微藻多糖及其衍生物在农业领域的研究进展

微藻是单细胞光合生物,具有光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短等特点。微藻多糖是广泛存在于微藻中的一种天然大分子物质,不仅能够促进作物生长,提高作物抗逆性,还可以改善土壤理化性质,调节土壤微生物群落,是植物生物刺激剂的潜在来源。然而,微藻多糖在农业领域并未得到广泛的应用和开发。本文就微藻多糖的合成途径、生化组成、促生和抗逆作用机理及其对土壤改善作用等方面内容进行了综述,以期为微藻多糖的规模化制备及农业应用提供一定的科学理论依据。     

生物肥料与生物农药产业现状不容乐观

1生物肥料：研发模式仍较为传统 生物肥料在我国开发利用较早,其在改善作物品质、降低成本、提高产量、减少环境污染、改善土壤性质方面具有重要作用。通过多年的研究积累。我国在固氮、分解土壤有机物质和难溶性矿物、抗病与刺激作物生长、根系共生菌等领域相继开发出微生物土壤接种剂、肥田灵复合生物肥、微生物叶面增效剂、解磷、溶磷、解钾、促生磷、联合固氮细菌等一批生物肥料产品。     

微生物制剂促进植物生长机理的研究进展

微生物制剂应用于农业生产,能促进植物生长,且无环境污染,因此被广泛开发用作生物肥料,生防制剂及作物和土壤中残留化学物质的降解剂。但是,对微生物制剂促进植物生长的机理研究不多,在一定程度上阻碍了微生物制剂的发展和正确使用。这样,微生物制剂促进植物生长的机理及相关研究就成为迫切需要解决的问题。本文主要阐述了微生物制剂直接和间接促进植物生长的机理研究进展。     

聚-γ- 谷氨酸在农业中的应用及展望

聚-γ- 谷氨酸(γ-PGA)是一种主要由微生物生产的胞外高分子聚酰胺,仅由谷氨酸单体组成,具有阴离子特性、离子吸附性、螯合性、吸水性、生物可降解性和生物兼容性。在农业生产中用作肥料增效剂,能显著地促进作物生长、增加作物产量和提高肥料利用率,具有显著的增产节肥效应。γ-PGA 具备完全生物可降解性和生物兼容性,相较于其它肥料增效剂具有突出的生态和环保优势,未来在农业生产中具有广阔的应用前景。理解其增产节肥作用机制是应用和推广γ-PGA 新型肥料的理论基础,为进一步扩大和加深γ-PGA 在肥料产业和农业中的效果和贡献,未来应着重从土壤养分转化、植物营养和植物生理角度开展其增产节肥作用机制。同时,开展其对不同化肥的增效效果研究是靶向开发与应用新型聚氨酸肥料的理论基础和科学支撑。     

固氮蓝藻的农业应用研究进展

作为可固氮固碳的自养光合微生物,固氮蓝藻是一种非常重要的微生物资源。关于固氮蓝藻在农业生产上的应用始于1939年印度首次报道用固氮蓝藻肥田,之后一段时期虽然受到国际广泛关注,但最终并未实现规模化推广应用。究其原因既与化肥在世界范围内的大规模使用有关,也与自身技术相对复杂、成本高和可靠性低有关。对于前者虽然化肥的农业增产作用巨大,但其对农业自身和生态环境的负面影响日益凸显。而对于后者,新的固氮蓝藻规模化生产技术和新的接种技术的发展正在逐步消除这些缺陷。在当前国家要求农业"减量化"和"低碳化"发展的背景下,固氮蓝藻作为生态环保的生物肥料可能迎来新的发展契机。同时,除了作为生物肥料,近年来国内外的研究表明固氮蓝藻具有多重农业应用价值,可能在作物生长调节剂和生物农药开发、农业环境污染防治和农业生态环境保护等方面发挥作用。因此,本文就国内外近5年(2013—2017年)关于固氮蓝藻的农业应用进展进行了全面综述,并就存在的问题和今后的发展方向做了展望。今后固氮蓝藻作物生长调节方面需深入研究藻激素的代谢和调控机制,藻接种技术方面需深入研究生物膜中藻类和其他微生物的互作关系,抗病虫害方面需要进行更多的田间试验以评估其实际应用效果并阐明抗性机制,降解有机农药方面需深入研究降解关键酶、降解途径和大田应用技术,生态环境保护方面需评估固氮蓝藻抗旱抗盐碱实际应用效果并阐明其机理。     

