中国北方典型地区农用地膜污染现状调查及其防治对策

通过对我国北方典型地区的调查,初步探索了该地区土壤农膜残留量和残膜特征.研究表明,河北省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田的农膜土壤残留量平均分别为5.629、7.369和2.822 kg·hm-2,黑龙江省典型地区温室大棚、蔬菜田和作物田残留量平均分别为4.169、3.682和2.430 kg·hm-2,各采样点之间存在着较大差异,但普遍较高,均明显高于未使用农膜的对照土壤.两地区之间除作物田的土壤农膜残留量没有明显差异外,河北地区其他两类土壤中的农膜残留量水平明显高于黑龙江地区,这种差异与各地区在农事活动及农膜使用上的差异具有一定的相关性.上述两地区土壤中残留农膜尺寸基本一致,主要集中在10～15 cm之间.该文针对我国目前农膜使用情况及其污染现状,提出了相应的防治对策.     

施肥对青岛市设施蔬菜产量、净产值及土壤环境的影响

为进一步提高设施蔬菜的施肥效率, 减少肥料成本和对环境的污染, 对青岛市设施蔬菜施肥状况及其对产量、净产值和土壤环境的影响进行了研究。结果表明, 设施黄瓜和番茄氮、磷、钾肥施用均明显过量。黄瓜N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 841.5 kg·hm^-2、864.0 kg·hm^-2和1 978.7 kg·hm^-2, 番茄N、P₂O₅、K₂O年施用量分别为1 436.7 kg·hm^-2、833.6 kg·hm^-2和1 643.7 kg·hm^-2。施肥中有机/无机肥料养分比例较为合理, 重视了有机肥的施用。年度施用N、P₂O₅、K₂O量及其总量对年度蔬菜产量、净产值有明显影响, 存在着线性方程关系。随着年度施氮量的增加, 土壤NO₃^--N含量明显增加, 31.4%的农户设施蔬菜田土壤NO₃^--N含量居高和较高水平。土壤速效磷含量随年度施磷量的增加而增加, 74.3%的农户设施蔬菜田土壤速效磷为高水平。68.6%的农户设施蔬菜田土壤为酸性和微酸性, 有向酸性发展的趋势。生产中应适量减少氮、磷和钾肥投入, 推广测土配方施肥、水肥一体化、秸秆生物处理等技术, 促进青岛市设施蔬菜生产的可持续发展。     

不同灌溉处理下冬小麦水平衡与灌溉增产效率研究

水资源是华北平原冬小麦、夏玉米种植区最重要的生产制约因素, 农业水资源高效利用具有重大的社会需要。通过设置冬小麦不同灌溉处理, 分析了各处理的水分平衡、产量和灌溉增产效率。结果显示: 1)不同灌溉处理具有不同的水分平衡过程, 雨养农田、充分灌溉处理、返青水胁迫处理、拔节抽穗水胁迫处理和灌浆水胁迫处理的蒸散量分别为251±58 mm、482±48 mm、352±44 mm、388±22 mm 和324±53 mm; 2)灌溉量对于小麦产量的增加具有明显的正效应, 拔节-抽穗水胁迫对作物产量有较大影响, 灌浆水胁迫和返青水胁迫均没有对小麦产量造成明显影响; 雨养农业的经济产量为2 950±635 kg·hm^-2, 充分灌溉下的经济产量约为5 994±994 kg·hm^-2; 冬小麦返青期、拔节抽穗期、灌浆期施加适度的水分胁迫, 产量分别为5 163±885kg·hm^-2、5 047±1 180 kg·hm^-2、5 249±975 kg·hm^-2, 与充分灌溉相比, 没有明显的产量下降; 3)小麦的灌溉增产效率存在明显的年际差异, 在丰水年或特丰水年, 灌溉增产效率为1.9 kg·m^-3, 在枯水年为0.4 kg·m^-3, 平水年为1.6 kg·m^-3。     

