农业有机废弃物发酵CO_2施肥在大棚生产上的应用及其环境效应

利用作物秸秆与畜禽粪便发酵产生CO2的原理,设计了适合农业生产用的简易发酵装置。通过接种3种高效产气菌及堆料pH的调节,发酵大棚内CO2浓度可提高1倍以上,且一次堆料的发酵时间可维持3周左右。该农业有机废弃物发酵CO2施肥技术,可使大棚内的芹菜、生菜、莴苣、油麦菜和青菜5种蔬菜可食部分的生物量分别提高260%、135%、115%、140%和322%。因此,利用农业有机废弃物发酵进行大棚CO2施肥,不仅可以提高作物产量、增加农民收入,而且有望为农业固废合理处置提供新的策略。

土壤氨基酸生物有效性及其环境调控研究进展

土壤中种类繁多的小分子和大分子有机氮,是土壤氮素的重要组成成分。大多数植物可以直接吸收氨基酸乃至多肽和蛋白质,不是完全需要经过传统理论认知的微生物分解为无机氮的过程。植物根系具有吸收、转运和代谢外源吸收的有机氮的能力。土壤微生物是植物根系有机氮的主要竞争者,不同土壤中,参与竞争的微生物组成存在较大差异。环境对植物根系吸收和后续代谢有机氮都具有重要的调控作用。未来应着重于精准定量化分析土壤有机氮组成及含量,确定土壤有机氮对植物生长的长期效应,探索环境变化尤其是复杂环境变化对植物吸收利用有机氮的影响及其关键步骤,进一步确定土壤有机氮对植物氮营养的贡献。

东南景天对镉-苯并[a]芘复合污染土壤的修复效果

采用盆栽试验研究2种生态型东南景天对镉-苯并[a]芘(Cd-B[a]P)复合污染土壤的修复效果.结果表明:在Cd-B[a]P复合处理条件下,超积累生态型东南景天生长主要受高浓度B[a]P影响,而Cd是抑制非积累生态型东南景天生长的主要因素,在低Cd处理条件下,5 mg·kg-1B[a]P能促进2种生态型东南景天根系的生长;超积累生态型东南景天地上部镉含量远远大于非积累生态型,且不受B[a]P水平的影响;2种生态型东南景天各部位B[a]P含量主要受土壤B[a]P水平的影响;在Cd-B[a]P复合处理条件下,超积累生态型东南景天对镉的去除效果显著高于非积累生态型,但在高质量浓度B[a]P(25 mg·kg-1)处理条件下,镉的去处效果明显降低;未种植物的土壤B[a]P平均去除率达到43.7%,而种植东南景天的土壤B[a]P平均去除率达到58.2%.本结果说明超积累生态型东南景天对中轻度Cd-B[a]P复合污染土壤具有较好的修复效果.

基于MODIS-NDVI的浙江省耕地复种指数监测

【目的】耕地复种指数是重要的农情信息,本文旨在运用遥感数据对于这一参数进行监测与分析,为指导农业生产提供参考。【方法】采用美国国家航空和宇宙航行局(NationalAeronauticsandSpaceAdministration,NASA)提供的中分辨率成像光谱仪(moderateresolutionimaginespectroradimeter,MODIS)植被数据,利用1﹕25万浙江省土地利用现状图,设计二次差分的算法,对浙江省连续4年(2001～2004)耕地复种指数进行监测;【结果】一年内农作物播种、出苗、抽穗、成熟及收获等物理生长过程,反映在归一化植被指数(normalizeddifferencevegetationindex,NDVI)时间曲线上呈现出波动变化,其波峰所对应的是农作物群体生物量最大的时相。根据此原理通过提取耕地NDVI在一年内时间序列峰值频数,得出浙江省市级耕地的复种指数。【结论】浙江省耕地复种指数在空间分布上表现为西南大于东北。在时间上,从2001年到2003年有降低的趋势;而2004年有所增加。但相对于浙江的地理位置与气候条件来说,复种指数普遍偏低,潜力很大。

