湖南省生态农业研究与示范*

 论述了湖南省近10年（1994～2003年）在生态农业研究与实践方面取得的主要成就。在编制全省生态农业发展规划和评价标准的同时，按山区、丘陵、平湖、城郊和工矿5大生态经济类型区设置生态农业试点县市，进行大规模的县域生态农业建设与示范，建立了山地“林－药－果”、丘陵“草－粮－牧”、岗地“果－粮－猪”等7种不同区域类型的生态农业模式，并系统地分析其结构、功能与演化过程，及生态农业发展的规律、步骤和原理；针对全省水土流失、化肥农药及“三废”污染等因素导致的农业生态系统退化严重等问题，全面展开丘岗资源保护性开垦、经济绿肥开发、稻草易地还土、有机专用配方肥研制、农药有害残留物控制降解、退化农业生态系统恢复重建等实用技术攻关，均取得了重大突破。通过近10年的生态农业建设与示范，5个试点县市的生态环境质量得到显著改善，农业与农村经济得到巨大发展，累计推广应用了326.7万hm²、新增产值50.9亿元。     

基于稻草还田的氮肥优化管理研究

采用田间试验比较研究了在水稻秸秆还田环境下不同施氮模式对土壤N素供应、氮肥利用率及其对水稻生产力的影响。结果表明,稻草还田改善了土壤的供氮能力,不论在背景氮较低的砂性土壤上还是在背景氮较高的粘性土壤上,稻草还田配施减量氮肥(N1、N3处理全年施氮量180kg.hm-2,其中桃江主试验中N1处理早稻施氮80kg.hm-2,60%为基肥,40%为分蘖肥施用;晚稻施氮105kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用;桃源氮替代试验中N1、N3处理早稻施氮81kg.hm-2,晚稻施氮99kg.hm-2,N1处理早、晚稻氮肥施用分配比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%,N3处理早稻氮肥50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻氮肥50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理,相对于移走稻草 高量氮肥(N2处理其中桃江主试验早稻施氮量115kg.hm-2,晚稻施氮量为150kg.hm-2,分别以60%为基肥,40%为分蘖肥施用;桃源氮替代试验早稻施氮量为108kg.hm-2,50%为基肥,50%为分蘖肥施用,晚稻施氮量为132kg.hm-2,50%为基肥,40%为分蘖肥,10%为穗肥施用)处理之间稻田系统生产力无显著差异,但每年节约60～80kg纯氮化肥的投入,提高了其边际成本报酬率。分次施氮的效果表明,稻草还田下等量氮肥不同施氮模式(N1、N3)处理之间,水稻产量差异不显著,但水稻吸氮高峰集中在分蘖旗至孕穗期,N1模式减少了基肥施氮量,防止了因作物未能及时吸收导致的土壤速效氮的损失,而适当增加作物后期施氮量又能有效缓减作物后期生长大量吸氮的要求与微生物分解稻草固持矿质氮之间的矛盾,改善了土壤的供氮状况,其效果最优。因此,在全年稻草还田量为7500kg.hm-2的红壤稻田系统,根据投入氮肥的边际收益,全年适宜配施氮量为180kg.hm-2,且各时期施氮量优化比例为基肥30%、分蘖肥30%、穗肥40%。     

不同类型水稻土对氮磷养分的吸附解吸特征研究（英文）

为探明不同母质发育的稻田土对氮、磷养分的吸附解吸特征,以湖南省主要稻田土壤红黄泥(HH)、河沙泥(HS)、麻沙泥(MS)和紫色土(ZS)为对象,研究了不同母质发育的稻田土壤对氮、磷的吸附与解吸行为。结果表明:在低氮浓度范围内(0～10 mg/L),土壤氮解吸量大于吸附量;高浓度范围(20～50 mg/L),随着平衡液氮浓度的增加,土壤氮解吸率逐渐降低;当土壤氮吸附量为-57.267～352.400 mg/kg时,不同母质发育的稻田土氮吸附能力降序排列为HS>ZS>HH>MS;当氮解吸量为8.367～37.833 mg/kg时,不同母质发育的稻田土氮解吸能力降序排列为HH>HS>MS>ZS;4种土壤对氮的吸附等温曲线用Linear模型能较好拟合,相关系数在0.928～0.978之间。而在低磷浓度范围内(0～10 mg/L),土壤磷吸附量大于解吸量;当平衡液磷浓度超过10 mg/L时,土壤固持磷的能力减弱,解吸增加,但吸附量仍大于解吸量;当土壤磷吸附量为-110.312～534.961 mg/kg时,不同母质发育的稻田土磷吸附能力降序排列为HS>HH>ZS>MS;当磷解吸量为0.188～14.320 mg/kg时,不同母质发育的稻田土磷解吸能力降序排列为ZS>MS>HS>HH;磷等温吸附曲线与Langmuir、Freundlich模型均能较好拟合,相关系数在0.945～0.995之间。总体而言,湖南省不同母质发育的稻田土对氮、磷的吸附解吸特征均不同,表现为黏性较强的紫色土固持氮的能力最强,可通过有效固持土壤溶液中的氮,降低氮流失风险;而沙性较强的麻砂泥对氮的固持能力最差,氮素流失风险较高;4种水稻土对磷的吸附能力均很强,且解吸率较低,说明湖南省主要稻田土壤对磷的吸附能力很强,流失风险相对较小。     

