北方麦区土壤有效磷阈值及小麦产量、籽粒氮磷钾含量对监控施肥的响应

  【目的】  分析我国北方麦区不同土壤有效磷水平下,监控施肥后小麦籽粒产量与养分吸收利用变化,为保证减施磷肥后小麦的丰产、优质、绿色生产提供理论依据。  【方法】  于2018—2020年在我国北方麦区49个地点进行了田间试验。所有试验均设农户施肥(FF)、监控施肥(RF)和监控无磷(RF-P) 3个处理,监控施肥的磷(P₂O₅)肥用量较农户施肥平均减少60 kg/hm2,相当于减少了46%。在小麦成熟期调查了土壤不同磷素水平下,小麦产量、产量构成、籽粒氮磷钾含量,并计算了磷素养分吸收利用率;在小麦收获期,采样测定土壤有效氮磷钾含量。  【结果】  当土壤有效磷<15 mg/kg时,小麦产量最低,为5155 kg/hm2;当土壤有效磷在25～30 mg/kg时,产量达到最高,为7217 kg/hm2;有效磷过高并不能持续提高小麦产量,反而因穗数、千粒重低导致产量降低。土壤有效磷<15、15～20、20～25、25～30和>30 mg/kg时,监控施肥处理小麦产量与农户施肥处理相比差异虽然未达显著水平,但小麦的磷肥吸收效率与磷肥偏生产力平均分别为1.03和104.7 kg/kg,分别较农户处理显著提高了119.6%和112.2%,籽粒氮磷钾含量与农户施肥处理相比无显著差异。当土壤有效磷<15 mg/kg,或速效钾达171和200 mg/kg、有效磷为15～20和>30 mg/kg时,不施磷肥小麦显著减产;但土壤速效钾为147和158 mg/kg、有效磷在20～25和25～30 mg/kg时,不施磷肥不减产。土壤有效磷含量越高,小麦籽粒平均氮含量越低、磷含量越高,籽粒平均钾含量在有效磷为20～25 mg/kg时达到最高。  【结论】  在北方麦区,过高的土壤有效磷含量有降低小麦氮素营养的风险,适当降低磷肥用量在保证产量的同时,还可大幅提高磷肥的利用率。土壤有效磷维持在20～30 mg/kg时,减施或不施磷肥依然可以实现小麦高产,但若速效钾>170 mg/kg时不施磷肥小麦有减产风险。因此,应基于对小麦目标产量、籽粒养分含量和土壤有效磷钾的监控,确定合理的磷肥用量,实现北方麦区化肥减施,小麦稳产提质增效和绿色生产。     

基于BP神经网络的工业生态安全动态评价及障碍因子诊断

[目的] 对安徽省工业生态安全进行评价和预测,为安徽省工业生态安全可持续发展提供科学依据。[方法] 基于压力、状态、响应框架和生态、环境、经济、社会框架构建工业生态安全评价指标体系,采用聚类工具进行安全等级划分,结合熵权法和综合指数法评价2009—2018年安徽省工业生态安全水平,运用BP神经网络模型对2019—2025年工业生态安全水平进行科学预测。[结果] ①从总体上看,2009—2018年安徽省工业生态安全评价指数呈波动上升趋势,安全等级由“临界安全”上升为“较安全”;②从各子系统来看,2009—2018年压力子系统的评价指数呈上升态势,状态和响应子系统的评价指数呈先下降后上升态势;③BP神经网络预测结果显示：2019—2025年安徽省工业生态安全态势总体呈波动上升状态,处于“临界安全”向“较安全”转变态势;④影响安徽省工业生态安全的主要障碍因素包括第二产业从业人员比例、第二产业占GDP的比例、污水集中处理率、森林覆盖率和人口密度,是今后调控的方向。[结论] 研究期间安徽省工业生态安全波动明显,但总体上呈上升趋势,工业生态安全得到明显的改善。     

3株马尾松外生菌根真菌菌丝最适生长条件探究

为明确小笠原须腹菌、硬皮地星和彩色豆马勃的最适生长条件,研究温度、pH、碳源、氮源及碳氮比对3种外生菌根真菌生长的影响。结果表明3种ECM真菌的最适生长条件具有明显差异,小笠原须腹菌最适pH为4.0～5.0,最适温度为25～30℃,最适碳源为蔗糖、果糖、淀粉和甘露醇,最适氮源为铵态氮,最适碳氮比为40∶1;硬皮地星最适pH为5.0～7.0,最适温度为25℃,最适碳源为蔗糖,最适氮源为铵态氮,最适碳氮比为5∶1;彩色豆马勃最适pH为6.0,最适温度为30～35℃,最适碳源为葡萄糖,最适氮源为铵态氮、硝态氮和蛋白胨,最适碳氮比为10∶1。     