土壤可溶性有机硫的微生物分解与植物利用机制

硫(S)是植物生长必需的营养元素,但是近年来植物的潜在缺硫现象在全球范围内普遍发生。可溶性有机硫(DOS)作为土壤硫的一种重要形态,可被微生物快速分解为硫酸盐而被植物吸收,因此,明确土壤DOS含量、组成、微生物分解机制和植物利用过程有利于解决潜在缺硫问题。本文综述了土壤DOS[可溶性蛋白质、含硫氨基酸蛋氨酸(Met)和半胱氨酸(Cys)]的微生物分解过程及植物吸收利用机制。可溶性蛋白质可以在数天内分解成无机硫(SO42-),而含硫氨基酸可以在数分钟到数小时内被分解。微生物吸收含硫氨基酸后的几分钟到几小时内,可将含硫氨基酸中的碳、氮和硫分别以CO^(2)、NH^(4+)和SO_(4)^(2-)的形式释放到微生物体外,释放的无机硫会被微生物再次利用以满足其生长发育。微生物能迅速利用DOS(Met、Cys),当其被微生物同化时,其原始分子结构决定了其转化成的生物大分子,从而影响DOS与SO_(4)^(2-)之间的转化速率。Cys的硫醇基(H-S-C)易被氧化,因此微生物吸收利用Cys后SO_(4)^(2-)释放量高于Met。小麦和油菜对Met和Cys的摄取量随着其供应量的增加而增加,田间条件下小麦和油菜可吸收0.63%~2.2%的外源Cys和0.4%~2.1%的外源Met。Met和Cys在植物氮营养中的作用有限,但它们在植物硫营养中的作用非常重要,约占植物硫吸收总量的10%。土壤DOS可被微生物快速分解,产生的SO_(4)^(2-)可被植物快速吸收利用。即使存在土壤微生物的激烈竞争,植物也能够吸收完整的分子态有机硫(Met和Cys),DOS是植物生长的重要硫源,其吸收主要发生在富含有机质的土壤中。

秀洲区沼液的农田生态循环利用研究

通过沼液田间小区施肥试验,研究了化肥、沼液不同用量组合对水稻营养生长、籽粒性状、产量等的影响效果,初步筛选了化肥、沼液用量优化组合,能较好促进水稻营养生长,保持良好籽粒性状和较高产量,节肥增效和沼液生态还田效果显著。

叶面喷施锌肥对不同镉水平下水稻产量及元素含量的影响

采用外源添加不同浓度镉的盆栽试验,研究在生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长、产量以及不同部位锌(Zn)、镉(Cd)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)和钙(Ca)等元素含量的影响,并进一步分析不同部位各元素含量间的关系。结果表明:镉处理浓度越高,其对植株生长和产量的抑制作用越显著;与对照相比,在镉添加水平为2.5和5mg·kg-1时,植株的鲜质量分别降低了14.0%和15.9%,干物质积累量降低了5.3%和7.6%,产量降低了27.9%和48.4%,而糙米中镉含量分别达到了0.35和0.65mg·kg-1,高于农业部食品安全标准(0.2mg·kg-1);生育后期叶面喷施锌肥对水稻生长和产量无明显影响,植株各部位锌含量显著增加,而Fe、Mn、Cu等元素含量受到了不同程度的影响;在2.5mg·kg-1镉处理下,叶面喷施锌肥后糙米镉含量提高41.9%,而在5mg.kg-1镉处理下,糙米镉含量却降低了15.4%;相关分析表明,糙米中镉与锌无明显相关性,而与Mn、Cu、Mg呈显著正相关。

不同营养液配方对雾培生菜生物量和营养品质的影响

采用雾培试验,比较Hoagland、日本园试、日本山崎、华南农大叶菜B、英国Hewitt等5个生菜常用的水培营养液配方对生菜生物量、营养品质的影响。结果表明:华南农大叶菜B的营养液pH值升幅最小,英国Hewitt最大;华南农大叶菜B处理的生菜根系和地上部鲜质量、干质量最高,英国Hewitt或Hoagland处理的最低;华南农大叶菜B处理的生菜叶片还原型抗坏血酸含量、FRAP(ferric reducing/antioxidant power)抗氧化活性和DPPH(1,1-diphenyl-2-picrydrazyl)自由基清除率最高,日本园试次之,日本山崎最低;日本园试处理的生菜类胡萝卜素和谷胱甘肽含量最高,华南农大叶菜B次之,日本山崎最低;华南农大叶菜B处理的生菜可溶性糖含量最高,而可溶性蛋白质含量与日本园试相当,显著高于其他配方;华南农大叶菜B处理的生菜叶片和茎的硝酸盐含量显著低于英国Hewitt和Hoagland,略高于日本园试和日本山崎。说明采用华南农大叶菜B作为生菜气雾栽培的营养液配方,不仅营养液pH波动小,而且生菜具有较高的生物量、抗氧化物质含量和抗氧化活性以及较低的硝酸盐含量,是较为适宜的生菜气雾栽培配方,而英国Hewitt和日本山崎不适合生菜的气雾栽培。

