中国养分资源综合管理研究的意义与重点

养分作为动植物的生命元素,既是一种资源,也是环境污染因子,管理不善将带来严重的营养和资源环境问题。并结合近年来研究结果和文献资料,对我国养分资源利用的特点和国内外研究进展进行分析,提出我国养分资源综合管理研究的重点。分析结果表明,目前我国养分资源利用的特点是:大量依靠化肥投入、养分资源利用不合理、其他养分资源潜力巨大但有待挖掘、经济发展和建设小康社会将会加剧养分流动与向环境的释放等;国际方面,在建立养分管理研究网络的基础上,加强了农田养分资源综合管理理论和技术研究,并且在区域和流域层次上已经扩展到整个食物链,同时十分重视相关政策和法规研究。因此,建议我国养分资源综合管理研究要突破传统的农田范畴,以食物生产和消费及其环境系统为对象,以养分资源流动和调控为重点,从农田和区域的不同层次开展研究工作。

中国东北地区中长期畜禽粪尿资源与污染潜势估算

规模化畜牧业、农牧分离等引起了一系列问题，尤其是饲养方式改变后，畜禽粪尿养分的循环和处理最值得关注。该文利用统计资料和文献数据，估算了东北三省畜禽粪尿产生量及其中的氮磷养分和COD含量，在此基础上评价和预测了2002～2020年畜禽粪尿资源及其环境风险。结果表明，2003年辽宁省、吉林省、黑龙江省畜禽粪尿耕地承载量分别为24、20、11t／hm^2，耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡。2003年，辽宁省、吉林省、黑龙江省禽粪尿排泄物进入水体的COD数量占畜禽粪尿、工业、生活排放COD总量的52％、65％、40％。预测表明，2010年、2020年畜禽养殖业对东北三省环境污染的风险将进一步扩大。因此，需要制定相应的政策法规来控制畜禽粪尿污染。

中国作物秸秆养分资源数量估算及其利用状况

基于统计数据、农户调研数据以及公开发表的文献资料中的数据,估算了2006年中国作物秸秆及其养分资源数量,并且对其利用状况进行了详细的分析。结果表明,2006年中国作物秸秆资源数量超过7.6亿t,其中,作物秸秆氮、磷(P2O5)、钾(K2O)养分资源数量分别达到776万t、249万t、1342万t。从作物秸秆去向来看,作物秸秆还田、秸秆饲用、秸秆燃烧以及其他去向所占比例分别为24.3%、29.9%、35.3%和10.5%。从不同利用方式下作物秸秆养分还田情况来看,2006年中国作物秸秆氮、磷(P2O5)、钾(K2O)养分还田量分别达到304.6万t、175.6万t、966.7万t,占秸秆养分资源量的比例分别为39.3%、70.5%和72.0%,这表明秸秆还田比例及其养分还田比例仍然有很大的提升空间。

ICP-AES法测定模拟M3土壤浸出液中养分的最佳条件研究

土壤有效养分的分析测试是测土施肥的关键内容,其测定方法的研究近年来倍受关注。该研究以混合标准溶液模拟可同时提取多种有效养分的Mehlich 3(M3)土壤浸提液,结合能够同步测定多种元素含量的等离子体发射光谱法,对ICP-AES的最佳工作条件进行了系统研究。实验结果表明,当载气流量在0.80 L.min-1、观察高度15 mm、功率为1200 W时,各元素的测定结果较为稳定,对溶液中20种有效养分P,K,Ca,Mg,Na,Fe,Mn,Cu,Zn,Cd,Cr,Pb,Ni,Al,B,Mo,S,Si,Se,As进行准确高效的测定。该研究将为进一步建立我国土壤通用浸提剂养分测定方法提供试验依据。

中国主要粮食作物肥料利用率现状与提高途径

总结了近年来在全国粮食主产区进行的1 333个田间试验结果,分析了目前条件下中国主要粮食作物水稻、小麦和玉米氮磷钾肥的偏生产力、农学效率、肥料利用率和生理利用率等,发现水稻、小麦和玉米的氮肥农学效率分别为10.4 kg kg-1、8.0 kg kg-1和9.8 kg kg-1,氮肥利用率分别为28.3%、28.2%和26.1%,远低于国际水平,与20世纪80年代相比呈下降趋势。造成肥料利用率低的主要原因包括高产农田过量施肥,忽视土壤和环境养分的利用,作物产量潜力未得到充分发挥以及养分损失未能得到有效阻控等。要大幅度提高肥料利用率就必须从植物营养学、土壤学、农学等多学科联合攻关入手,充分利用来自土壤和环境的养分资源,实现根层养分供应与高产作物需求在数量上匹配、时间上同步、空间上一致,同时提高作物产量和养分利用效率,协调作物高产与环境保护。

