江苏省农牧系统磷元素流动特征及其影响因素分析

探明江苏省农牧系统磷素流动特征及其影响因素,可为农牧生产体系可持续发展提供理论依据。通过文献调研、数据分析等方式,结合NUFER(NUtrient flows in Food chains, Environment and Resources use)模型,定量分析了江苏省1998—2018年间农牧生产体系的磷素流动特征,明确了农牧系统磷元素流动影响因素。结果表明:1998—2018年,江苏省农牧系统磷素输入总量由423.19 Gg下降至382.86 Gg,主要减少的输入项为化肥和外源饲料,其中单位耕地面积化肥磷素投入量由78.78kg·hm~(-2)降至67.27kg·hm~(-2),外源饲料磷供应量由58.07 Gg降至46.54 Gg;农牧系统输出项中,磷素输出总量由194.24 Gg增至255.06 Gg,主要输出项为作物主产品和动物副产品,其中作物主产品磷素携出量增幅较大,由77.53 Gg增至131.86 Gg;农田生产子系统的磷素利用率由31.82%上升至52.46%,畜牧生产子系统的磷素利用率变化较小,维持在27.67%～35.31%。农牧系统磷素利用率趋势与农田生产子系统的利用率趋势较为一致,由16.55%上升至32.24%;单位农牧产品磷素损失呈下降趋势,由0.26kg(P)·kg~(-1)下降至0.12kg(P)·kg~(-1)。1998—2018年间,江苏省农牧业发展迅速,磷素总输入量逐年下降,农牧产品产量逐年上升,磷素环境总损失量(径流、侵蚀、淋溶和粪尿损失)逐年下降。受化肥投入量减少、测土配方、种植及养殖结构调整等因素影响,农牧系统磷素利用率略高于全国平均水平,养分管理取得初步成效,但仍有一定的进步空间。为促进江苏省农牧业可持续发展,应进一步控制磷肥输入、加大有机肥和本地饲料输入量、提高秸秆和畜禽粪便综合利用率、调整种植结构和养殖布局,发展小麦、玉米、水蜜桃、草莓种植业,限制蛋鸭养殖业。     

我国水稻秸秆磷分布及其还田对土壤磷输入的贡献

我国水稻秸秆资源丰富,水稻秸秆还田是向土壤输入磷素的重要途径之一。对我国各省区不同季别水稻秸秆还田的土壤磷输入贡献进行测算,可有针对性地为水稻秸秆还田条件下土壤磷素优化管理及平衡调控提供科学参考和指导。本研究基于《中国农村统计年鉴》中水稻生产统计资料和文献调研参数,对2013—2018年我国主要稻区不同季别水稻秸秆磷养分资源时空分布特征以及单位播种面积水稻秸秆还田的土壤磷素输入量进行分析。结果表明,2018年我国主要稻区早稻、双季晚稻和中晚稻秸秆产量分别为2327万t、2783万t和13 527万t,长江中游和长江下游稻区的水稻秸秆资源量居于全国前列,分别占33.6%和21.8%。2013—2018年我国水稻秸秆磷(P_2O_5)养分产量呈缓慢增长的趋势,从2013年的59.7万t增加到2018年的62.8万t。2018年水稻秸秆磷养分资源主要分布在黑龙江(15.0%)、湖南(12.5%)、江苏(10.0%)、湖北(9.9%)和江西(9.6%)等省份。2013—2018年我国主要稻区早稻、双季晚稻及中晚稻秸秆还田的年均土壤磷养分输入量分别为13.9～15.1kg(P_2O_5)·hm~(-2)、16.0～20.9 kg(P_2O_5)·hm~(-2)和19.3～29.3 kg(P_2O_5)·hm~(-2)。从全国范围来看,早稻、双季晚稻和中晚稻秸秆还田下的土壤磷养分输入量平均分别为14.4 kg(P_2O_5)·hm~(-2)、18.2 kg(P_2O_5)·hm~(-2)和24.4 kg(P_2O_5)·hm~(-2)。基于上述测算结果,建议我国主要稻区各省份在水稻特别是中晚稻秸秆还田条件下,基于秸秆磷素携入量适当调整磷肥投入量,以实现土壤磷养分收支平衡,控制农田磷养分盈余及流失风险。     