氮素形态对菠菜体内抗坏血酸含量及其代谢的影响

采用基质培养试验,研究营养液不同铵硝配比(0:100,25:75,50:50,75:25,100:0)对菠菜叶片抗坏血酸含量及其代谢相关酶活性的影响.结果表明,菠菜植株鲜重和干重以铵硝比为25:75处理最高,铵硝比超过50:50时则显著下降.菠菜叶片抗坏血酸(AsA)、总抗坏血酸(AsA+DHA)含量随着铵硝比的提高逐渐增加.菠菜叶片L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)活性在铵硝比小于50%时没有显著变化,进一步提高铵硝比则显著降低;铵硝比不影响抗坏血酸氧化酶(AAO)的活性.脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸还原酶(MDHAR)的活性均随着供铵比例提高而逐渐提高,且与AsA含量的变化趋势相似.表明提高营养液中铵硝比增加菠菜叶片AsA含量,与其提高MDHAR、DHAR活性和加快AsA的再生循环有关,而与其对GalLDH和AAO酶活性的影响没有明显的相关.

农业有机废弃物发酵CO_2施肥对大棚番茄产量及品质的影响

以鲜猪粪和稻草为发酵原料,研究农业有机废弃物发酵进行大棚CO2施肥对番茄生长、产量和品质的影响.结果表明:农业有机废弃物发酵CO2施肥可显著促进番茄植株的生长,提高番茄单株结果数和单果质量,总产提高43.8%,上市时间提早15d,前期产量比对照增加220%,总收益增加68.8%,净收益增加66.1%.处理棚番茄果实不但外观色泽亮丽、充实度高、口感好,而且可溶性糖、可溶性固形物和维生素C含量以及糖/酸比指标等均有显著改善,硝酸盐含量明显降低.因此,该项技术有望开辟一条既可解决大棚CO2亏缺和大量有机废弃物对环境的污染,又能通过提高作物产量和改善品质,使农民取得良好经济效益的安全农产品生产的全新之路.

中国主要农业源温室气体排放及减排对策

近年来温室气体的大量排放以及由此造成的全球气候变暖引起了人们的广泛关注,减缓温室气体排放已成为一个急需解决的问题.CO2、CH4和N2O是几种主要的温室气体,在全球变暖中起着非常重要的作用.农业生产活动是温室气体CH4和N2O最重要的排放源之一,本文从减少水稻田和反刍动物CH4气体排放、利用农业有机废弃物进行CO2气体施肥以减少秸秆燃烧和畜禽粪便随意堆置过程中CH4和N2O排放以及调整农田氮肥施用方法减少土壤N2O排放等几个方面总结了在中国农业生产过程中可以减缓温室气体排放的一些措施,以期在这些方面为中国温室气体减排和缓解全球气候变暖作出积极的贡献.

不同菠菜基因型氮素吸收与利用效率的差异及其评价

以30个菠菜基因型为材料,采用水培方法评价其在低氮(2mmol/L)和高氮(10mmol/L)水平下对氮素吸收与利用效率的差异。结果表明,供试菠菜基因型在2个氮水平下氮素吸收和利用效率的相关指标均存在显著差异。在高氮水平下,菠菜地上部干质量、含氮量、氮累积量和氮素吸收效率显著高于低氮水平;而氮素利用效率和氮素利用效率指数明显低于低氮水平。其中地上部干质量在低氮和高氮条件下均具有较大的变异系数,可以作为同一供氮水平下氮效率(NUE)的重要评价指标,而地上部氮累积量、氮素吸收效率和氮素利用效率指数的变异系数也较高,且与地上部干质量具有极显著的正相关,故可作为菠菜氮效率的辅助评价指标。根据不同菠菜基因型在低氮和高氮条件下低于或高于供试基因型地上部干质量的平均值作为氮低效基因型和氮高效基因型,所筛选出的氮高效基因型在低氮和高氮水平下均具有较高的地上部干质量、地上部氮累积量、氮素吸收效率、氮素利用效率和氮素利用效率指数。通径分析表明,氮素吸收效率在2个氮水平下对菠菜氮效率的贡献明显高于氮素利用效率,但氮素利用效率对氮效率也有一定的贡献。由此可见,在菠菜氮高效品种的选育工作中应协同提高低氮和高氮条件下氮素的吸收和利用效率。