包膜控释肥料在土壤中养分释放特性的测试方法与评价

在土壤培养基础上,着重研究了包膜控释肥料养分释放率的三种测定方法以及在土壤中测得的包膜控释肥料养分释放率与在水中测得的养分释放率间的相关性。结果表明,在土壤培养中,采用肥料养分化学测定法、肥料养分称量法和土壤无机氮增量法都能直接或间接表征包膜控释肥料在土壤中的养分释放率及其相关性状。包膜控释肥料在土壤与水两种体系中所测得的养分释放率之间相关性显著,其相关关系符合一元一次线型回归方程,相关系数(r)大于0.920。

我国畜禽粪便中氮素养分资源及其分布状况

根据2002年的畜禽统计数量、畜禽粪便排泄量和氮素养分含量等数据,通过实际计算畜禽粪便中的氮素养分量的方法,分析了我国不同省区的各种畜禽粪便中氮素养分资源量、分布和去向。结果表明,各种畜禽相比,牛粪中的氮素养分量最大;省区间河南省的畜禽粪便中氮素养分量最多;据估算,畜禽粪便中有50%的氮素养分流失,50%的氮素养分回田利用;部分省区的单位面积畜禽粪便的氮素承载量已经超出了欧盟制订的农田有机肥氮的限制标准170 kg/hm2。

两种作物对土壤不同层次标记硝态氮利用的差异

利用^(15)N层标记的土柱试验法,研究了蔬菜和大田种植体系中菠菜、小麦两种作物及小麦的两个品种对土壤不同层次标记硝态氮利用的差异。结果表明,菠菜对土壤10～20、40～50、70～80cm层次标记硝态氮的利用率分别为40.7%、29.9%、23.4%,小麦两个品种小偃54和京411利用率分别为45.5%、16.1%、7.7%和32.5%、12.4%、4.7%。菠菜对土壤不同层次标记硝态氮的利用率显著大于小麦,小偃54对土壤不同层次标记硝态氮的利用率显著高于京411。作物的根长密度与相应土层标记硝态氮的利用率呈显著的正相关关系。作物收获后土壤剖面NO-3-N含量分布的总体趋势是菠菜小于小麦,小麦品种间为小偃54小于京411。土壤10～20cm层次的标记NO-3-N峰下移到40～50cm,40～50cm层次标记NO-3-N没有发生明显移动,而70～80cm层次标记NO-3-N可见较为明显的上移趋势,并在60cm左右出现累积峰。菠菜和小麦之间、小麦品种之间土壤不同层次标记NO-3-N的移动距离没有显著差异。

北京地区草皮卷生产对土壤质量影响的研究

对北京地区2个草皮卷生产基地(东北旺苗圃和昌平小汤山草皮基地)的土壤状况进行了调查,测定了反映土壤化学、物理性质的各项指标。对土壤酸碱度(pH值)、电导率(EC)、全N、有机质、碱解N、有效P、速效K、阳离子交换量(CEC)的测定结果表明,常年进行草皮卷生产对土壤肥力状况的影响很小。对土壤剖面的观察说明,在东北旺苗圃常年(7年)生产草皮卷已使得表层土壤的厚度减少了近10cm。土壤容重、孔隙度的分析结果表明,草皮卷生产对其影响较大,与对照地块(种植树苗)相比,草皮地块的土壤容重明显增大,而土壤孔隙度则显著降低。这可能与草皮种植过程中的滚压有关。此外,土壤粒径分析的结果表明,草皮卷生产对土壤颗粒结构的影响不明显。

河北省畜禽粪尿养分资源分布及其污染潜力分析

利用统计资料和文献数据,结合国内外研究,确定河北省畜禽粪尿资源的计算参数和计算方法。估算了河北省畜禽粪尿产生量及其中的氮磷养分的含量、CODCr含量和单位耕地承载量,旨在为制订河北省畜牧业发展的政策法规提供依据。结果表明:2004年河北省畜禽粪尿耕地承载量为38 t/hm2、单位耕地粪尿N承载量为182 kg/hm2、单位耕地粪尿P承载量为54 kg/hm2。畜禽粪尿CODCr、BOD5、NH3-N总量分别为524、442、52万t。耕地畜禽粪尿承载量在空间上分布极不平衡,承载量大的主要分布在石家庄、唐山、邯郸、保定地区。