华北山前平原农田土壤硝态氮淋失与调控研究

本文依托中国科学院栾城农业生态系统试验站小麦-玉米一年两熟长期定位试验, 应用土钻取土和土壤溶液取样器取水的方法, 研究了不同农田管理措施下土壤硝态氮的累积变化, 计算了不同氮肥处理通过根系吸收层的硝态氮淋失通量。结果表明, 小麦-玉米生长季土壤硝态氮累积量和淋失量随着施氮量的增加显著增加, 相同氮肥水平下增施磷、钾肥增加了作物的收获氮量, 施磷肥增加的作物收获氮量最高可达123kg·hm^-2·a^-1, 施钾肥增加的作物收获氮量最高为31 kg·hm^-2·a^-1。不同灌溉水平下0~400 cm 土体累积硝态氮随着灌溉量的增加而降低, 控制灌溉(小麦季不灌水, 玉米季灌溉1 水)、非充分灌溉(小麦季灌溉2~3 水, 玉米季按需灌溉)、充分灌溉(小麦季灌溉4~5 水, 玉米季按需灌溉)各处理剖面累积硝态氮量分别为1 698 kg·hm^-2、1148 kg·hm^-2 和961 kg·hm^-2。与非充分灌溉和充分灌溉处理相比, 控制灌溉在100~200 cm 土层硝态氮累积量显著高于其他层次, 2003~2005 年间控制灌溉剖面增加的硝态氮量占施肥总量的23%; 非充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的22%; 充分灌溉处理剖面增加的硝态氮量占施肥总量的47%。免耕措施降低了作物产量, 影响土壤水的运移, 增加了硝态氮的淋失风险。根据作物所需降低氮素投入(N 200 kg·hm^-2·a^-1), 增施磷、钾肥, 控制灌溉量是减少华北山前平原地区硝态氮淋失, 保护地下水的有效措施。     

农用地膜残留对土壤氮素运移及烤烟根系生长的影响

为了揭示不同残膜量对土壤硝态氮和铵态氮运移及烤烟根系生长的影响，设置 0（CK）、450 kg·hm^-2（T1）、900 kg·hm^-2（T2）以及1 350 kg·hm^-2（T3）四个残膜梯度，进行土柱淋溶试验和盆栽试验，测定土壤硝态氮和铵态氮含量以及烤烟根长、根表面积、根体积、平均根系直径、根尖数和干物质累积量等指标。结果表明，地膜残留对土壤养分运动产生阻滞作用，硝态氮和铵态氮的迁移明显减弱；随着残膜量的增加，烤烟根长、根表面积、根体积等根系形态参数逐渐降低，根系生长受到抑制。当残膜量高于900 kg·hm^-2时，对烤烟根部和地上部生长产生明显影响。因此，地膜残留会明显阻碍土壤养分的运移并制约烤烟的生长发育。     

农业生态系统养分循环再利用作物产量增益的地理分异

根据3个地点中长期田间试验联网比较研究发现，保持养分循环再利用可明显减少作物产量的年际波动，使作物具有较好的产量稳定性。农业生态系统养分循环再利用的产量增益与化肥施用和所处气候区的热量因素有关。在无化肥的前提下，保持80％循环率养分循环再利用的平均粮食增产量从北向南分别是：海伦262 kg·hm^-2(14年平均)，沈阳956 kg·hm^-2(12年平均)，桃源3 063 kg·hm^-2(11年平均)；在施用N、P化肥基础上保持养分循环再利用     

秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济 环境效益的影响

基于2009-2011年田间试验, 研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化, 计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO₂的释放量, 并以此比较了处理间的经济 环境效益值。试验包括4个处理: 无覆盖对照(CK)、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₉₀₀₀)、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖(M₄₅₀₀)和夏闲期秸秆覆盖(SF)。结果表明: 冬小麦生育期内土壤CO₂累积释放量在处理间无显著差异, 但第1年生育期为14.92~17.43 t(CO₂)·hm^-2, 显著高于第2年[12.95~13.69 t(CO₂)·hm ^-2](P<0.05), 处理和年份的交互作用不显著。与CK(产量5.03 t·hm^-2)相比, 秸秆覆盖降低了作物产量, 其中M₉₀₀₀ (4.71 t·hm^-2)与CK差异显著。经济 环境效益值计算结果显示, 冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96~3.16 kg CO₂, 处理间无显著差异。从各处理平均值看, 小麦产量以及经济 环境效益值均存在显著的年际差异, 降水偏少的第1年度作物产量(4.60~4.98 t·hm^-2)显著低于降水相对丰富的第2年度(4.50~5.47 t·hm^-2), 但经济 环境效益值(3.03~3.69 kg·kg 1、2.45~2.88 kg·kg^-1)结果相反。处理和年份对作物产量和经济 环境效益值具有显著的交互影响, 在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量, M₉₀₀₀处理具有最优的经济 环境效益; 而在丰水年份, 秸秆覆盖导致产量显著下降, CK具有更好的经济 环境效益。     