山西省菜园土壤磷素积累特征及流失风险分析

为了解山西省不同区域菜园土壤磷素积累以及流失情况, 本文分析了菜园土壤磷饱和度(DPS)、Mehlich3-P、Olsen-P与水溶性磷(Pw)的积累特征.结果表明: 山西各地菜园土壤4种磷素(土壤全磷、水溶性磷、Olsen-P和 Mehlich3-P)积累明显, 已经远远超过作物需求量; 土壤表层水溶性磷含量随着土壤磷饱和度(DPS)、Olsen-P、Mehlich3-P含量的增加而增加; 且Mehlich3-P与Olsen-P、水溶性磷与Olsen-P、水溶性磷与Mehlich3-P之间具有极显著相关性, 相关系数分别为0.976 6、0.923 2、0.962 0 (P<0.01); 当磷饱和度大于46.64%、Olsen-P大于81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P大于164.59 mg·kg-1时, 水溶性磷含量上升幅度迅速增大, 由此将土壤磷饱和度为46.64%、Olsen-P 为81.88 mg·kg-1、Mehlich3-P为164.59 mg·kg-1和水溶性磷为8.05 mg·kg-1初步确定为山西省菜园土壤磷素流失的临界值.该结果将为探讨山西农田土壤磷素的养分管理和环境风险评估提供重要的理论依据.     

长期施肥褐土有效磷对磷盈亏的响应

【目的】研究长期施肥条件下土壤磷素供应能力、累积状况与土壤有效磷变化速率,阐明土壤磷素累积与土壤有效磷的响应关系,为黄土高原旱作农业区科学施用磷肥提供理论依据。【方法】以农业部寿阳旱作农业示范区褐土肥力与肥料长期定位试验为研究平台,选择试验中9个处理进行研究分析,分别为不施肥处理(CK)、4个单施无机肥水平处理(N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N-4P_4),3个有机无机肥配施水平处理(N_2P_1M_1、N_3P_2M_3、N-4P-2M_2)单施有机肥处理(N_0P_0M-6)。以5年一个周期测定土壤0-20 cm有效磷含量,明确土壤有效磷的变化规律。计算玉米收获后植株生物量以及测定磷含量得出作物携出量与磷素年累积量,分析不同施肥处理下土壤磷素盈亏与土壤有效磷的变化特征。【结果】长期不施用磷肥情况下,土壤磷素一直处于亏缺状态,有效磷年均下降速率为0.02mg/(kg·a)。单施无机肥后,随着磷肥投入量的增加,土壤有效磷随之增加,N_1P_1、N_2P_2、N_3P_3、N_4P_4处理年均增速分别为1.04、1.08、1.70和2.13 mg/(kg·a)。有机无机配施处理土壤有效磷普遍高于单施化学磷肥处理含量,N_2P_1M-1、N_3P_2M-3、N_4P_2M_2处理年均升高速率分别达1.70、3.73和4.72 mg/(kg·a)。单施高量有机肥N_0P_0M_6处理土壤中有效磷增速最高,年均升高5.63 mg/(kg·a)。长期不施肥导致土壤磷素亏欠,土壤中每亏缺P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量平均降低0.5 mg/kg。施用无机肥条件下,土壤每累积P 100 kg/hm~2,土壤中有效磷含量可以平均提高4.3 mg/kg。有机无机配施有协同作用,其土壤P每累积100 kg/hm~2,土壤有效磷含量平均提高9.1 mg/kg。N_2P_1M_1处理为推荐施肥处理,即每年投入P_2O_5 65 kg/hm~2,后土壤有效磷增加最多,土壤每累积P100 kg/hm2,土壤中有效磷含量平均提高17.1 mg/kg。【结论】土壤有效磷随土壤磷素盈余而变化,同时与磷素投入量密切相关,当P_2O_5;每年投入量为37.5~65 kg/hm~2时基本可以满足作物生长需求磷肥当季利用率较高,磷素在土壤中累积量较少。当P_2O_5;每年投入量达到112 kg/hm~2,后会造成磷素在土壤中大量累积不仅作物产量对磷肥几乎没有响应还会对农田环境产生危害。     