叶面喷施氨基酸铁肥对稻米铁含量和营养品质的影响

选取8个含铁量较高的优质水稻品种,在大田条件下采用裂区设计研究叶面喷施新型氨基酸铁肥[Fe(Ⅱ)-AA]对不同品种水稻精米铁含量及其营养品质的影响.结果表明:叶面喷施Fe(Ⅱ)-AA对不同品种水稻精米铁含量增效显著,8个品种水稻精米总体平均铁含量达3.99 mg·kg-1,比对照喷清水显著提高了19.46%;叶面喷施Fe(Ⅱ)-AA后,精米铁含量最高的是日本晴突变体,达4.97 mg·kg-1,比对照显著提高了34.62%;此外,叶面喷施Fe(Ⅱ)-AA能显著增加精米中蛋白质含量、赖氨酸等必须氨基酸含量和15种氨基酸总量.因此,叶面喷施Fe(Ⅱ)-AA可以成为生产实际中提高稻米铁含量和营养品质的经济、有效的农艺措施之一.

不同氮素形态对菠菜生长及体内抗氧化酶活性的影响

在溶液培养条件下研究了不同氮素形态对菠菜生长及叶片抗氧化酶活性的影响.结果表明,适当提高供铵比例能显著增加菠菜生物量,硝/铵比为50/50时菠菜的生物量最高.菠菜叶片的MDA含量随硝/铵比例由100/0降至50/50时略有下降,而完全供铵时MDA含量显著提高.菠菜叶片SOD活性随硝/铵比例由100/0降到50/50时显著升高,再降低NO3--N比例SOD活性则显著下降;而POD和CAT活性则随NO3--N/NH4+-N比例由100/0降低到50/50时显著降低,进一步提高NH4+-N比例则显著提高POD和CAT活性.而叶片游离脯氨酸的含量随着硝/铵比例的下降先显著提高后明显降低,在硝/铵比为50/50时,脯氨酸含量最低.可见在本试验条件下,营养液中硝/铵比为50/50时菠菜遭受氧化胁迫的程度较小.

水分管理调控水稻氮素利用研究进展

水、氮是调控水稻生长发育的两个重要环境因子。通过"以水调氧"增加根际溶氧量(如干湿交替、好氧栽培等)能够提升土壤硝化势和氧化还原电位,刺激土壤氮的矿化作用,使水稻处于NH+4与NO-3混合营养中,并能通过诱导水稻的生理特性及改善根系的吸收功能增强其抗旱性能,提高水稻产量及氮素利用率。光合作用是形成干物质的主要途径,土壤氮水平、氮形态与水稻光合速率紧密相关,提高叶片光合速率将有助于提高水稻的氮素利用率和产量。从稻田水分管理对土壤氮素形态特征、水稻氮吸收利用、光合速率及氮环境效应的影响等方面综述了国内外相关研究进展,并指出进一步的研究方向。

氨基酸部分替代硝态氮对小白菜产量、品质及根际分泌物的影响

采用局部无菌水培方法,研究了氨基酸部分替代硝态氮对小白菜产量、品质及根际分泌物的影响。结果表明,与单一硝态氮处理相比,20%氨基酸部分替代硝态氮处理小白菜产量下降,硝酸盐及可溶性淀粉含量也显著降低,其中以20%谷氨酸(Glu)处理最低,分别为1490.8 mg/kg、1.77 mg/g;提高了小白菜全氮、可溶性蛋白、可溶性糖、游离氨基酸的含量,改变其根系形态结构及根系活力;同时,20%甘氨酸(Gly)、20%混合氨基酸(AAS)处理显著提高根系分泌物中铵态氮、游离氨基酸、总有机碳及总氮、可溶性蛋白的含量,根系分泌物中有机氮占总氮的百分比在Gly、Glu、AAS处理中分别提高了5.6%、11.2%、12.8%。表明氨基酸部分替代硝态氮可改善小白菜的品质,其生物量与各根系分泌物呈明显的负相关(0.7<r<0.83,P<0.05),且氨基酸种类显著影响其生物量、根系形态以及根系分泌物各组分含量。