我国畜禽生产体系中磷素平衡及其环境效应

通过畜禽生产体系磷素的实际流动过程——磷素输入和磷素输出,计算了畜禽生产体系磷素的去向,包括畜禽活体磷素去向,不同养殖方式粪尿磷素去向;并对畜禽粪尿回田、排入环境等状况进行了评价。结果表明,从动物体磷分配来说,畜禽活体带出的磷大部分分配在骨中,肉猪骨中的磷素占活体带出磷的71.5%,肉鸡骨中的磷素占活体带出磷的71.1%,肉牛骨中的磷素占活体带出磷的71.6%。计算还表明:蛋鸡和肉猪生产体系对环境造成的污染风险相对其他畜禽生产体系来说最大,中国2001年蛋鸡生产体系向环境排放磷量为30.8万t,占猪牛鸡向环境排放总磷量的43.0%;肉猪生产体系向环境排放磷量为15.3万t,占猪牛鸡向环境排放总磷量的21.3%。还对未来畜禽发展规模以及降低污染提出了一些建议。

河北省不同养殖模式的畜禽粪尿资源及污染风险分析

利用统计数据和实地调研数据,借鉴国内外研究方法,系统地估算了河北省各地区规模化养殖和农户散养模式下的畜禽粪尿资源数量与粪尿农田负荷量。研究结果表明,2004年,河北省的畜禽规模养殖粪尿量比例达到49.6%,基本接近农户散养比例。廊坊和石家庄的规模养殖产生的粪尿比例在河北省位于前列,分别为72%和59%;河北省畜禽养殖对于农田的污染风险主要以规模养殖为主,规模养殖下农田负荷量为114.1t·hm-2,该模式下单位面积农田氮负荷量为0.56t·hm-2,磷为0.17t·hm-2,高于全国平均水平。

黄淮海三省两市作物秸秆及其养分资源利用现状分析

基于历年统计数据和农户调研数据,分析了黄淮海地区作物秸秆及其养分资源的利用情况。结果表明:2007年黄淮海地区秸秆资源数量达到2.1亿t,秸秆N、P2O5、K2O、C养分资源产生量分别在189.8、60.0、298.2、8944.8万t。从秸秆资源利用来看,2006年秸秆还田比例较2000下降6.1%,其中河北省秸秆还田比例上升16.7%,河南和山东两省秸秆还田比例分别下降13.6%、12.6%。从主要作物秸秆还田比例分析,河北省秸秆还田比例中,小麦秸秆、玉米秸秆还田比例历年平均分别达到65.1%、53.0%;河南和山东分别为56.5%、57.1%,44.8%、18.1%。作物秸秆养分还田情况表明:各种秸秆养分中,N、C养分还田比例较低,只有不到50%,大量损失到环境中去;P2O5、K2O养分还田比例较高,平均在60%以上,这与假设的秸秆作燃料和饲料养分的还田率有关,估算中假设大部分畜禽排泄物和秸秆燃料的灰分能够及时还田。因此,加强畜禽粪便和灰分的管理,增加其还田比例,是提高养分循环利用率和减少秸秆养分利用过程中损失的重要途径。

河北省作物秸秆资源及其利用状况分析

近年来,作物秸秆资源利用问题已经成为人们越来越关注的热点问题。利用河北省农业统计数据并且结合2005～2006年度河北省农户调研数据,对河北省秸秆资源数量进行了估算,并且分析了2005～2006年河北省作物秸秆利用状况。结果表明:2006年河北省秸秆数量在4 500万t左右,其中小麦和玉米秸秆数量占秸秆总资源数量的80%以上。在秸秆利用方面,该研究分别从秸秆还田(包括秸秆直接还田和秸秆堆肥还田)、饲料、生活能源(包括秸秆直接作燃料和做沼气)、原料(秸秆造纸等)、焚烧(包括秸秆田间焚烧和地头焚烧)以及堆弃6个方面进行统计,2006年河北省秸秆还田、饲料和生活能源比例分别为40.7%、24.2%和22.5%。主要作物秸秆中,小麦秸秆还田比例超过50%,达到57.7%,玉米秸秆还田比例也在38.4%。从不同地区来看,以小麦为例,秸秆还田比例从24.7%到96.3%差异较大,小麦秸秆还田地区主要集中在河北省中南部地区。