减水减肥对设施黑土菜田磷素累积与淋溶的影响

设施黑土菜田由于过量施肥和灌溉导致磷素淋溶损失严重,亟待优化水肥管理模式以减少设施黑土菜田磷素淋溶。本研究依托黑土设施菜田淋溶监测试验,设置常规灌溉量与施肥量(WF)、常规灌溉量+80%常规化肥量(W80%F)、80%常规灌溉量+常规肥处理(80%WF)3个处理,对土壤磷储量、速效磷动态变化、磷素淋失量进行分析,研究了不同水肥处理对黑土设施茄子土壤磷素淋失风险和淋失量的影响。结果表明:经种植1季茄子后, WF、W80%F和80%WF处理0～100 cm土体磷储量分别为9.69 t·hm~(-2)、9.36 t·hm~(-2)和8.84 t·hm~(-2),分别比移栽前增加26.5%、27.5%和7.1%。随着茄子生育期延长, 0～20 cm土层速效磷含量呈先升高后降低的趋势, 80%WF处理速效磷含量较其他两个处理高,变幅为145.17～224.55 mg·kg-1; 20～40 cm土层, WF处理速效磷含量基本保持不变,80%WF处理速效磷含量整体呈上升趋势,W80%F处理速效磷含量先升高后降低再升高,除盛果期外均显著高于另两个处理。WF、W80%F和80%WF磷素淋失量分别为17.84 kg·hm~(-2)、17.47 kg·hm~(-2)和9.02 kg·hm~(-2),其中有机磷淋失量占磷素淋失总量的90%以上。磷素淋失量与磷储量增加量、盛果期0～40 cm土层速效磷含量、拉秧期0～20 cm土层速效磷含量之间均存在显著的相关性(P0.05),可通过磷储量增加量来预测生育期内磷素淋失量。与常规水肥处理相比,减少化肥施用量对磷素淋失量和淋失风险无明显影响,但减少灌溉量能显著减少磷素淋失量,降低磷素淋失风险。研究结果可为设施黑土菜田磷素淋溶阻控提供技术支撑,为新阻控技术的研发提供理论指导。     

轮作下华北寒旱区作物生产的氮磷养分效果分析

明晰华北寒旱区主栽作物的氮、磷养分利用效果,能够发挥作物生态适生性与养分高效性优势,是作物充分利用区域自然-社会资源进行生产配置技术创新的理论依据。在河北省张北县砂质栗钙土农田,采用交叉式种植方法,设计了包括马铃薯、亚麻、谷子、莜麦、甜菜等5种作物的轮作试验,研究在轮作条件下华北寒旱区主栽作物的养分利用效果。结果表明, 5种作物间生物产量相差1.17～2.34倍,甜菜最高(10 291 kg·hm~(-2)),莜麦次之,亚麻最低(4 393kg·hm~(-2)),作物间产量差异性显著;5种作物氮、磷携出量分别相差1.03～2.10倍、1.00～1.92倍,甜菜氮素携出量最高(199 kg·hm~(-2)),莜麦磷素携出量最高(29 kg·hm~(-2)),亚麻氮、磷携出量均最低(分别为95 kg·hm~(-2)、15 kg·hm~(-2));氮、磷养分生物学效率分别在43.82～53.11 kg·kg~(-1)、287.60～574.88 kg·kg~(-1),其中甜菜氮、磷养分生物学效率最高; 5种作物氮、磷产投比变化在0.50～1.65、0.34～1.83,莜麦氮、磷产投比最高。在华北寒旱区,作物种类是引起作物产量、氮磷携出量及氮磷养分生物学效率差异的主要因素,茬口对诸性状的影响不明显。甜菜是对氮、磷吸收高效利用的高产作物,莜麦是对农田供给氮、磷高效利用的作物;马铃薯作为甜菜的前茬、甜菜作为莜麦的前茬更有利于提高作物产量。     

绿洲农田氮磷利用与生产水平、经济和环境效益的协同效应分析

提高养分利用效率西北绿洲农业是区域农业绿色发展的重要议题之一。该研究以新疆生产建设兵团农业生产系统为研究对象,明晰农田土壤表观氮磷养分流动特征,计算2000—2020年农田氮磷养分盈亏量与利用效率;采用斯皮尔曼相关性分析法探究其养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间的协同效应。结果表明：1）新疆生产建设兵团农田氮、磷输入以化肥为主,而输出以秸秆、籽粒和氨挥发为主。农田氮、磷盈亏量相对较高,2020年分别为147.54和47.61 kg/hm²。农田氮、磷利用效率相对较低,分别在34.33%～44.05%和39.25%～49.54%之间波动。2）新疆生产建设兵团农田养分利用与生产水平、经济效益和环境效益之间存在权衡效应,而生产水平和经济效益存在协同效应。新疆生产建设兵团农业机械化生产获得良好收益,但以养分损失、环境污染为代价。发达国家农田养分利用与生产水平、经济效益协同促进,不牺牲环境效益。因此,建议新疆生产建设兵团优化肥料用量与结构,推广智慧农业技术管控肥水。该研究可为地区农业养分管理与绿色发展提供参考。     