陕西省粮食生产的减肥潜力及经济环境效益

【目的】农户经营是我国农业的主体,肥料资源的不合理应用是限制作物生产的重要因子。本研究旨在评估主产区农户粮食生产的减肥潜力及经济环境效益。【方法】2018年对陕西省各县（市、区）的主要农作物生产情况进行问卷调查,以三大粮食作物为研究对象,基于产量水平评价农户的施肥现状、减肥潜力、环境代价和经济效益。【结果】农户作物产量存在显著差异,小麦平均产量为4 573 kg·hm^-2,高低产量相差2 619 kg·hm^-2;玉米平均产量为7 319 kg·hm^-2,高低产量相差5 388 kg·hm^-2;水稻平均产量为8 340 kg·hm^-2,高低产量相差2 893 kg·hm^-2。小麦的氮磷钾肥用量分别为177 kg N·hm^-2、102 kg P₂O₅·hm^-2和37 kg K₂O·hm^-2;玉米分别为247 kg N·hm^-2、103 kg P₂O₅·hm^-2和47 kg K₂O·hm^-2;水稻分别为186 kg N·hm^-2、88 kg P₂O₅·hm^-2和64 kg K₂O·hm^-2。3种作物产量与施肥量无显著相关。氮磷肥普遍过量施用、钾肥过量与不足并存,低产农户过量施肥问题严重。对于氮磷钾肥的减施潜力,小麦分别为41%、59%和59%;玉米分别为55%、73%和66%;水稻分别为38%、64%和58%。施用的肥料形态均表现氮以单质肥为主、复合肥为辅;磷钾以复合肥为主;有机肥养分供应量很低。肥料结构均表现为重基施轻追施,氮以基施为主、追施为辅;磷钾肥鲜有追施。生产1.0 t小麦、玉米和水稻的活性氮损失量分别为6.9、3.8和3.3 kg,低产组的活性氮损失强度比高产组分别高52%、85%和74%,降低损失的潜力分别介于16%—33%、31%—50%和4%—38%。小麦、玉米和水稻生产的经济效益分别为4 468、9 091和20 020 元/hm²,高产组比低产组分别高459%、128%和52%;减肥增效后总效益分别为4 919、9 905和20 543 元/hm²,高产组比低产组分别高290%、106%和48%。【结论】基于产量水平深入剖析了陕西省农户的生产行为,低中产组为化肥减量和收益提升的重点。农户氮磷钾肥减施潜力分别为45%、65%和61%;小麦、玉米和水稻因化肥减施而降低活性氮损失的潜力分别为26%、45%和18%;提高环境经济效益的潜力分别为10%、9%和3%。     

我国北方麦区小麦生产的化肥、农药和灌溉水使用现状及其减用潜力

【目的】化学品和灌溉水资源的不合理使用是限制小麦生产的重要因子。本研究旨在查明我国北方麦区小麦生产化肥、农药和灌溉水使用现状及其减施潜力,并尝试阐述农田经营规模对小麦生产的影响,为小麦可持续生产提供参考依据。【方法】于2018—2019年在我国北方七省开展的大范围小麦生产中化肥、农药和灌溉水使用现状,基于小麦产量形成的养分需求评估北方麦区的化肥减施潜力、基于标准推荐用药量评估农药减施潜力、基于Penman-Monteith估算节水潜力,并尝试分析农田经营规模对小麦产量、化肥和灌溉水投入成本的影响。【结果】各麦区产量间差异较大,春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区平均产量分别为3.0、7.6、4.7和7.4 t·hm^-2。春麦区氮磷钾用量分别为87 kg N·hm^-2、91 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,汾渭平原灌区氮磷钾用量分别为280 kg N·hm^-2、133 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,黄土高原旱地氮磷钾用量分别为178 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2和25 kg K₂O·hm^-2,绿洲灌区氮磷钾用量分别为225 kg N·hm^-2、168 kg P₂O₅·hm^-2和15 kg K₂O·hm^-2。氮磷肥用量偏高,钾肥用量不足普遍存在。汾渭平原灌区的氮、磷肥减施潜力分别为25%和40%,黄土高原旱地的氮、磷肥减施潜力分别为24%和57%,春麦区和绿洲灌区的磷肥减施潜力分别为65%和54%。不同麦区农药喷施的次数差异较大。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的平均喷药次数分别为1.8、1.4、1.6和1.6次。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的减药潜力分别为40%—70%、54%—83%、40%—65%和50%—83%。施用农药的种类为杀虫杀菌剂和除草剂,杀虫杀菌剂的施用频次较高,占比为73%。杀虫杀菌剂中吡虫啉和三唑酮的用药频次较高,在杀虫杀菌剂中占比分别为32%和12%,除草剂中苯磺隆、2,4-D丁酯和二甲四氯钠用药频次较高,在除草剂中占比分别为48%、15%和19%。调研农户小麦生产的灌水次数多为2—4次,汾渭平原灌区灌溉次数较少,为2.2次,均采用河水灌溉;绿洲灌区灌溉次数最多,为3.5次,均采用井水灌溉。汾渭平原灌区和绿洲灌区的节水潜力分别为14%和42%。各麦区中小规模经营占比最大,经营碎片化现象明显。相对于农田小规模经营,大规模经营在增产7%—36%的同时可使肥料和灌溉成本降低17%—19%。【结论】本研究查明了我国北方麦区小麦产量及其生产过程中的化肥、农药和灌溉水使用现状,发现不同农户、不同区域间的用量存在较大变异,同时具有较大的减用潜力;并与农田经营规模结合,发现农田适度规模经营能在增产的同时减少投入成本,这为我国北方麦区优化经营规模提供参考。     

