黑龙江省农业温室气体排放量的估算研究及低碳农业发展建议

农业生产过程产生的温室气体在全球温室气体排放总量中占有较大比例,黑龙江省作为中国重要的农业大省,其农业温室气体排放的估算分析,对实现农业低碳减排具有重要意义。基于2005-2015年黑龙江农业生产数据,估算了农业生产过程中主要排放源CH_4和N_2O排放量,并提出了低碳农业发展的规划建议。结果表明:2015年,黑龙江省农业温室气体排放总量已上升至117.845万t,其中养殖业温室气体排放总量达51.967万t,主要来自反刍畜禽肠胃道内发酵CH_4排放,以及畜禽粪便管理过程CH_4和N_2O的排放,分别达到了48.527万、2.058万和1.382万t;种植业温室气体排放量达65.878万t,主要来自水稻种植CH_4排放,以及农业种植土壤本底和施肥N_2O的排放,分别达到了61.949万、2.764万和1.165万t。

黑龙江省农业干旱灾害时空变化特征研究

为促进黑龙江省农业发展,利用Mann-kendall检验、Morlet小波法和GIS软件对黑龙江省1986-2015年的农业干旱灾害数据进行了分析,研究了农业干旱灾害的时空变化特征。结果表明:在1986-2015年,黑龙江省受干旱影响的面积最大,由其造成的受灾面积约占总受灾面积的50%以上。农业干旱导致的农业受灾率和成灾率总体呈下降趋势,但下降趋势不明显,发生中度干旱、轻度干旱、特大干旱和重度干旱的年数依次减少。通过Morlet小波分析可知,干旱受灾率在1986-2015年间呈周期性变化,变化的周期分别为3、5和14a,其中14a为变化主周期。在2016-2020年,黑龙江省干旱受灾率处于负相位,但有发生干旱灾害的可能,需要有关部门提前进行水利设施的维修、维护,做好防旱部署。通过GIS软件对基于降水距平百分率和受灾率的干旱指数进行模拟可知,黑龙江省西南部是干旱高危害区,须同时做好春旱和夏旱的防治工作。

黑龙江省气候生产潜力时空演变特征研究

气候生产潜力的时空变化规律不仅反映各气象因子与气候生产潜力之间的配合协调程度,还能对粮食生产决策起到决定性的指导意义。基于Thornthwaite Memorial模型估算了黑龙江省1986—2015年作物生育期内的气候生产潜力,分析了气候生产潜力与平均温度和降水量之间的关系。采用Morlet小波分析方法,对黑龙江省作物生育期内的气候生产潜力进行了多时间尺度特征分析和预测,并通过GIS软件拟合分析了黑龙江省作物生育期内气候生产潜力的空间变化特征。结果表明,1986—2015年作物生育期内黑龙江省气候生产潜力呈缓慢的降低趋势,变化趋势不显著,在7 012.143~11 680.771 kg·hm^(-2)·a^(-1)之间变化,平均值为9 390.362 kg·hm^(-2)·a^(-1);1986—2015年生育期内黑龙江省气候生产潜力具有显著的多时间尺度特征,存在7 a和10 a的主周期以及16 a的变化周期;拟合可知2016—2018年的气候生产潜力逐年递减,但均高于年平均值;黑龙江省生育期内气候生产潜力空间分布差异显著,以巴彦县为中心,气候生产潜力向四周逐渐递减,体现出较为明显的经度地带性,大部分地区热量条件相对充足,降水量是影响黑龙江省作物气候生产潜力的主要限制因子。

黑龙江省近35年农业气象灾害受灾率变化特征

利用Mann-Kendall趋势检验法、Morlet小波分析方法和GIS软件分析,黑龙江省1980~2015年农业气象灾害数据。结果表明,1980~2015年,黑龙江省农业气象灾害受灾率呈降低趋势,且降低趋势在95%置信水平下显著;农业气象灾害在近35年内呈周期性震荡变化,受灾率变化主要时间尺度为18a。农业受灾率和受灾面积比重在黑龙江省空间分布规律基本一致,在同一纬度上,二者均从西向东呈递减趋势,在同一经度上,从南向北呈先增后减变化。农业气象灾害主要集中在黑龙江省西南部地区。