施用粪肥对农田土壤磷素累积和饱和度增加速率的影响

针对施用粪肥导致的我国集约化种养区域农田土壤磷素高量累积和高环境风险问题,利用长期定位试验定量分析了施用粪肥对农田土壤磷素累积和磷饱和度（DPS, degree of P saturation）增加速率（每年1 kg P·hm-2磷素盈余所导致的土壤磷素含量或DPS变化量）的影响。结果表明：连续22年过量磷素投入明显提高了土壤磷素含量和DPS,0~20 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余均存在明显的线性相关性。与单施化肥相比,施用粪肥对土壤全磷的累积速率影响不大,但是明显提高了土壤Olsen-P累积和DPS增加速率。施用粪肥下,每年1 kg P·hm-2的磷盈余所导致的0~20 cm土层土壤Olsen-P、CaCl2-P累积和DPS增加量分别为0.071 mg P·kg-1（r=0.608, P=0.029）、0.003 mg P·kg-1（r=0.528, P=0.066）和0.036%（r=0.863,P=0.002）,分别为不施粪肥的3.3、6.0倍和1.2倍。土壤DPS变化与磷含量变化之间也存在明显的线性关系,0~20 cm土层土壤每年全磷、Olsen-P和CaCl2-P含量增加1 mg P·kg-1所导致的土壤DPS增加值分别为0.13%、0.42%和7.78%。20~40 cm土层土壤磷素累积、DPS增加与磷素盈余之间的线性相关性均较差,但与0~20 cm土层相比,施用粪肥和不施粪肥之间累积速率的差异性有增大的趋势,说明施用粪肥促进了磷素向下层土壤的移动。施用粪肥加速了土壤有效磷累积和DPS增加,进而提高了土壤中磷素损失风险,合理施用粪肥是控制集约化种养区域农田磷面源污染的关键。     

北京“土壤-饲料-奶牛”系统氮磷流动及环境损失时空特征

分析大城市郊区"土壤-饲料-奶牛"养殖体系养分流动和环境排放特征是合理控制养殖规模、促进农牧结合、保护生态环境和保障畜禽产品供应等政策制定的基础。本研究选取北京市郊区28个规模化奶牛农场,调研包括饲料来源和投入、奶牛生产和粪尿管理以及产品输出情况。结合公开发表的文献数据和北京市统计数据,利用NUFER-animal模型对1980—2013年北京市规模化奶牛农场"土壤-饲料-奶牛"生产系统养分流动特征、利用效率和环境损失的时空变化进行了定量化分析。结果表明,1980—2013年,奶牛个体尺度(仅包括泌乳牛)氮利用效率从14.9%增加到21.2%,磷利用效率从13.8%增加到27.3%;群体尺度(包括犊牛、育成牛、青年牛、泌乳牛和干乳牛)氮利用效率从14.5%增加到18.2%,磷利用效率从15.8%增加到24.9%;系统尺度(土壤-饲料-奶牛)氮利用效率从11.3%增加到15.8%,磷利用效率从13.3%增加到22.3%。北京市奶牛养殖个体尺度、群体尺度和系统尺度氮利用效率在1985年前减少;而1985年后逐渐增加。个体尺度、群体尺度和系统尺度磷利用效率均不断增加。系统尺度氮总损失从1980年的1 516 t增加到2013年的16 973 t;磷总损失从114 t增加到1 763 t。生产1 kg氮磷产品造成的氮和磷损失均表现出不断减少的趋势。北京市"土壤-饲料-奶牛"生产系统氮磷流动特征发生了很大变化,养分利用效率和总环境损失不断增加。产生这一变化的原因是养殖数量的增加、养殖模式从传统向集约化转变和环保管理措施的完善。因此,调整奶牛养殖从数量型向质量型转变以及提高喂养技术和粪尿管理水平等是提高都市奶牛养殖可持续发展的必要措施。     

