第二基因组”,在提高作物抗盐碱胁迫能力,促进作物“以种适地”方面具有巨大潜力。其中,丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)和植物根际促生细菌(plant growth promoting rhizobacteria,PGPR)均为重要的根际有益微生物,能显著提高植物耐盐性。本文分别总结了AMF和PGPR提高植物抗盐能力的相关研究进展,并进一步梳理了两者协同提高植物耐盐的机制,包括提高养分效率、调节激素内稳态、提高植物诱导抗性以及调控转录因子表达等,最后提出了基于两者跨界组合的改良方向。旨在充分理解盐胁迫条件下微生物耐盐促生的作用机制,为充分挖掘微生物资源潜力和发展生物技术治理盐碱地提供重要的科学支撑。

磷尾矿资源肥料化利用途径研究进展

介绍了磷尾矿的来源、组成与传统利用方法,重点综述了磷尾矿资源在磷镁肥、钙镁磷肥、含磷有机肥中微量元素肥和复合肥等方面的利用途径和研究现状,强调磷尾矿资源中养分的植物有效性,以期为磷尾矿资源肥料化利用提供理论支撑,推动矿产资源养分全量化利用,促进化肥产业绿色转型升级。

不同种类锌肥在农业生产上的应用效果评价

锌是作物不可或缺的微量营养元素之一,严重缺锌会影响作物的生长,进而导致人体锌营养摄入不足,危害人体健康。施用锌肥是改善土壤缺锌和补充作物锌营养的有效方式,对作物产量和品质的提升也有显著效果。概述了单质锌肥(无机锌肥、螯合锌肥、络合锌肥、纳米锌肥)和含锌复合肥等在农业生产中的应用效果,对影响锌肥大规模应用的原因进行了探讨。指出了锌肥在实际应用中存在的养分退化、利用率低、作用机制不明确等问题,并对锌肥未来的发展进行了展望。

土壤健康指标体系与评价方法研究进展

健康土壤能够保障健康食物生产,维持土壤生态系统多功能性,是农业绿色发展的基础。明确土壤健康现状,系统开展土壤健康诊断是培育健康土壤和提高土壤生产力的基础。然而,以往人们基于单一土壤功能即土壤生产力开展了大量的指标选择和评价工作,忽视了其他土壤功能,评价指标中土壤生物学特性未引起足够重视,对土壤过程的动态监测少。随着对可持续发展的关注以及农业绿色发展的需求,土壤健康指标体系和评价方法正在不断完善。针对不同空间尺度和不同作物体系,建立多目标协同的土壤健康评价体系成为土壤可持续利用的热点和前沿。本文总结了土壤健康指标体系的选择原则,分析了生物学指标在土壤健康评价中的重要性,重点阐述了我国、美国、新西兰等国家土壤健康评价方法以及基于土壤功能和土壤管理等评价方法的进展、优缺点和应用区域,提出了完善土壤健康评价系统的途径。未来需要构建基于区域自然禀赋环境特征的土壤-作物管理大数据平台,发展生物学指标,建立长期和全程动态监测体系,并与快速无损测试技术、智能化信息技术相结合,形成多目标协同、适用于不同区域和作物体系的土壤健康评价方法,通过多主体参与,为农业绿色发展提供重要支撑。

绿色智能肥料:从原理创新到产业化实现

肥料作为粮食安全的物质基础,在支撑我国粮食产量、农产品品质、人类营养健康等方面发挥了至关重要的作用。迈入新时代,在全国社会经济特别是工农业绿色转型的大好形势下,肥料创新面临着协同实现粮食安全、资源高效、环境友好、营养健康、绿色低碳的巨大挑战。为破解这一重大难题,本文提出了绿色智能肥料概念与产业化途径,通过系统阐述土壤-植物-微生物-肥料-环境之间的协同原理,构建了匹配土壤、匹配作物、匹配气候环境条件的绿色智能肥料创制新学术思路,提出了绿色智能肥料的理论框架、关键科学问题、研发路径以及未来突破的重点,为多学科交叉创新、工农融合全产业链绿色发展的解决方案设计与实现提供借鉴,旨在推动我国化肥产业绿色转型升级,支撑农业绿色发展。