利用灰色预测模型预测黑龙江省主要农业气象灾害

为降低和预防农业气象灾害的影响,根据黑龙江省1980-2015年农业洪涝和干旱数据建立G(1,1)累加预测模型,并对黑龙江省2015年之后出现的严重级别以上洪涝灾害的年份进行预测。结果表明:在1980-2015年,黑龙江省洪涝灾害发生级别高于严重等级的年份符合G(1,1)累加模型x^(^(1))(k+1)=3.786e^(0.1752k),该模型精度达到了四级,可以利用此模型进行预测。预测得到2015年后严重洪涝灾害出现的年份为2022年;黑龙江省干旱灾害发生级别高于严重等级的年份符合G(1,1)累加模型x^(^(0))(k+1)=15.849e^(0.0799k),该模型精度达到了二级,利用此模型预测得到严重干旱灾害出现的年份为2020年。

松嫩平原农田土壤污染现状分析与评价——以黑龙江省绥化地区为例

文章针对黑龙江省绥化地区,以农田土壤重金属及有机污染物为研究对象,通过布点采样,检测分析研究污染现状,利用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数方法进行评价。结果表明,研究区域内农田土壤七种重金属As、Cd、Co、Cr、Hg、Ni、Pb,以及三种持久性有机污染物HCH、DDT、PAHs平均含量均较低,但其空间分布具有一定差异,并出现明显高值区域,受到污染的潜在风险较大;研究区域各元素单因子污染指数评价超标样点共18个,其中15个为轻度污染,另有3个样点为中度污染;Nemerow综合污染评价结果发现超标样点21个,各样点主要受Cr、HCH、DDT、PAHs四种物质影响,其中受Cr影响的污染样点3个,其中2个样点为警戒限,另有1个为轻度污染,主要集中于地处小兴安岭西南边缘过渡地带;受三种有机物影响的污染样点共18个,不规则分布于研究区域内多个地点,主要农田作物为玉米及大豆,农药残留及作物秸秆的任意焚烧是影响其土壤质量的主要因素,其中受HCH和DDT农药残留所致土壤污染样点共5个,均属于警戒限;多环芳烃类有机物污染样点达13个,其中警戒限污染样点共10个,轻度污染样点2个,另有1个样点为中度污染。

黑龙江省作物秸秆综合利用现状、存在问题与发展建议

黑龙江作为我国农业大省,作物秸秆资源丰富,但其利用方式尚处于初级阶段,利用率低、资源浪费严重,并形成新的农业面源污染。在介绍黑龙江省秸秆资源现状的基础上,分析了存在的问题,并提出相应的发展建议。同时,总结了"十一五"以来,黑龙江省在秸秆综合利用研究方面的成绩。

气候变化对黑龙江省玉米病虫害发生的影响

为应对全球气候变化趋势,提高黑龙江省玉米病虫害防控能力,利用黑龙江省1990-2015年玉米生长全生育期的气象、植保观测资料,通过数理统计、距平分析、相关分析等方法,研究了黑龙江省气候变化对玉米病虫害发生的影响。结果表明:黑龙江省玉米全生育期平均气温呈上升趋势,增率为1.89℃·10a-1,降水和日照的变化波动性较大,但呈现了明显的周期性,趋势变率达到为-10.8mm·10a-1和-21.7h·10a-1;同时,玉米病害和虫害发生面积的上升趋势速率达到101.21万hm2·10a-1和206.57万hm2次·10a-1,自2000年以后,大小斑病发生面积比例不断增长,已占病害发生面积的60%以上,虫害受灾面积超过500万hm2次·a-1,虫害发生种类的复杂性、严峻性日趋严重。玉米全生育期温度变化是玉米病虫害发生的主要控制因子之一,与丝黑穗病、玉米螟、地下虫害显著正相关(P<0.05),降水与玉米大小斑病发生极显著正相关(P<0.01),而玉米病虫害发生面积频次占总播种面积比例每上升1%,玉米平均单产将降低3.98kg·hm^-2。

黑龙江省畜禽粪污处理现状、问题及对策

为解决畜禽粪污资源化利用问题,实现环境保护与畜牧业生产可持续发展。从分析黑龙江省畜牧业的地位和作用出发,通过实地调查,案例分析等方式探寻了全省畜禽粪污处理利用现状及存在问题,并从规划养殖产业和场区布局、推动种养协调发展、推广适宜的粪污利用模式、完善技术服务体系、丰富投资融资机制、完善质量评价体系等多个方面对促进畜禽粪便资源化利用提出相关对策和建议。