豫东平原超高产夏玉米测土配方施肥技术参数研究

为了向豫东平原潮土生态类型区夏玉米超高产栽培提供测土配方施肥技术参数,进行了5个不同氮磷钾肥配施处理田间试验。试验结果表明,夏玉米在12 835.5 kg·hm~(-2)~14 310.0 kg·hm~(-2)的生产水平下,每形成100 kg籽粒产量分别需要吸收氮(N)2.81 kg、磷(P_2O_5)1.25 kg和钾(K_2O)3.10 kg;氮肥、磷肥和钾肥的利用率分别为35%、25%和31%;单位剂量养分夏玉米籽粒增产量(kg·kg~(-1))分别为:氮肥9.7、磷肥16.5、钾肥11.9、氮磷钾肥7.7;土壤有效养分校正系数分别为:氮素1.287 7、磷素1.409 6和钾素0.985 2;无肥区土壤供肥量(kg·hm~(-2))分别为:氮(N)225、磷(P_2O_5)105和钾(K_2O)252;土壤贡献率为64.4%,肥料贡献率为35.6%。     

基于Nufer模型的京津冀农牧系统氮素平衡状况及化学氮肥减施潜力分析

  【目的】   明确京津冀地区农牧系统氮素流动及平衡特征，解析化学氮肥减施潜力，从而为该地区化肥零增长和农业绿色发展提供依据。   【方法】   通过收集文献数据及2017年统计数据，采用Nufer (nutrient flows in food chain, environment and resources use) 模型，以“农田–畜牧”系统为研究对象，量化京津冀地区农牧系统氮素流动特征及利用效率，并针对输入输出平衡施氮和增加畜禽粪便还田量替代化肥两种措施，通过情景分析评估该地区化学氮肥减施潜力。   【结果】   京津冀地区农田系统和畜牧系统氮素输入量分别为296.1万t和133.6万t，农牧系统氮素总体输入量为306.6万t，其中化学氮肥是最大的输入项，占总输入量的62.5%。农田系统、畜牧系统氮素利用率分别为40.6%和25.0%，农牧系统整体氮素利用率为33.8%，农牧系统氮素循环再利用率为55.2%，生产单位氮含量食物产品所需氮素投入量为3.0 kg/kg。在该地区，土壤氮素累积量为51.2万t (占总输入量的16.7%)，环境排放总量为140.4万t (占总输入量的45.8%)。环境排放中，氨挥发 (包括农田和畜禽粪便氨挥发)和畜禽粪便水体排放与堆置为占比最大的两种损失途径，分别占总氮投入量的21.0%和9.5%。氮素土壤累积和畜禽粪便水体排放与堆置为两种最易调控的损失途径。通过输入输出平衡降低氮素土壤累积量，此地区有40%的氮肥减施潜力，此时，农牧系统氮素总投入量为230.0万t，农田和农牧系统氮素利用率分别较当前增加14.1和11.3个百分点；继续优化氮素管理，增加部分畜禽粪便还田量 (减少水体排放与堆置部分) 以替代化肥，则该地区有50%的氮肥减施潜力，且在此状态下，农牧系统氮素总投入量为210.8万t，较当前降低31.2%，农田系统和农牧系统氮素利用率分别增加15.3和15.4个百分点，氮素环境排放量降低36.2%，氮素循环再利用率增加20.0%，食物氮代价降低33.3%。   【结论】   化学氮肥施用量大，农牧分离是京津冀地区农牧系统氮素利用效率低的主要原因。在农牧系统氮素管理中，通过平衡作物生产中的氮素投入，系统氮素投入的减少潜力为40%。如果能进一步合理利用有机资源，增加畜禽粪便还田率，化学氮肥减施的总潜力可达50%，并可提高氮素利用效率，有效降低氮素的环境排放总量。     

