气候智慧型农业及其对我国农业发展的启示

每一种农业类型均有其特定的时代意义,并诠释了其所处发展阶段面临的主要挑战与机遇。在全球气候变化大环境下,如何协调温室气体排放与农业生产力之间的关系,以实现减缓气候变化、保障粮食安全、提高农民收入,是本世纪全世界面临的理论与技术难题。在联合国粮食及农业组织的倡导下,气候智慧型农业正成为全球农业发展应对气候变化的新方法。在简述世界气候智慧型农业发展现状和实践的基础上,提出了我国气候智慧型农业健康发展的方向和对策,以期为我国农业应对气候变化,尤其是农业温室气体减排与气候变化公约履约等工作提供参考和借鉴。     

华北地区饲料和畜禽粪便中重金属质量分数调查分析

为加强重金属的源头控制,进一步形成农产品产地有机肥源重金属阻控体系,该文对华北地区畜禽饲料和粪便中重金属质量分数进行采样调查分析,结果表明,华北地区畜禽粪便超标以Cu、Zn为主,Pb、Cr和As次之,Cd、Ni和Hg不超标。各种畜禽粪便以猪粪和肉鸡粪的超标情况最为严重,肉牛粪、蛋鸡粪次之,奶牛粪不超标。猪粪的Cu、Zn超标率分别高达100%、91.67%,肉鸡粪主要以Cr、Cu、Zn污染为主,超标率分别为50%、66.67%和50%,而蛋鸡粪仅有Cu超标,超标率为11.11%。不同畜禽饲料中重金属的超标情况以猪饲料和肉牛饲料最为严重,肉鸡饲料及奶牛饲料次之。按照农业部1224公告对Cu、Zn的标准,猪饲料中Cu、Zn超标率为66.67%、80.00%,肉鸡饲料中Zn超标62.50%;按照饲料卫生标准对Cr、Pb的标准,肉牛中Cr、Pb超标83.33%、66.67%,奶牛饲料中Cr超标60.00%,蛋鸡饲料中Pb超标53.85%,不同畜禽饲料中Cd的质量分数均不超标。畜禽粪便中重金属Cd、Cr、Cu、Zn的质量分数与饲料中重金属质量分数呈极显著正相关(P0.01),Pb、As与饲料中重金属呈显著相关性(P0.05)。该调查研究有助于掌握华北地区重金属饲料-畜禽粪便污染现状,揭示了对于畜禽粪便或有机肥的重金属超标问题应从源头控制。     

玉米秸秆不同预处理木质纤维素去除效果试验研究

针对秸秆中木质纤维素含量高不易被厌氧消化的特性,探索不同预处理方法,提高木质纤维素的降解效果,实现后续高效厌氧消化速率,提高产气速率。结果表明:不同预处理方法均实现了木质纤维素30%以上的去除效果,其中以化学法去除效果最优,最高去除率达到44.9%,同时处理后的厌氧消化产气效果也较优。     

不同土地利用类型下降雨径流重金属Cd的生态风险分析

在强降雨条件下定点采集天津市郊西青区不同土地利用类型下农田降雨径流样品64个,利用商值法对高生态风险的重金属污染物进行了筛选.结果显示,Cr、Ni、Zn、As、Pb 5种重金属潜在的生态风险较小,Cu和Cd潜在生态风险较大,监测点中存在风险的点位百分比分别为70％和44％.根据研究区不同土地利用类型下降雨径流中Cu和Cd的分布状况,分别构建Cu和Cd的概率密度函数,并利用Monte-Carlo技术计算研究区居民点及工矿用地、农用地和林地及园地3种土地利用类型下降雨径流中Cu和Cd造成生态危害的概率,Cu和Cd在居民点及工矿用地的降雨径流中的生态风险最大,造成生态危害的概率分别达到93.89％和49.99％.     

CRISPR/Cas基因编辑系统及其在植物中的研究进展

靶向基因编辑系统是一种研究植物基因功能的工具。其中,CRISPR/Cas基因编辑系统的克隆策略相对简单,成本低廉,因而在生物学界获得了广泛的关注。为了更好地对其在植物中进行研究,笔者介绍了该系统的基本结构特征与作用机理,归纳了在拟南芥、烟草、水稻等植物中对该系统进行的报道,分析了该系统尚需改进的问题如脱靶效应,探讨了多种解决方法,如优化sgRNA序列长度、利用双Cas9切口酶、合成fCas9复合体以及应用RFNs二聚体等,以降低脱靶效应。     