太湖地区稻麦轮作体系下秸秆还田配施氮肥对水稻产量及经济效益的影响

秸秆还田与配施化肥是未来农业持续发展的方向。为明确秸秆还田条件下获得较高产量和最佳经济效益的氮肥用量, 研究设计了秸秆全量(6 t·hm^-2)还田条件下N0、N1、N2、N3 和N4 5 个氮肥用量的田间试验(肥料N 用量分别为0、120 kg·hm^-2、180 kg·hm^-2、240 kg·hm^-2、300 kg·hm^-2)。两年试验结果表明: 秸秆还田条件下水稻产量随着氮肥用量的增加呈先增加后降低的趋势, 2007 年、2008 年水稻最高产量分别为8 543 kg·hm^-2、7 772 kg·hm^-2, 施氮处理比无氮处理(N0)分别增产9.6%~19.4%、13.0%~17.8%; 当氮肥用量达300 kg·hm^-2 时, 边际产量、氮肥农学利用率、结实率、千粒重、新增纯收益率以及边际成本报酬率均显著低于其余处理(N0~N3), 其中2008 年上述各指标值分别为-4.5 kg·kg^-1、3.0 kg·kg^-1(N)、69.9%、25.1 g、0.91%、1.03 元·元^-1。由水稻产量、经济效益与氮肥用量拟合方程求得最大经济收益时的氮肥用量为218~223kg·hm^-2, 水稻产量和经济收益分别为7 686~8 295 kg·hm^-2 和7 413~8 607 元·hm^-2。因此, 秸秆还田条件下合理配施氮肥, 不仅可以获得最佳经济收益, 还可以获得较高水稻产量和氮肥利用率。     

干旱胁迫对河西走廊边缘绿洲甜高粱产量、品质和水分利用效率的影响

为研究能源作物甜高粱在干旱区不同土壤水分条件下的生产力和水分利用状况, 在甘肃河西走廊边缘绿洲区, 对3 种土壤水分(正常水分、中度干旱和重度干旱)条件下甜高粱产量、品质和水分利用效率进行分析。结果表明: 中度干旱胁迫下甜高粱茎秆和整个地上部生物产量最高, 其鲜重分别为77.3 t·hm^-2 和101.1 t·hm^-2, 干重分别为27.6 t·hm^-2 和34.9 t·hm^-2。3 种土壤水分条件下茎秆汁液锤度分别为21.9%(正常水分)、22.1%(中度干旱)和22.4%(重度干旱), 但差异不显著。中度干旱胁迫下甜高粱的水分利用效率最高, 为4.72 kg·m^-3。说明适度的土壤水分亏缺, 不仅有利于甜高粱生产力和品质的提高, 而且更有利于节约水资源。     

夏季休牧对高寒矮嵩草草甸温室气体排放的影响

以高寒矮嵩草草甸为研究对象，利用密闭箱－气相色谱法，对夏季休牧8a的围栏草地(休牧草地)和全年放牧的草地(放牧草地)的温室气体排放通量、土壤特性和生物量进行了对比研究。结果表明：与放牧草地相比，休牧草地植被盖度较之高41％，单位面积生物量较之高53％。同时，土壤特性也有较大不同；休牧草地的植被－土壤系统CO₂排放通量比放牧草地低20.7％，测定期间两者CO₂排放通量以每天每公顷排放C的质量计分别为30.7和38.7 kg·(hm²·d)^-1；试验期间高寒矮嵩草草甸植被－土壤系统是大气CH₄的弱汇，休牧后草地土壤对CH₄的吸收能力增强，休牧和放牧草地CH₄的平均吸收强度分别为28.1和21.9 g·(hm²·d)^-1；休牧草地土壤N₂O排放通量比放牧草地低，两者排放通量分别为4.5和7.6 g·(hm²·d)^-1。可见，夏季休牧措施降低了草地对大气中温室气体浓度增加的贡献。     

新型气吸式精量铺膜播种机的试验研究

一种新型气吸式精量铺膜播种机集地膜覆盖、深施化肥、膜上单粒精密播种三项先进的农业技术于一体，一次性完成整形开沟、深施化肥、铺膜、膜上成穴点播、膜边及种孔覆土等多项作业工序。适于播种出芽率较高的良种玉米、棉花及豆类等大田作物。文章就该机的结构、工作原理及设计的理论依据进行讨论。     

