绿色智能肥料：矿产资源养分全量利用的创新思路与产业化途径

肥料是工农业绿色发展的纽带,是支撑绿色转型发展的重要物质。新时期我国工业和农业绿色发展均面临着生产环境代价大、资源利用效率低等重大挑战,尤其是肥料生产过程中产生了大量的养分资源无法实现高效利用。为更好解决工农业发展所面临的关键问题,本文提出了矿产资源养分全量利用思路与产业化途径,着重介绍了矿产资源养分全量利用的基本概念与内涵、利用策略和产业化途径,以期为工农交叉融合创新的绿色智能肥料产业发展提供解决方案,促进科技创新解决产业关键问题,为创新绿色智能肥料与推动化肥产业绿色转型升级提供战略支撑。     

对氮素优化管理 提高吸收利用率——解读水稻养分资源综合管理技术体系

<正>我国是世界上水稻种植面积最大的国家,2004年总面积达2940万公顷,占世界水稻种植面积的19%,而水稻氮肥用量占全球水稻氮肥总用量的37%。据联合国粮农组织统计,1961年至1999年,全球氮肥用量(以纯N计)从1160万吨增加到8550万吨,增加了6.4倍。我国在同期内氮肥用量增加了43.8倍,目前氮肥用量占全球氮肥用量的30%,为世界第一消费大国。我国稻田单季水稻氮肥用量平均为180KG/HM2,比世界稻田氮肥单位面积平均用量大约高75%左右,太湖稻区的部分高产田的施氮量为270～300KG/HM2,有的已达350KG/HM2。     

根际微生态系统理论框架的初步构建

本文简述了根际研究的历史进程及根际微生态学的发展概况,讨论了根际微生态系统的基本概念和理论模型,初步构建了其理论框架,明确了其结构、边界、特征、研究范畴及内容,提出了令后个体、群体水平根际微生态系统理论研究的思路和重点.     

玉米根系对土壤氮、磷空间异质性分布的响应

氮、磷资源富集区（patches）通常独立存在，揭示植物根系对异质性氮、磷分布的响应，对于通过根系调控充分挖掘根系高效获取氮、磷资源的生物学潜力，提高氮、磷资源利用效率具有重要的理论与实践意义。通过盆栽试验研究了3种氮、磷供应方式（氮磷均匀供应，氮磷混合局部供应，氮磷分开局部供应）对玉米根系生长和分布以及氮、磷吸收的影响。结果表明，氮磷混合和分开局部供应均显著增加了玉米根系干重。与均匀供应处理相比，氮磷混合局部供应使玉米总根长、根干重、根质量比分别增加了28%，66%和31%，磷吸收量减少了35%，但对地上部干重和氮吸收量没有显著的影响。相比之下，氮磷分开局部供应使根和地上部干重均增加55%，氮、磷吸收量分别提高58% 和81%，但对总根长和根冠干物质分配比例无显著影响；与局部供氮相比，局部供磷显著刺激了根系的生长，表明更多的干物质优先分配到局部供磷的区域。由此可见，与氮磷混合局部供应相比，在氮、磷资源分开供应条件下，玉米通过改变根系形态和分布来协调和整合对氮、磷资源的响应，从而强化根系对不同土壤氮、磷资源的摄取能力，这为优化氮、磷资源的管理和空间配置提供了重要依据。     

植物矿质营养的生态意义 II．植物对矿质养分的吸收、利用和分配

阐述了植物对矿质养分的吸收；植物相对生长率与奢侈吸收；养分的分配与利用效率；养分的储藏与损失方面的研究进展。     

植物矿质营养的生态意义Ｉ.植物营养、环境与生态

介绍了植物矿质营养生态研究发展停滞的原因，探讨了植物营养、环境与生态之间的相互关系，提出了今后植物矿质营养生态研究的若干重点。     

低磷胁迫下箭筈豌豆和毛叶苕子根际过程的差异比较

采用我国北方两个豆科绿肥品种: 箭筈豌豆（Vicia sativa L.）与毛叶苕子（Vicia villosa Roth）,在控制条件下通过不同供磷处理的营养液培养,研究了不同绿肥作物适应低磷胁迫根际过程的差异,并揭示其高效利用磷的机理。试验通过分次取样的方法,测定了两种豆科作物在缺磷与供磷条件下的生物量、根系质子释放速率、根系有机酸分泌速率以及根表酸性磷酸酶活性的动态。结果表明,箭筈豌豆与毛叶苕子在生长前期对低磷胁迫的响应存在明显差异。箭筈豌豆主要靠增大质子释放量和提高酸性磷酸酶活性来适应低磷胁迫; 而毛叶苕子主要通过提高根冠比、扩大根系生物量来对外界环境中的缺磷状况做出响应,在缺磷时其根表酸性磷酸酶的活性显著提高。箭筈豌豆与毛叶苕子可通过协调根系形态和生理的适应性变化提高对磷的吸收。     

植物营养学科发展报告

植物营养学是研究植物吸收、转运和利用营养物质规律,探讨植物与外界环境之间交换营养物质与能量的科学,是支撑农业高产、高效、优质、生态安全及可持续发展的重要基础学科之一。近二十年来,中国植物营养学研究秉承“学科交叉、瞄准前沿、强化基础、应用优先、立地顶天”的发展理念,在植物营养生物学、植物-土壤-微生物互作、养分资源管理、养分再利用与污染控制、以及可持续农业研究等诸多领域取得了显著进展。植物营养学科未来将积极应对中国粮食安全、农产品品质安全、资源与生态环境安全的重大挑战,为“乡村振兴、绿色发展”的国家重大需求做出重要贡献。     

中低品位磷矿资源高效利用机制与途径研究进展

磷矿是生产磷肥的原料,是不可再生的重要战略资源。高品位磷矿开采过度,面临枯竭。充分利用中低品位磷矿,是磷资源可持续高效利用的关键。中低品位磷矿有效磷含量低,提高磷的活化利用效率是综合利用中低品位磷矿的核心。然而,对中低品位磷矿的利用大多重视物理和化学方法的活化效应,忽视了植物自身根际效应的活化作用。植物通过调控根系形态与生理,以及根际互作效应,促进对中低品位磷矿养分的活化与吸收。这种基于根际过程的生物活化是磷资源高效利用的重要途径。本文在总结中低品位磷矿中磷的活化方法的基础上,提出了通过强化作物根际效应,挖掘植物的生物学潜力,提高作物对中低品位磷矿的综合利用效率,为磷资源的可持续利用提供科学依据。本文主要从根际效应层面剖析了中低品位磷矿高效利用的技术原理与途径。充分发挥作物高效利用磷的生物学潜力,有效利用作物的根际特性,实现土壤–作物–磷肥的匹配,开发“绿色”新型磷肥将是未来实现磷资源可持续利用的有效途径。加强磷矿中全量养分的综合利用也是未来研究的重点方向。     

化感作用与可持续农业

这了农业生态系统中化感物质的种类和作用机制以及化感作用对养分资源管理及其他农艺措施的影响,提出优化农艺措施、合理利用植物间化感作用建设可持续农业的方法和途径,并指出今后化感作用研究的重点和方向。