农田土壤生态系统多功能性研究进展

健康土壤培育是耕地产能提升的先决条件,也是应对粮食安全和环境保护挑战,保障土壤可持续利用,实现农业绿色发展和构建生命共同体的基础。健康土壤培育的核心是实现土壤生态系统多功能性。在生态文明建设的新时代,土壤生态系统多功能性评价、培育过程及机制研究已成为全球土壤健康行动的焦点和前沿。本文系统梳理了土壤功能、土壤生态系统服务与土壤生态系统多功能性的概念,讨论了土壤生物多样性对多功能性的影响、土壤功能间的协同与权衡关系,总结了土壤功能评价及量化的方法,并提出了突破单一追求粮食高产目标,发展基于多功能性综合调控的农田健康土壤培育新思路。提出在不同层级上提高土壤多功能性的途径:在全国尺度调整土地利用方式及农业结构、区域尺度协调资源配置、景观尺度构建农业设施建设与景观格局、田块尺度优化田间土壤管理技术,全面提升土壤健康和多功能性。未来需要通过多学科交叉深入探索不同时空尺度的土壤多功能性形成与维持机理,与现代科技相结合,完善土壤功能管理相关政策与落地方案,强化土壤多功能性在可持续环境政策与管理中的多维作用,为山水林田湖草生命共同体协调发展和“碳达峰、碳中和”国家战略的实施提供重要支撑。

地膜对农业生产的影响及其污染控制

地膜覆盖具有显著的农业生产效益,可以增温保墒,防虫抑草,扩大作物种植适宜区,从而提高农作物产量和品质,因此在世界范围内尤其是在干旱半干旱地区农田中得到广泛应用。然而,塑料地膜降解速率极其缓慢,加上中国地膜回收工作的开展较为落后,导致大量的塑料碎片残留在农田中,从而造成土壤环境的残膜及微塑料污染。本文基于文献资料、调研和统计数据,就地膜对中国农业生产的影响及其污染防控进行了分析。残膜及微塑料污染会改变土壤理化性质,限制土壤水分和养分运移,并对土壤动植物的生长、发育和繁殖产生危害,改变土壤微生物的丰度和群落结构,损害土壤健康,长此以往会造成作物产量和品质下降,甚至威胁到粮食安全。微塑料存在被植物吸收的可能性,从而通过食物链进入人体,对人体健康产生威胁。此外,微塑料巨大的比表面积使其极容易通过吸附作用成为其他污染物(重金属、农药和抗生素等)的载体,增加污染物的转移富集风险,从而造成土壤生态环境复合污染。中国地膜生产、使用相关标准正在逐步完善,但同发达国家和地区相比仍有一定的差距。中国尚未形成完善可持续的地膜回收体系,农田土壤中的微塑料污染研究仍不够充分,同时针对残膜及微塑料污染防控的政策和法规也有待于进一步完善。因此应进一步借鉴发达国家和地区的经验,结合中国实际情况,因地制宜制定地膜生产、回收相关标准以及残膜和微塑料污染防治的政策法规。

基于多评估方法的县域镉污染风险管控研究

为支撑区域尺度重金属镉(Cd)污染农田的分区管理决策,以湖南省某典型粮食大县为案例,通过区域网格采集土壤和水稻样品,分析县域Cd污染空间分布特征,结合单因子评价、地累积指数法和人体健康风险法,评估该县Cd污染风险。结果表明:不同评价方法对Cd污染风险区划分差异较大。单因子指数法显示该县仅有5.9%的区域存在污染风险,地累积指数法显示该县29.2%的区域存在污染风险,主要分布于中东部。而健康风险评估法显示全县分别有90.0%和82.7%的区域对儿童和成人存在Cd污染风险,风险面积最大,主要位于该县中东部和南部区域。情景分析显示,土壤酸化改良是降低酸性中轻度Cd污染农田风险的有效措施,酸化改良可减少22.0%-37.8%的风险区域。研究表明,在南方酸性土壤地区,应强化以人体健康为导向的区域Cd污染风险管理方案,并结合酸化农田改良降低中轻度Cd污染地区的污染风险,促进Cd污染农田安全利用。

中低产田评价指标与主要方法研究进展

我国中低产田分布广泛,产能提升潜力巨大,提高中低产田产能对于保障粮食安全、实现联合国可持续发展目标具有重要意义。明确中低产田的质量等级、面积与空间分布,开展中低产田评价相关研究是改造中低产田的前提和基础。本文系统梳理了中低产田评价发展历程、划分标准和主要评价方法,在此基础上探讨了我国中低产田评价的主要不足和发展趋势。现有的中低产田概念以中低产田数量和质量评价为主、对生态功能和可持续发展能力相关研究仍较少,耕地指标体系与评价方法尚不统一,中低产田的时空变化情况尚不清楚。未来中低产田评价相关研究可围绕“数量、质量和生态”三个方面注重中低产田动态变化过程和生产的可持续性,开展多尺度中低产田评价指标体系构建、多源数据融合、创新中低产田评价方法、时空变化分析等相关研究,实现不同尺度上的中低产田动态变化分析,探索绿色高产高效的耕地产能提升路径,保障粮食安全、促进可持续发展目标的实现。