气候变化对我国农业生产的影响研究进展

农业是人类社会经济发展的基础,也是对气候变化最敏感的领域之一,任何微小的气候变化都会对农业生产带来潜在或显著的影响。随着全球气候变化的不断持续,气候的异常变化对我国农业生产影响越来越大。当前气候变化对农业生产影响的研究主要集中在农业生长潜力、农业气候资源环境、农业种植制度和结构等方面,均不同程度地对我国粮食安全、农业经济造成损失。因此,科学合理的深入研究气候变化对我国农业光、温、水、土壤等农业生产要素的影响,揭示农业气象灾害和病虫害发生的机理,分析和模拟气候变化对我国农业生产的影响具有重大的科学价值和现实意义。采用文献综述和比较研究的方法,探讨了气侯变化对农业生产影响的主要研究方法以及气候变化对农业生产潜力、农业生产环境、种植制度、农业经济的影响,指出了当前气候变化对农业生产影响研究中存在的问题,提出了今后的研究方向。

黑龙江省水稻土壤污染现状分析与评价

黑龙江省是我国稻米主产区之一,水稻田土壤质量关乎国计民生,对黑龙江稻米产区的水稻土中的砷(As)、镉(Cd)、钴(Co)、汞(Hg)、镍(Ni)、锰(Mn)6种重金属元素,以及666总量(HCH)、滴滴涕总量(DDT)等的污染情况进行了调查和分析,并利用Spass软件和Excel对土壤质量进行评价。结果表明:研究区域内无机和有机污染物平均含量均较低,但其空间分布具有一定差异,各元素平均单因子污染指数均小于1,属于未污染,黑龙江省的水稻田土壤质量总体状况良好。双鸭山、佳木斯、鸡西市所属的三江平原和兴凯平原一带,因开矿和污水灌溉,存在重金属污染的风险,违禁农药的施用也导致部分水稻田里土壤DDT和HCH存在残留。

黑龙江省玉米秸秆腐熟还田技术

黑龙江省是我国的农业大省，据统计，2015年拥有耕地面积约0.13亿hm2，占全国耕地总面积的9.7%左右，是全国拥有耕地最多的省份。2013年，黑龙江省玉米播种面积达到718.67万hm2，可生产玉米秸秆约4000万t[1]。农作物光合产物的一半在秸秆，但目前全省玉米秸秆利用率较低，焚烧现象比较严重，不仅造成环境的污染也是一种资源的浪费。通过玉米秸秆机械粉碎还田腐熟技术模式可以将秸秆以肥料形式归还土壤，可以提升土壤肥效，改善土壤性状。1玉米秸秆粉碎还田腐熟技术很多发达国家的秸秆利用率较高，其利用途径较为完善，美国等国家的玉米秸秆绝大多数用来还田，其土壤有机质平均含量约为3%。我国秸秆仍有25%左右没有得到有效利用，秸秆的地区性、季节性过剩现象较为严重。

黑龙江省生物肥料产业现状与发展建议

我国生物肥料产业发展迅速,产业格局基本形成,产品标准趋于完备,市场空间巨大。但黑龙江省生物肥料产业发展不容乐观,企业规模小、登记产品少、缺少行业领军企业,并且创新不足,质量难保证,院企联合创新机制尚未形成等因素严重制约了黑龙江省生物肥料产业的快速发展。对此,必须采取措施,克服障碍因素,在促进创新能力建设、加快产业化进程、发挥合力效应上提出解决对策。

利用轻度炭化的玉米秸秆炭脱除沼气中硫化氢的研究

利用专利方法制得轻度炭化的玉米秸秆生物炭,采用电子扫描电镜观察玉米秸秆生物炭的微观结构,利用傅里叶变换红外光谱仪分析生物炭的表面性质。研究结果表明:生物炭较好地保持了玉米秸秆原有的生物结构;生物炭含有大量的木质素、纤维素和少量的未被酸解的半纤维素;碱改性的生物炭主要含有纤维素和碱不溶的木质素,碱处理可改变碱改性生物炭的有机构成和微观结构。采用固定床吸附装置研究了生物炭对沼气中硫化氢的脱除效果,研究发现,水洗炭的脱硫效果较好,高p H值有利于碱改性生物炭对硫化氢的吸附。生物炭对硫化氢的吸附动力学行为可用Bangham速率方程进行描述。