基于小麦产量与籽粒锰含量的磷肥优化管理

【目的】通过研究我国北方八省区不同土壤有效磷水平和施磷量条件下小麦产量和籽粒锰含量的变化规律,为提高小麦产量、调控小麦锰营养水平和保障粮食安全生产提供依据。【方法】于2018—2019年在我国北方山西、陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆、内蒙古、黑龙江8个省区的34个地点布置田间试验,设置农户施肥、监控施肥和监控无磷3个处理,研究北方八省区小麦的产量和籽粒锰含量及不同土壤有效磷水平下监控施磷及不施磷对小麦产量和籽粒锰含量的影响。【结果】在我国北方八省区,小麦产量平均为6 066 kg·hm^-2,籽粒锰含量平均为42 mg·kg^-1。籽粒锰含量<32 mg·kg^-1的试验点占8.8%,>44 mg·kg^-1的占36.8%,籽粒锰含量偏高的问题应引起注意。随土壤有效磷含量增加,小麦产量和籽粒锰含量均显著提高,有效磷含量20—30 mg·kg^-1时小麦产量最高,有效磷含量>40 mg·kg^-1时籽粒锰含量最高。监控施肥与农户施肥处理相比,其磷肥用量平均降低了45.4%,但两者产量分别为6 358和6 222 kg·hm^-2,籽粒锰含量分别为42.8和43.6 mg·kg^-1,无显著差异。不同土壤有效磷水平下,监控施肥处理的小麦产量均无显著降低;土壤有效磷<10 mg·kg^-1时,不施磷肥降低了小麦籽粒锰含量,也降低了产量,而监控施肥仅降低了籽粒锰含量;其他土壤有效磷水平下,监控施肥均不降低籽粒锰含量。土壤有效锰含量亦随土壤有效磷含量的提高而升高,小麦籽粒锰含量与土壤有效锰含量呈显著正相关。【结论】为实现小麦高产和适宜的籽粒锰含量,土壤有效磷应维持在20—30 mg·kg^-1;采用监控施肥技术科学优化施磷,不会降低小麦产量,但当土壤有效磷含量<10 mg·kg^-1,不施磷肥虽能降低小麦籽粒锰含量,但存在小麦减产的风险。     

地表覆盖对旱地小麦氮磷钾需求及生理效率的影响

【目的】研究地表覆盖对黄土高原旱地冬小麦氮磷钾需求和生理效率的影响,为促进黄土高原旱地冬小麦高效优质生产提供可靠的理论依据和实践经验。【方法】通过田间试验,以裸地休闲为对照,研究地膜覆盖、秸秆覆盖、种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥对冬小麦籽粒产量、籽粒养分含量、籽粒产量形成和籽粒养分含量形成的氮磷钾需求及生理效率的影响。【结果】地膜覆盖降低了籽粒产量形成的需氮量,提高了籽粒产量形成的氮生理效率,从而使冬小麦籽粒产量显著增加6%;秸秆覆盖降低了地上部吸氮量,使籽粒产量减少7%;种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥提高了籽粒产量形成的氮磷钾养分需求量、降低了籽粒产量形成的养分生理效率,从而使籽粒产量均减少5%。地膜覆盖提高了籽粒氮含量形成的需氮量,降低了氮生理效率,从而使籽粒含氮量降低8%,地膜覆盖增加了地上部吸钾量,使籽粒含钾量增加4%;秸秆覆盖的籽粒含氮量降低4%,但它的籽粒磷和钾含量分别提高6%和4%,这与降低籽粒磷钾含量形成的养分需求量、提高磷钾生理效率有关;种植绿肥提高了籽粒氮含量形成的氮生理效率,从而使籽粒氮含量增加8%;秸秆覆盖+种植绿肥对籽粒氮和磷含量无显著影响,但籽粒含钾量增加4%,归因于提高了籽粒钾含量形成的钾生理效率。【结论】地膜覆盖降低籽粒产量形成的需氮量,提高籽粒产量形成的氮生理效率,从而提高籽粒产量;但增加了籽粒氮含量形成的需氮量、降低了籽粒氮形成的氮生理效率,不利于籽粒含氮量提高。秸秆覆盖不利于作物养分吸收,从而影响籽粒产量和养分含量形成。种植绿肥和秸秆覆盖+种植绿肥提高了籽粒氮磷钾养分需求量、降低它们的生理效率,从而降低籽粒产量。种植绿肥可提高籽粒氮含量形成的氮生理效率,从而提高籽粒氮含量。因此,旱地小麦生产中为保证籽粒产量和营养品质,需增加地膜覆盖和秸秆覆盖的氮肥用量;夏闲期种植绿肥是旱地土壤培肥的重要措施,但需注意其可能带来的减产风险,应结合区域降水情况因地制宜。     