AM真菌对锌污染土壤中玉米微量元素营养的影响

通过3个不同施锌水平土壤的盆栽玉米试验,分析了丛枝菌根真菌Glomus caledonium在土壤发生锌污染时,对玉米苗期矿质营养的影响。研究表明,即使在土壤锌施入量达600 mg/kg时,接种处理的植株叶、茎和根系中的铁、铜、镁、钙含量仍能保持相对的稳定,从而保证了宿主植物在锌污染土壤中的矿质营养平衡,增强宿主植物对锌污染的抗(耐)性。表明丛枝菌根真菌在重金属污染土壤的生物修复中具有重要的生态学价值。

细菌、真菌及植物氮营养信号研究进展

氮素吸收代谢是所有生物生命活动的核心部分,因此,各种生物对氮的吸收与同化过程都有精细的调节。这种调节依赖于生物对体内氮素状况信号及体外(生长介质中)氮素信号的感受。过去几十年中,在细菌、真菌中已经对氮素营养信号有了较好的研究,而植物中则相对缓慢,但也有了一定的认识。本文重点比较细菌、真菌及植物中氮信号系统的组成,以期为进一步认识植物中的氮信号接受与转导系统提供启示。

玉米硝酸盐累积及其在适应持续低氮胁迫中的作用

旱地作物吸收氮素的主要形态是硝酸盐,硝酸盐的积累与再利用对植物适应低氮土壤环境具有重要意义。本试验利用两个硝酸盐累积能力不同的玉米自交系478(硝酸盐积累低)和W312(硝酸盐积累高)为研究材料,研究玉米的硝酸盐累积及其在适应持续低氮胁迫中的作用。结果表明,W312的硝酸还原酶活性和NR基因的表达都弱于478,而体内氨基酸含量显著较低。对一个可能与液泡膜硝酸盐转运有关的氯离子通道蛋白基因(ZmCLC)的表达分析发现,478的ZmCLC表达显著强于W312。说明W312硝酸盐积累能力强主要是由于其较弱的氮同化能力,而不是硝酸盐向液泡的运输能力强。在砂培体系并持续缺氮条件下,W312叶绿素含量(SPAD值)显著高于478,表明植株体内较高硝酸盐累积有助于W312适应持续缺氮的土壤环境。

不同耐密性玉米品种的根系生长及其对种植密度的响应

根系形态和分布对土壤中养分和水分的吸收有重要影响。增加耐密性是现代玉米(Zea may L.)育种的主要方向,而耐密性与根系的关系尚了解不多。本文以70年代主推的2个不耐密型品种(中单2号与丹玉13)和2个当代耐密型现代品种(先玉335和郑单958)为材料,将田间试验和室内水培试验相结合,在3个密度水平下,研究了不同耐密性玉米品种的根系差异及其对种植密度的响应。结果表明,目前推广的耐密型品种的根系要小于不耐密的老品种。不同耐密性品种之间的差异主要表现在0—40 cm。随着密度的增加,根显著变小、变细。密度主要降低0—20 cm土层中的根系生长,对深层根系影响较小。先玉335和中单2的根系长度对密度的反应较弱,郑单958和丹玉13较强。这说明先玉335主要依靠其小根系适应高密度,而郑单958既依靠较小的根系,同时依靠较高的根系反应性适应高密度。

两种外生菌根真菌对重金属Zn、Cd和Pb耐性的研究

纯培养条件下研究菌根真菌对重金属耐性的前提是选择合适的培养方式且保持重金属的有效性 .比较了液体静置、液体摇床和琼脂固体培养 3种方式下Cd对点柄粘盖牛肝菌 (Suillusgranulatus)生长的影响 .筛选后确定液体静置培养是一种比较合适的方法 .运用液体静置培养方法 ,研究了重金属Zn、Cd和Pb对点柄粘盖牛肝菌和卷缘桩菇 (Paxillusinvolutus)生长的影响 ,并利用EC5 0 值评价真菌对Zn、Cd和Pb的耐性 .结果表明卷缘桩菇的CdEC5 0 值低于点柄粘盖牛肝菌 ,但Zn和Pb的EC5 0 值均高于点柄粘盖牛肝菌 ,表明卷缘桩菇比点柄粘盖牛肝菌更耐Zn和Pb 。