肥料-土壤-作物系统镁-磷营养互作研究进展

镁和磷是植物生长所必需的营养元素,当前镁营养缺乏和磷利用效率低已成为限制我国种植业绿色发展的关键养分管理问题。镁、磷养分供应不能满足作物生育期的养分需求,导致作物产量下降和品质降低,在南方酸性土壤中表现尤为明显。镁-磷营养间存在着复杂的交互作用,在肥料中,镁-磷互作影响镁、磷养分在肥料中的生物有效性;在土壤中,镁-磷互作影响镁、磷养分的固定与释放;在作物生长过程中,镁-磷互作促进了作物对镁、磷养分高效吸收和利用,提高作物产量并改善作物品质。综上所述,镁和磷在肥料-土壤-作物系统中存在着不同类型的交互作用,需要系统地认知和理解二者在肥料、土壤和作物中的交互过程及作用机制,为绿色高效肥料产品创新设计和农田养分高效管理与利用提供科学依据。

生物源新型铁螯合剂研究进展及其应用

铁是所有生物正常发育所必需的微量元素之一,尤其是通过生物强化培育富含铁营养的农产品是解决人类铁营养“隐性饥饿”的重要技术途径,而螯合态铁肥由于见效快被广泛应用。因此,创制和研发新型微量元素螯合剂始终是国内外研究的竞争热点。麦根酸类植物铁载体和微生物铁载体等,能够高效螯合难溶铁并被植物高效吸收利用,是潜在的新型生物源螯合剂。该类新型铁肥在改善植物铁营养的同时不需要外源铁的投入,而是发挥菌株自身活性物质较强的螯合特性高效活化土壤中丰富的铁资源,为植物提供足够的生物有效铁。为进一步挖掘和研发新型生物源的绿色、高效且稳定的螯合剂,并为绿色智能肥料研发、实现绿色农业的可持续发展提供新途径和技术突破,本文基于近年来植物和微生物对铁营养吸收利用的分子生理机制的不断深入研究,从植物缺铁现状及诱因、改善铁营养的途径,到机理Ⅱ植物根系分泌物吸收利用铁的分子生态优势以及微生物铁载体改善植物铁营养的潜力,对生物源新型铁螯合剂研究进展及其应用进行了系统综述。期望通过进一步的研究和开发,能够更深入地了解这些新型生物源螯合剂的作用机制以提高植物的铁营养吸收效率,为实现绿色农业的可持续发展提供新的解决方案。

主要磷肥产品的发展历程与展望

以时间为轴,回顾了过磷酸钙、重过磷酸钙、磷酸铵类肥料、磷矿粉、硝酸磷肥、钙镁磷肥等磷肥产品的发展历程。现代农业的发展对磷肥的品种、性能等方面提出了更新更高的要求,磷肥产品的创新和应用应满足农业绿色发展的要求,减少磷养分在土壤中的固定、提高肥效、配合其他元素提高利用率是未来的发展方向。

基于农业生产需求的硼肥产品创新思路

作物硼缺乏到产生硼毒之间的浓度范围相对较窄,且大多数作物生长后期需硼较多。硼在高降雨、砂性土壤条件下易发生淋洗损失,而目前市场上存在的主要硼肥产品具有高溶解性、对作物易产生毒害,或养分释放特性不能满足作物生育期需求,因此,需要构建适宜于气候-土壤-作物系统需求的创新型硼肥产品。以澳大利亚研究的硼肥产品为例,通过"物质合成及其验证—物质基本特性探究—作物苗期毒性评价—作物生长效果试验—工业化生产与应用"硼肥创新链条的构建,实现了高效安全硼肥产品的创新设计与生产应用,为硼肥及其他中微量营养元素肥料创新提供思路。

我国畜禽养殖废水处理模式的研究进展

我国的畜禽养殖废水产生量巨大,其中含有高浓度的氨氮(NH^(+)_(4)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、固体悬浮物(SS)等污染物,处理难度大,只采取初级处理方式难以净化或降低畜禽养殖废水中的污染物浓度,使养殖废水中污染物排放浓度达到环境排放标准及农田灌溉水质标准的要求。为了综合评价我国目前养殖废水处理模式在污染物去除方面的效率,研究采用文献综述的方法,对实际生产和理论研究中采取不同处理模式时得到的污染物去除率进行总结,并结合实际生产案例,剖析不同技术模式在实际生产应用中的优势和短板。结果表明:采用"厌氧-好氧"处理模式,可去除90%以上的TN、75%以上的NH^(+)_(4)-N,其他污染物TP、COD、BOD、SS的去除率分别在80%、83%、89%、88%以上,由于养殖废水类型和工艺上的差异,造成不同的养殖废水处理成本变化范围较大,为1.45~8.00元/m^(3),采用"物理-化学-生物"处理模式,NH^(+)_(4)-N、TP、COD、BOD、SS去除效率分别在75%、55%、94%、96%、91%以上,这类处理模式初期建设成本投入较高,但长期运行稳定,平均处理成本为1.30~5.30元/m^(3)。养殖场管理者可根据养殖场的规模和废水的产生情况,合理选择适合本养殖场的废水处理模式,从而降低养殖污染物排放,节约成本。