长江经济带水资源承载力评价及时空动态变化

以长江经济带水资源承载力综合评价为中心,构建涵盖水资源、社会经济、生态等方面的水资源承载力综合评价指标体系。运用TOPSIS综合评价方法,测算研究了2007—2016年长江经济带11省市水资源承载力动态变化及区域差异,并利用ArcGIS 10.2软件,可视化2007年与2016年长江经济带11省市水资源承载力等级分布。结果表明:2007—2016年长江经济带水资源承载力呈波动上升趋势,承载力水平基本维持在警戒和中级水平;经济发达的东段地区水资源承载力高于经济欠发达的中段和西段地区,近年来差距不断扩大;长江经济带11省市水资源承载力年均增长率位于前三的分别是贵州、上海和云南,而湖北、重庆、四川年均增长率为负值;长江经济带各省市水资源承载力整体水平仍较低,且各省市间水资源承载力均衡性差异并未随着时间推移而产生大的改观。     

安徽省城市生态承载力多维测度及空间差异分析——基于绿色城镇化视角

基于绿色城镇化的视角,并结合城市生态承载力理论,从生态承载弹力和生态承载压力两个子系统出发,构建我国城市生态承载力的综合评价指标体系。进而以安徽省为例,通过构建城市生态承载指数、压力指数及生态承载力综合指数等多维度模型来对其2015年的16个地级市的生态承载力状况进行了多维测度,并描绘其区域空间差异分布。分析结果显示：安徽省16个地市中仅黄山、池州、滁州三市处于生态承载的低负荷阶段;宣城、安庆及六安市三市的生态承载力承压基本持平;其余10省的生态承载力综合指数均大于1,处在一个高负荷的生态承载阶段。     

浓度与pH互作下表没食子儿茶素没食子酸脂（EGCG）对黄壤Al、Fe、Mn迁移的影响

对淋溶环境下黄壤的Al、Fe、Mn浓度进行分析,探讨浓度与pH互作下表没食子儿茶素没食子酸脂(EGCG)对黄壤Al、Fe、Mn迁移的影响。采用二因素四水平完全随机试验,用48个不同浓度和pH组合的EGCG溶液对黄壤进行间歇淋溶,测定淋出液中Al、Fe、Mn浓度,分析黄壤Al、Fe、Mn迁移总量和迁移过程。结果表明,黄壤Al、Fe、Mn迁移总量在浓度与pH互作下均有显著差异;高浓度(5.00mmol/L)高pH(5.5)EGCG溶液有利于Al和Fe的迁移,迁移总量分别为180.24mg/L和41.15mg/L;而EGCG溶液在高浓度(5.00mmol/L)低pH(3.5)时有利于Mn的迁移,其迁移总量为4.50mg/L;Al、Fe、Mn迁移总量在浓度与pH互作下主要表现为AlFeMn。随着淋溶的进行,淋出液中Al和Mn浓度在中后期(大致在第8次取样后)均逐渐降低;但随着中、高浓度(1.00,5.00mmol/L)高pH(5.5)、高浓度(5.00mmol/L)中pH(4.5)的EGCG溶液淋溶的进行,淋出液Fe浓度先增加后降低;当EGCG浓度与低pH(3.5)互作时,淋出液Fe浓度随淋溶的进行整体呈现明显的升高趋势。EGCG溶液的淋溶对土壤Al/Mn毒的治理有一定效果,且淋溶前期的效果更明显,但EGCG溶液不具备同时经济高效治理土壤Al/Mn毒的优势。