铝胁迫对不同耐铝性小麦基因型根尖抗氧化酶活性的影响

以2个小麦基因型鉴-864(耐性)和扬麦5号(敏感)为材料,在水培条件下研究铝胁迫下根系伸长,根尖铝含量,根尖超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,丙二醛(MDA)和根尖过氧化氢含量随着时间的变化.结果表明:在30μmol?L-1AlCl3胁迫下,随着铝处理时间的增加,小麦根系伸长受到显著抑制,且扬麦5号受抑制程度更为明显.根尖铝含量随着铝处理时间的增加而上升,且扬麦5号显著高于鉴-864.在铝胁迫下,2个小麦基因型根尖SOD、CAT和APX活性随着处理时间的延长而增加.在铝处理3h时,2个小麦基因型根尖酶活性无显著差异;铝处理6h后,扬麦5号根尖SOD活性显著高于鉴-864,而鉴-864根尖CAT和APX活性显著高于扬麦5号.2个小麦基因型根尖MDA含量随着铝处理时间的增加而升高,在铝处理3h时,2个小麦基因型无显著差异;铝处理6h后,扬麦5号显著高于鉴-864.H2O2含量随着铝处理时间的延长而上升,以敏感基因型积累较多.可见,与小麦耐性基因型相比,在铝胁迫下小麦敏感基因型根尖SOD活性较高而CAT、APX活性较低,从而引起H2O2过量积累而导致氧化胁迫,使细胞的脂质过氧化程度加剧,最终严重抑制根系伸长.

蔬菜硝酸盐积累现状及其调控措施研究进展

目前,普遍认为硝酸盐摄入量高对人体健康存在潜在威胁。由于蔬菜是人体最主要的硝酸盐摄入源,近几十年来科研工作者就如何通过农艺管理、基因型筛选、遗传育种和采后贮存等手段降低蔬菜硝酸盐含量开展了大量的研究工作。本文在调查并评价国内外蔬菜硝酸盐污染现状的同时,综述了能降低蔬菜硝酸盐积累的有关措施,以期为实际生产提供一定理论依据和实践方法。

杭州市郊典型菜园土壤磷素状况及磷素淋失风险研究

采用化学测试方法研究杭州市郊25个典型菜园土壤的磷素状况以及农学和环境磷素测试值间的相互关系，以建立磷素淋失的评价指标．结果表明，菜园土壤全磷（TP）和土壤测试磷如水溶性磷（CaCl2—P）、速效磷（Olsen—P）、Mehlich Ⅲ提取的磷（PM3）均存在较大的变幅，分别为0．7～2．9g·kg^-1、0．48～19．64mg·kg^-1、10．65～151．60mg·kg^-1和50．53～904．95mg·kg^-1,72％的土壤超过菜园土磷素丰缺的有效磷临界值（Olsen—P=60mg·kg^-1）．草酸浸提的土壤磷饱和度（DPSOX）和Mehlich Ⅲ浸提的土壤磷饱和度（DPSM3）分别在6．91％～49．15％和5．82％～52．56％之间，与TP、Olsen-P、PM3之间存在极显著的正相关，DPSOX与DPSM3间存在极显著正相关．通过分段线性模型分析水溶性磷与Olsen—P、DPSOX和DPSM3的关系，均存在一个明显的突变点（土壤磷素淋失的临界值），该值分别为Olsen-P=76．19mg·kg^-1，DPSOX=26％，DPSM3=22％，供试土壤中超过上述Olsen-P或者DPS临界值的占60％以上，存在磷素淋溶的风险．土壤磷素淋失的Olsen—P临界值高于农学磷素丰缺的临界值，因此，合理施用磷肥和有机肥使土壤磷水平低于上述磷素淋失临界值，不仅可以满足作物的磷素营养需要，而且可以避免磷淋溶进入水体．

不同初始磷浓度下湖泊沉积物对磷吸附的动力学特征

通过选取自然湖泊梅梁湾和人工湖泊华家池2个湖泊的沉积物,研究不同初始磷浓度(C0)对沉积物磷吸附动力学的影响以及2种沉积物磷吸附动力学的类型.结果表明:1)梅梁湾沉积物对磷的吸附量大,吸附过程明显分为快、慢吸附2个阶段,华家池沉积物对磷的吸附过程较慢且吸附量小;2)梅梁湾与华家池沉积物零净吸附磷浓度(EPC0)分别为0.03和0.42mg爛L-1,当C0<EPC0时,沉积物解吸磷,反之则吸附磷;3)经过模型理论基础、标准残差和决定系数的比较得出,梅梁湾与华家池沉积物对磷的吸附分别属于假二级和假一级动力学模型;4)随着磷初始浓度的升高,沉积物的磷吸附量增加,磷吸附速率加快,同时需要更长的时间达到平衡;通过分析吸附动力学参数与初始浓度的关系,分别得到了梅梁湾与华家池沉积物磷吸附量与初始浓度和吸附时间的经验方程,这2个方程可以用来预测不同磷浓度和不同时间段条件下2种沉积物对磷的吸附过程.