草纤维膜与塑料地膜覆盖农田的生态效应比较

根据多年定位试验资料，讨论了一种新型的农田覆盖材料──草纤维膜，覆盖农田对土壤理化性质、土壤温度、土壤水分状况以及作物生长发育的影响，并与塑料地膜覆盖农田的生态效应进行了比较。结果表明，草纤维膜与塑料地膜覆盖具有改善土壤结构，增强作物对土壤肥料的有效利用，改善作物生长的土壤温度状况，减少土壤无效蒸发和提高水分利用效率的作用。与塑料地膜相比，草纤维膜覆盖没有污染土壤的副效应，因此是解决我国北方旱农地区“旱”与“薄”问题的有效方法。     

地膜覆盖对农作物产量的影响

综合考虑地膜覆盖技术对农作物产量的正面效应和地膜残留对农作物产量的负面影响,构建了地膜覆盖技术对农作物产量影响的评价模型,并以湖北省为例进行了评价。结果表明,湖北省在使用地膜覆盖技术36a后,残膜所造成的农作物减产率将大于由地膜覆盖技术引起的农作物增产率,残膜对农作物产量的负效应再持续16a则可以抵消由于地膜覆盖增温保墒使农作物增加的全部产量。由此可见,从长远来看,在现有残膜回收技术条件下使用地膜覆盖技术是不经济的。     

渭北旱塬小麦不同栽培模式对土壤硝态氮残留的影响

在陕西渭北旱塬进行了4年田间小麦试验,研究了旱地不同栽培模式、施氮量和种植密度对土壤硝态氮残留累积的影响。结果表明,种植小麦4年后,0-200 cm土壤剖面中残留硝态氮为29.87~462.59 kg/hm2,且主要积累在80-160 cm土层,土壤氮库不仅明显,且残留比前3年土壤剖面显著下移(前3年主要累积在100 cm),差异达显著和极显著水平;不同栽培模式和种植密度0-200 cm土层硝态氮残留累积规律及其小麦籽粒吸氮量基本相似,排序均为:地膜覆盖>常规种植>秸秆覆盖>垄沟种植;随施氮量的增加土壤硝态氮残留量也相应增加,N0处理0-200 cm土壤平均硝态氮残留量为57.69 kg/hm2,N120处理平均为97.04 kg/hm2,虽然高于无氮处理,但两者差异未达到显著水平,N240处理平均为355.43 kg/hm2,比前者增加的幅度更大,其差异达到极显著水平。因施氮肥而增加的土壤硝态氮残留量为14.9~401.18 kg/hm2,平均占4年施氮量的19.59%,其中地膜覆盖占26.07%,常规种植占20.98%,秸秆覆盖占17.46%,垄沟种植种植占13.87%。     

滚筒式残膜回收机的性能试验研究

针对“11SM-1.5型滚筒式残膜回收机”核心工作参数匹配不合理,机具在作业时,常常由于使用者操作方式与水平存在差异,影响残膜回收的总体拾膜性能,进而降低残膜拾净率.滚筒式残膜回收机是一种以弧线往复式挑膜装置为核心部件的典型残膜回收机具,该研究根据滚筒式残膜回收机的结构和工作原理,分析弧线往复式挑膜装置的挑膜齿尖运动轨迹特点,确定影响机具性能的主要因子为挑膜装置转速、机具前进速度和挑膜齿入土深度,采用正交试验分析法进行田间试验,分析不同参数配比对残膜拾净率的影响,得出各因素的影响显著性及主次顺序.综合考虑挑膜装置各项指标,选择最优的水平组合,获取机具的最佳工作参数匹配,即:挑膜装置转速45 r/min、机具工作速度4km/h和挑膜齿入土深度35 mm时,残膜拾净率为88.2％,达到残膜回收机设计标准,比目前成熟的秸秆还田联合式残膜回收机的官方测定捡拾率高6.2个百分点,为机具优化设计提供数据参考,进而指导实际生产.     

Soil Salinity Dynamics under Drip Irrigation and Mulch Film and Their Effects on Cotton Root Length

A field experiment based on a monolith method using flooding irrigation under mulch film (FI) as a control was conducted to investigate soil salinity dynamics under drip irrigation with mulch film (DI) and its effects on cotton root length. The average soil salinity increased with duration of irrigation, but salt distribution in the soil profile was uneven and showed strong accumulation in the soil between adjacent mulch films. With advancing growth of cotton plants, the area of salt accumulation gradually expanded, especially from 110 to 125 days after sowing (DAS), when salinity distinctly increased in the 0- to 40-cm soil depth and at distances 30–70 cm from drip lines; the electrical conductivity (EC) under DI in all soil samples was at least 3 mS cm^?1 and in some cases exceeded 5 mS cm^?1. Root length declined significantly by 18.1% from 110 to 125 DAS under DI. The soil area showing the greatest decline in root length under DI coincided with the main site of salt accumulation. Correlation analysis of soil EC and root length density indicated the root length declined when soil salt content exceeded 2.8 mS cm^?1. However, under FI salt accumulation barely exceeded 2.8 mS cm^?1 and no reduction in root length was observed. The results indicated that the main reason for decreased root length in cotton under DI was localized accumulation of salinity.     