山东寿光设施菜地土壤-农产品邻苯二甲酸酯(PAEs)污染特征调查

为探究寿光设施菜地PAEs污染分布特征及在农产品中的富集状况,采集了寿光某镇0~8年棚龄共16个大棚的设施菜地土壤和农产品,采用加速溶剂萃取-高效液相色谱串联质谱技术(LC-MS/MS),对土壤-农产品(黄瓜)中PAEs含量进行了分析,结果显示:在调查的大棚中,土壤中6种优先控制的PAEs总量(∑PAEs)范围为0.453~1.615 mg·kg~(-1),均值±标准差为1.197±0.361mg·kg~(-1)。以邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)和邻苯二甲酸正二丁酯(DBP)为主,其中DEHP占∑PAEs含量的45%~77%,DBP占17%~44%。参照美国优先控制PAEs化合物的控制标准,100%的土壤样品DBP含量超过控制标准,52%的土壤样品DMP含量超过控制标准,表明调查设施菜地土壤已存在一定程度PAEs污染风险。随着种植年限(棚龄)的增长,土壤∑PAEs并非呈现线性增长态势,5年棚龄的大棚土壤∑PAEs含量最高,5年后含量稍许下降,变化比较平稳。∑PAEs与DBP、DEHP、有机质、CEC含量之间存在显著的正相关,与p H之间存在显著的负相关性。调查的农产品(黄瓜)中∑PAEs含量为0.42~1.62 mg·kg~(-1),平均为1.09 mg·kg~(-1),平均富集系数为1.02,以DEHP和DBP为主,两者合计共占PAEs总量的53%~97%。调查的农产品中PAEs含量及各组分含量均低于美国和欧洲的建议摄入标准。     

农田镉砷污染防控与作物安全种植技术探讨

文章综述了农田镉、砷污染现状、环境风险及其来源,阻控作物镉、砷吸收的关键技术环节,包括农业投入品控制、水分管理、土壤钝化调控、叶面调理、低吸收作物品种选择与替代种植、秸秆移除削减等。结合"土十条",提出镉、砷污染农田作物安全种植的几点思考:一是建立基于耕地-农产品污染等级的安全种植技术体系;二是采取集成农艺措施进行综合防控,重点提出作物安全种植VIRL(Variety-Input and Irrigation-Root zone and Removal of straw-Leaf blade)技术模式。该模式将源头预防(农业投入)、过程阻控(作物本身镉、砷吸收特性,影响作物地下部与地上部镉、砷吸收的各个环节)、末端治理(秸秆移除修复)高度统一起来,然后根据耕地-农产品污染等级,采取或紧或松的关键(联合)技术调控,实现镉、砷污染农田的安全种植;三是对镉、砷复合污染农田同步防控问题进行了探讨和展望。     

地膜残留污染防控技术现状及发展趋势

地膜已成为我国农业生产的重要物资之一,地膜覆盖已广泛应用到全国,尤其是北方干旱、半干旱和南方的高山冷凉地区,且呈现持续增长的态势,2015年地膜用量达145.5万t,覆盖面积达1 831.8万hm~2。地膜覆盖技术对保障中国食物安全供给做出了重大贡献,但是,随着地膜投入量和使用年限不断增加,大量农膜残留在土壤中,不但严重影响了农业生产的持续进行,而且对农业环境安全与健康构成了巨大威胁。通过分析生物降解地膜替代、一膜两(多)用、机械化地膜回收等地膜残留污染防控关键技术的现状,提出未来应对地膜残留污染的技术措施和策略,为地膜覆盖技术合理应用和残膜污染防控提供科学依据。     

现代生态梨园生产技术

近年来,重庆市围绕农业面源污染控制,利用梨树生产、生态的双重功能,通过对生产生态功能的统筹规划和合理配置,总结出梨园林下生草栽培,肥水一体化灌溉,配套水土流失防控工程和蓄水工程,有机无机肥相结合,废弃物综合循环利用,生物物理防控和挑治结合控制病虫害等技术措施,制订了《现代生态梨园生产技术》规程,生态特点明显,可在全国相关区域示范推广。     

固态厌氧消化过程中有机质、有机酸和产气量空间异质性

研究反应器内发酵物料中有机质、有机酸和产气量在反应器中的空间差异对于有效提高混合物料的厌氧产气效率具有关键作用。该文以猪粪和秸秆混合物料为发酵原料,接种活性污泥,采用中温（35℃）筒式两相厌氧发酵工艺,对混合固态物料厌氧消化过程中不同区域料液的有机质、有机酸和产气速率进行监测,并主要分析其纵向的空间异质性变化。结果表明：固态厌氧发酵过程中,TS、VS、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸的质量分数随着物料距反应器底面高度的增加而增大,越接近料液顶端,纵向差异越强,反之浓度降低越快,这5种关键物质在料液底部浓度较为均一,异质性明显降低;产气速率和单位VS累计产气量随着物料距反应器底面高度的增大而增加,皆为底层最低而顶层最高;反应过程中存在核心厌氧区,厌氧系统累计产气量和料液高度具有明显的幂增函数（R2=0.9754）关系,该研究为固态厌氧高效发酵提供了数据参考。