餐厨垃圾与牛粪联合厌氧消化效率研究

试验对餐厨垃圾（FW）与牛粪（CM）联合厌氧消化效率进行了研究.在初始总固体（TS）负荷为6.7％和中温（35℃）条件下,考察不同的餐厨垃圾与牛粪TS配比（0：1,1：1,2：1,3：1,4：1,1：0）对联合厌氧消化过程的影响.结果表明：FW与CM联合厌氧消化单位VS沼气产量与甲烷含量均明显提高.FW：CM为2时（T3）,沼气产量和甲烷含量均最高,分别为574.15 mL·g-1VS和69.78％.整个厌氧消化过程T1 ～ T5的pH值稳定在6.0 ～8.0之间,未出现挥发性有机酸（VFAs）抑制现象,VFM浓度随着FW的比例增加而升高,FW单独发酵时,VFAs大量累积,第7d时达到35600 mg·L-1.产甲烷菌群利用丙酸转化为甲烷的效率较低,VFAs中丙酸浓度下降的幅度明显低于乙酸、丁酸.厌氧消化过程中T1～T5也未出现氨抑制现象,氨氮浓度整体呈现先迅速升高,后缓慢下降,再缓慢升高的变化规律.在常温沼气工程应用中,初始总固体（TS）为6.7％时,建议FW与CM的TS比为2：1.

低温产甲烷菌群的富集效果研究

采集黑龙江省典型生境沼气池污泥及原始湿地淤泥样品43份,在低温(10～20℃)下进行富集培养。试验共富集5代,结果表明:pH值无明显波动,未出现酸化现象;随着富集代数的增加,启动时间逐渐缩短,产气量增大,F5的总产气量最大累计产气338 ml,F4为253 ml,F3为197 ml,F2为163 ml,F1最少,只有100 ml,各代间达到显著水平;甲烷含量也随之增加,F1平均甲烷含量只有45%左右,F2甲烷含量有所升高,达到50%,F5甲烷含量达到65%。

餐厨垃圾厌氧消化工艺研究

为了提高餐厨垃圾的厌氧消化效率,对餐厨垃圾序批式厌氧消化(BT)、半连续厌氧消化(SCT)、固液两相厌氧消化(SLT)进行了比选研究。研究结果表明,SLT生产系统有效提高了厌氧消化效率,单位沼气产量与甲烷含量也都显著提高,SLT,SCT及BT的单位VS最大沼气日产量分别为430,270 m L和150 m L,最高甲烷含量分别为68%,57%和50%;SLT的产酸效率及有机酸利用率均显著提高,有机负荷率较SCT提高50%,能够达到9 g/(L·d)。餐厨垃圾的SLT工艺有机负荷及消化效率较SCT及BT工艺均有大幅提高。

呋喃丹降解菌的分离与特性研究

采用富集驯化培养方法,从长期施用呋喃丹的大豆田土壤中分离到1株可高效降解呋喃丹的菌株。生物降解表明,5d内该菌株生物降解农药率达到94.7%;降解后期培养液采用气质联用分析方法未能检测到原药呋喃丹,检测到有新的化合物生成,而对照培养液中未发现有该类化合物的生成。同时无机盐培养液后期有红色现象生成,可能与呋喃酚开环有关;无细胞提取液加入农药重新培养表明,菌株可通过分泌胞外诱导酶在周质空间内降解农药;经16S rDNA鉴定,初步认为该菌株属于沙雷氏菌属(Serratia sp.)。

马铃薯Y病毒siRNA介导抗病基因工程研究进展

马铃薯病毒病是危害马铃薯生产的重要因素,尤其马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)严重影响马铃薯产量和品质,为防治带来很大困难。近年来,通过基因工程技术培育抗病毒转基因植株为抵抗PVY侵染提供有效途径。简述了目前PVY病毒siRNA介导抗病基因工程的主要方法策略,包括PVY不同功能基因介导的病毒抗性差异、影响PVY抗病毒基因工程效率的主要因素以及PVY不同株系联合抗病基因工程研究概况,分析了这些方法存在问题及发展趋势,旨在为更好地控制PVY危害提供借鉴。

从美国能源牧草发展得到的启示

能源牧草作为生物能源原料,因其易获得、生产力高、储量丰富等特点日益受到各国的重视。美国在能源牧草领域研究水平一直处于世界领先地位,而我国的研究则相对滞后。通过对美国能源牧草战略地位、前沿技术、研究体系、生产现状调查,分析了我国能源牧草研究和开发的差距,并提出了我国能源牧草学科发展的具体建议。