环境材料在农业生产及其环境治理中的应用

环境材料是具有最低环境负荷、最大使用功能的人类所需材料,近年在农业生产及其环境治理中的应用受到重视。在农业生产中,环境材料主要为改善土壤微生态和促进作物生长的环境材料,以及环境友好型的化肥、农药和地膜等新型农资材料;在农业环境治理中,主要为生态破坏和农业环境污染的治理材料。本文就环境材料内涵及其在农业生产和环境治理等方面的研究和应用进行分析,包括农业抗旱节水、土壤重金属污染治理和盐碱地土壤改良等3个方面。(1)环境材料在农业抗旱节水中的应用主要是土壤保水剂和作物叶面抗蒸腾剂。土壤保水剂作用机理包括自身吸水、保水和释水原理、促进土壤改良和保持原理、提高肥料和农药等农化产品利用效率原理、调节植物生理节水效应原理,其合成技术研究比较成熟,但还需加强应用技术研究;作物叶面抗蒸腾剂取得一些进展,但仍处试验阶段,仅黄腐酸类产品应用较快;(2)环境材料在土壤重金属污染治理中的应用研究广泛,生物修复和化学固化修复技术进展较快,但对环境材料修复重金属污染土壤的潜在风险研究不足;(3)环境材料在改良盐碱地中的应用主要是加钙环境材料(石膏)和加酸环境材料(腐植酸),这些环境材料与聚丙烯酰胺(PAM)结合效果较好。此外,本文指出了环境材料在农业生产及其环境治理中应加强的研究方向:一是应加强新型环境材料的研发;二是加强环境材料的应用基础研究与应用效果评价;三是加强环境材料与生物技术和农业工程技术的结合。     

耕作制对土壤肥力的影响

土壤是农业生产的基础,没有肥沃的土壤就很难获得稳定的农业生产,就没有争取更高产量的物质条件。土壤之所以能够为农业生产提供物质条件,其原因就在于土壤具有肥力。土壤肥力是指土壤从营养条件和环境条件来供应和协调作物生长的能力,它是辨别土壤肥沃和瘦瘾的标准。用养得当,可使土壤肥力上升,如果用和养的矛盾处理不当,就会使土壤肥力衰退。     

作物生长模型的应用研究进展

作物生长模型不仅能够进行单点尺度上作物生长发育的动态模拟,而且能够从系统角度评价作物生长状态与环境要素的关系。本文通过梳理当前作物生长模型应用的诸多研究成果,剖析模型在气候变化对农业生产影响研究、作物生长模型区域应用中的关键问题,总结了当前以作物生长模型为核心的农业决策支持系统开发的研究情况,意在促进作物生长模型在生态、农业、区域气候资源和气候变化等研究中更广泛地应用。结果表明,作物生长模型在国内外的研究与应用广泛而深入,在气候变化背景下,应用作物生长模型进行历史时期气候条件和农业气象灾害对作物生产状况和产量的影响研究已相当广泛且相对成熟。利用全球气候模式（GCM）或区域气候模式（RCM）构建未来气候变化情景,再与作物生长模型耦合已发展成为评估未来气候变化对农业生产影响的重要手段。通过集成与整合多作物生长模型、多气候模式集合模拟、优化气候模拟数据订正方法可有效降低气候变化对农业生产影响评估的不确定性。遥感数据同化技术能够将站点模型运用到区域尺度上评价不同环境因子对农业生产的影响,拓宽了作物生长模型的应用尺度范围并有效提高作物产量估算的精度。以作物生长模型为核心的农业决策支持系统的研究与应用越来越多元化,是辅助农业生产管理和决策的重要工具。然而,由于作物生态系统的复杂性,作物生长模型模拟结果仍存在很大的不确定性,今后对作物生长机理及过程间耦合机制的探索还需加强,以便进一步完善和改进模型,促进作物生长模型更广泛地应用。     

基于减少土壤硝态氮淋失的作物搭配种植模式研究进展

农业生产中为获得较高作物产量而投入大量的化学肥料,同时不合理的田间管理措施使硝态氮在土壤中大量累积,增加了淋溶风险。不同作物搭配生长及种植模式在协同提高作物产量、充分利用光热资源、提高集约化生产能力方面是一种有效的栽培措施,同时在高效利用土壤养分、改善生态环境、降低硝态氮污染方面具有很大潜力。本文从不同类型作物搭配生长及不同种植模式(设施蔬菜与填闲作物、粮食作物与经济作物、粮食作物与粮食作物、粮食作物与露地蔬菜、蔬菜与蔬菜)方面综述了高效利用土壤氮素、降低土壤硝态氮累积与淋失的效果,并根据不同类型作物特点进行了机理上的解释。文末以搭配作物根系为突破点对作物种植模式进行了研究展望。     

土壤的酸碱性

土壤酸碱性是土壤的一个重要特性,也是影响土壤肥力的一个重要因素。它一方面引起土壤一些性质的变化;另方面直接影响作物的生长。一般作物在中性、弱酸性、弱碱性土壤中生长最适宜,过酸过碱都会影响作物的生长。