生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响

可降解地膜是解决常规塑料地膜引起的白色污染的有效途径。通过试验研究了生物降解膜自然降解过程及其对玉米生长的影响。研究结果表明：（1）生物降解膜降解60和100d后的降解率分别为1.26%和1.91%,而且降解率随着时间的延长而增加;（2）生物地膜在降解前与普通地膜在提高土壤温度方面有着一致的效果,其增温效应与普通膜没有明显的差异;（3）较CK处理,覆盖生物膜时玉米穗上叶、穗位叶和穗下叶叶面积分别增加了10.83%,9.38%和7.94%,可以促进玉米的生长发育进程;（4）生物膜具有极显著的增产作用,比CK处理增产18.7%,但增产效果与普通膜之间差异不显著。     

不同土壤水分处理对膜上灌春小麦土壤温度的影响

依据膜上灌春小麦大田试验资料,研究了地膜覆盖和露地处理不同土壤水分亏缺水平对土壤温度变化特征的影响.结果表明:不同土壤水分处理对土壤温度的影响差异较大,覆膜重度水分亏缺处理土壤温度在全生育期始终较高,日最高土壤温度较露地丰水处理高9.8℃,而覆膜丰水、轻度与中度水分亏缺处理日最高土壤温度依次较露地丰水高6.4℃、4.6℃和1.7℃;受不同因素影响,三叶期和灌浆期各处理间土壤温度差异较大,日变幅分别在2.1～11.4℃和2.4～13.5℃之间;在不同土层中,各处理土壤温度变化幅度大致沿深度递减,0 cm土壤温度日变幅最大,为34.6～40.9℃,25 cm处土壤温度日变幅最小,为3.0～3.5℃,0～5 cm处除覆膜轻度和中度处理之间无显著性差异,其余各处理均达到极显著差异.试验结果将对膜上灌春小麦土壤温度调控及制定合理的灌溉制度提供理论依据.     

新疆膜下滴灌棉花早衰的根系生长发育特征

【目的】 膜下滴灌 (drip irrigation under mulch film, DI) 技术由于其高效节水的特点在新疆大面积推广使用,然而近期发现应用滴灌技术进行灌溉的作物根系出现了早衰,影响了地上部生长及产量的形成。本研究探讨了目前膜下滴灌技术体系棉花根系生长发育、空间分布的动态变化规律及地上部响应。 【方法】 采用田间试验方法,设置膜下滴灌、漫灌 (flood irrigation under mulch film, FI,对照) 两处理,采用 Monolith 法分 7 次采集根系,DT-Scan 软件测定根系长度,分析不同生育时期棉花根系在土壤空间中的变化特征,同时采集地上部样品并分器官测定干物质量。 【结果】 滴灌棉花根系表现出明显的浅层分布趋势:从播种后 96 d 开始,距地表 10 cm 范围内的根系长度明显大于漫灌处理,而 30—60 cm 土层则正好相反;在播种后 65～96 d 内,滴灌棉花根长增加速率明显低于漫灌;棉花生长发育后期 (播种后 125～160 d),滴灌处理棉花根系显著衰退,且主要集中在 0—40 cm 深度、距滴灌带 30—70 cm 土体范围内,播种后 160 d 与 125 d 相比,0—10 cm 土层下降了 13.8%,而 10—40 cm 衰退幅度更大 (22%),与此同时,漫灌处理除 0—10 cm 土层根长有所下降外 (7.7%),10 cm 以下依然保持增长状态 (10—40 cm 及 40—60 cm 层分别增加了 5.5% 与 10.2%);播种后 125 d,滴灌棉花地上部生长量明显高于漫灌,而根系正好相反,其冠根比较漫灌高,而在播种后 160 d 剧烈下降 (地上部叶片及蕾、铃的大量脱落所致 )。 【结论】 膜下滴灌棉花根系由于浅层分布,根系体积小,而地上部生物量过大,导致其在生长发育后期快速衰退。今后应研究适宜的水肥调控措施,以构建更早、更深的根系系统,控制生殖生长期内棉花的营养生长,实现膜下滴灌棉花的高产稳产。