小兴安岭典型农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

为了解小兴安岭地区农田生产-畜禽养殖系统氮素投入与利用情况,以伊春市带岭区为研究区域,采用物质流分析方法,分析了2007~2015年该区氮素输入、迁移、转化和输出过程,核算了该地区农田生产与畜禽养殖氮素流动通量、流动效率及环境负荷。结果表明：2007~2015年带岭区农田生产系统与畜禽养殖系统单位面积氮素流动通量均呈上升趋势,且在2007~2012年上升幅度较大；畜禽养殖数量、农作物种植结构是影响带岭区氮素流动通量的重要因素；农田生产系统氮素利用率平均为64%,作物能较有效利用氮素；畜禽养殖系统氮素利用率约为19%,存在着较大提升空间；带岭区环境氮负荷呈现逐年增加趋势,畜禽养殖数量增加过快,粪尿氮素损失是环境氮负荷增加的主要原因。建议加强畜禽养殖科学管理,合理控制养殖规模,提高粪尿利用率,同时尽可能减少化肥氮投入,促进农田生产-畜禽养殖系统向高效、可持续方向发展。     

中国食物链养分流动与管理研究

为寻求食物生产与消费系统中粮食安全、资源高效和环境友好的协调和农业绿色发展途径,研究团队构建了"土壤-作物-畜牧-家庭-环境"(简称食物链系统)研究体系,运用物质流动和养分代谢理论方法创立了养分流动模型,深入研究了该系统养分流动规律及调控机理,经过近十多年系统研究,获得结果如下:(1)提出食物链养分流动金字塔概念模型,创建了食物链系统养分流动模型。通过分析养分在"土壤-作物-畜牧-家庭-环境"系统的行为特征,发现养分从"土壤-作物-畜牧"向"家庭"的流动呈金字塔状,其形状决定了系统生产力、养分效率和环境效应。处于金字塔顶端的"家庭"消费驱动了系统养分流动,决定了养分效率;"土壤-作物-畜牧"位于金字塔底层,支撑顶层"家庭"消费,决定了系统养分通量,也是养分调控的核心。在此基础上,开发了食物系统养分流动模型——UFER,构建了参数体系,实现了国家和区域尺度食物链氮磷流量、利用效率和环境排放的定量分析。(2)揭示了食物链系统氮磷养分流量、利用效率及其资源环境代价的时空变化特征。阐明了我国土壤-作物系统、农牧系统和整个食物链系统氮磷养分流量、养分效率和环境排放的时空分异特征;明确了土壤作物、畜牧和家庭各子系统对整个食物链养分环境排放的贡献;提出了食物氮(磷)代价概念,发现我国食物生产和消费的资源环境代价增速很快,已远远超过发达国家。(3)明确了食物链系统养分流动的驱动因素,阐明了提高养分效率和降低环境排放的调控机理。明确了决定食物链系统养分效率的关键环节,发现城镇化、食物结构变化和畜牧业发展是食物链养分流动加速的主要驱动因子;阐明了增加粮食和饲料进口、优化膳食结构和改善农牧业养分管理技术等对食物链系统优化的效应及作用机制。发现农牧结合和粪尿资源化利用是大幅度减少化肥需求和环境排放的关键途径,是实现农业绿色发展和食物链养分优化管理的重要突破口。     

有机和常规苹果生产环境影响的生命周期评价

本文以我国园艺产业中的重要果品——苹果的生产为研究对象,通过实地调研,采用生命周期评价方法,对山西浮山、陕西白水和甘肃天水等3个代表性地区的有机及常规苹果生产的环境影响进行了研究,以期为我国农业可持续发展和生态文明建设提供科学依据。结果表明,山西浮山的有机苹果生产养分利用效率高于常规苹果,陕西白水和甘肃天水相反。3个地区单位苹果有机生产方式的能源消耗均占常规方式的26%以下,有机生产的能量利用效率高于常规生产。在能源消耗、全球变暖、环境酸化以及富营养化等4类环境影响中,富营养化对环境影响的贡献最大,均占80%以上。有机和常规苹果生产的环境影响按照大小均表现为陕西白水甘肃天水山西浮山。由于山西浮山有机苹果的肥料等投入远低于常规苹果生产,产量相差不大,因而表现为有机苹果的综合环境影响仅为常规苹果的22%;陕西白水和甘肃天水呈现相反的情形,其有机苹果的综合环境影响分别是常规苹果的356%和138%。在高量有机养分投入的前提下,有机农业可以达到和常规农业相当的作物产量,但其代价是较高的负面环境影响和较低的养分和能源利用效率。     

沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤温度、作物产量和 水分利用效率的影响

为寻求半干旱地区垄沟集雨环保的沟覆盖材料,改善土壤水分和温度状况,提高降雨资源利用效率,采用完全随机设计大田试验,以玉米和高粱作为供试作物,以沟无覆盖作为对照,研究垄沟集雨不同沟覆盖方式(无覆盖、液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖)对土壤温度、土壤水分、作物产量、水分利用效率等的影响。结果表明,与沟无覆盖相比,液体地膜和生物可降解地膜覆盖种植玉米的沟中作物全生育期表层(0~25 cm)土壤温度分别提高0.2℃和1.0℃,种植高粱的沟中表层土壤温度分别提高0.2℃和1.1℃,秸秆覆盖种植玉米和高粱的沟中表层土壤温度分别降低1.1℃和1.3℃;液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖0~140 cm土壤贮水量种植玉米分别提高0.4 mm、21.5 mm和8.6 mm,种植高粱分别提高2.3 mm、21.0 mm和10.9 mm。液体地膜覆盖和生物可降解地膜覆盖玉米青贮产量分别提高增加0.4%和10.4%,玉米籽粒产量分别增加1.6%和11.3%,玉米地上生物量分别增加0.7%和7.3%;高粱青贮产量分别增加0.2%和10.9%,高粱籽粒产量分别增加1.1%和11.8%,高粱地上生物量分别增加1.6%和9.4%;秸秆覆盖的玉米青贮产量、玉米籽粒产量、玉米地上生物量、高粱青贮产量、高粱籽粒产量和高粱地上生物量分别减少2.9%、2.2%、1.9%、0.7%、1.4%和1.0%。液体地膜覆盖、秸秆覆盖和生物可降解地膜覆盖种植玉米的水分利用效率分别提高0.9 kg·hm~(-2)·mm-1、0.5 kg·hm~(-2)·mm-1和4.9 kg·hm~(-2)·mm-1,种植高粱分别提高0.3 kg·hm~(-2)·mm-1、0.4 kg·hm~(-2)·mm-1和2.7 kg·hm~(-2)·mm-1。综合分析表明,生物可降解地膜适宜作为半干旱黄土高原区垄沟集雨沟覆盖材料。     

甘肃寒旱农业生产现状及未来研究方向

为了理清对寒旱农业的认识和界定,明确寒旱农业当前的发展态势和未来发展方向,通过调研大量资料,以甘肃省为例,明确了寒旱区的分布及自然特征,探讨了寒旱农业的概念和内涵。从土壤类型及耕地质量水平、作物种植结构及生产水平、机械化水平、土地经营方式、社会化服务水平等方面阐释了寒旱农业现状;从生境因素、土壤因素、区域结构布局、投入水平、技术支撑等方面分析了寒旱农业存在的问题。提出了寒旱农业未来要在绿色覆盖、流域生态、种养循环模式下,充分集成设施化、机械化、智能化、数字化等手段,重点研究绿色覆盖、土壤定向培育、土壤有机质快速提升、智慧化集雨农业、旱作智慧农业决策平台、智能养分产品应用、作物种植制度优化设计等关键技术和策略。     

洱海流域北部农田养分平衡及残留特性研究

为减少农田氮磷流失,改善洱海水质、遏制富营养化发展,以洱海流域北部8个乡（镇）为研究区域,采用现场调查与分析测试相结合的方法研究了洱海流域北部10种典型轮作模式的施肥量、作物养分吸收量、农田养分盈余量以及土壤养分残留状况,对不同轮作模式农田养分平衡及残留特性进行了分析评价。结果表明,水稻-大蒜轮作模式下有机肥和氮肥的投入量显著高于其他模式,水稻-蔬菜作物轮作模式的磷肥投入量显著高于其他模式;不同轮作模式间土壤养分残留差异性以硝态氮最为突出：水稻-大蒜轮作条件下土壤硝态氮残留量达43.4mg.kg-1,明显高于其他轮作模式;10种轮作模式均处于养分盈余状态,以水稻-大蒜轮作模式养分盈余量最大,为1258.8kgN.hm-2和1472.7kgP2O5.hm-2;养分盈余量差异主要凸现在小春季作物上;土壤中易流失的硝态氮、铵态氮和速效磷与氮磷肥的投入量和养分盈余均呈显著相关。表明水稻-大蒜和水稻-蔬菜轮作是洱海流域农田环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控。