添加生物黑炭对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响

为了寻找一种既能使作物高产、优质又环境友好的施肥模式,在天然降雨条件下,通过田间小区试验,研究了5种不同施肥模式(不施肥、纯施化肥、生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭)对玉米产量、品质、肥料利用率及氮磷径流损失的影响。结果表明:与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施和有机无机肥配施对玉米产量无明显影响,有机无机肥配施添加生物黑炭可使玉米产量显著提高21.14%;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可提高粗蛋白含量和氮、磷肥利用率,其中对粗蛋白含量提高幅度为12.14%~19.64%,并以有机无机肥配施添加生物黑炭对其提高幅度最大;与纯施化肥相比,生物黑炭与化肥共施、有机无机肥配施、有机无机肥配施添加生物黑炭均可显著减少氮、磷径流损失量,降幅分别为30.47%~59.69%和12.08%~31.22%,其中,有机无机肥配施添加生物黑炭的氮素径流损失降幅最大,生物黑炭与化肥共施的磷素径流损失降幅最大。因此,从提高玉米产量、品质,氮、磷肥利用率以及减少土壤氮、磷径流损失的角度综合考虑,在旱地作物种植施肥模式中推荐有机无机肥配施添加生物黑炭施肥模式。     

高镉累积水稻对镉污染农田的修复潜力

为探究高镉累积水稻品种扬稻6号和玉珍香对镉污染农田土壤的修复潜力,通过大田小区试验,测定6个不同生育期(返青、分蘖、孕穗、齐穗、蜡熟、完熟)5个部位(根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上和谷)稻草的镉含量,开展高镉累积水稻镉累积规律、移除时间和移除高度研究。结果表明,水稻扬稻6号和玉珍香各部位镉含量随生育期的延长而增加,孕穗期增幅最大,完熟期达到最大值,在同一时期不同部位镉含量分布随株高呈递减趋势;完熟期,水稻品种扬稻6号和玉珍香的根、茎0～10 cm、茎10～20 cm、茎20 cm以上部分和谷中镉含量分别为19.3、11.8、9.4、8.1和3.9mg/kg与19.5、16.3、14.3、9.7和3.7 mg/kg,其对应的镉富集系数均大于1,对镉表现出高积累特性;稻草镉的移除含量在全育期均表现从大到小依次为整株收割、地上部全收割、离地10 cm收割、离地20 cm收割,完熟期整株移除情况下,扬稻6号稻草镉累积移除含量达1 652.11μg/株,玉珍香稻草镉累积移除含量达1 547.70μg/株;一年种植一季水稻扬稻6号和玉珍香,整株移除情况下土壤镉移除效率分别为9.1%和8.5%,地上部全移除情况下土壤镉移除效率分别为7.2%和7.1%。因此为兼顾水稻移除修复效果和可操作性,建议稻草在完熟后按地上部全收割的方式移除。研究结果可为镉污染稻田的植物修复治理提供新的思路。     

免耕条件下稻草还田方式对温室气体排放强度的影响

为探讨免耕条件下的稻草高茬和覆盖还田对双季稻田温室气体排放强度(GHGI)的影响,该研究利用静态箱-气相色谱法,对免耕稻草不还田(NWS)、免耕高茬还田(HN)和免耕覆盖还田(SN)3处理稻田GHGI进行了连续2a的观测。结果表明,在各处理水稻产量差异不显著时,双季稻田的GHGI主要由温室气体排放量决定;在稻草用量相同的情况下,2种稻草还田方式均增加了稻田的GHGI,且高茬还田的增加幅度大于覆盖还田,说明高茬还田增强了温室气体通过水稻体内通气组织传输的能力。在20和100a尺度上,甲烷的GHGI均远大于氧化亚氮,在20a尺度上,早稻各处理甲烷的GHGI平均为N2O的109倍,晚稻为14倍,而在100a尺度上,这个倍数有所下降,分别只有35倍和3.77倍,可见,减少甲烷排放是减缓稻田温室气体排放强度的首要目标。在等稻草量的前提下,相比留高茬还田,覆盖还田能有效控制稻田GHGI。该研究可为中国华中地区双季稻田碳增汇和温室气体减排研究提供参考。     

长沙城郊农田土壤重金属Pb、Cd的生态风险评价研究

采集长沙城郊18个乡镇513个农田土壤样点,运用模糊综合评价法和层次分析法从农田土壤重金属Pb、Cd的含量、土壤理化特性(pH值、有机质、碱解氮、有效磷)、土壤区位特征(土壤采样点离城镇的距离、离建设用地的距离、离河流的距离、离农村居民点的距离)3个方面选取评价指标,建立农田土壤重金属Pb、Cd的生态风险评价模型,并根据生态风险指数值(ERI)将生态风险等级划分为四级(Ⅰ级ERI>0.70、Ⅱ级0.6相似文献   

不同pH条件下IBA和NAA对伴矿景天生根的影响研究

为解决酸性环境中伴矿景天扦插苗生根难的问题,以河沙为基质,研究不同pH条件对伴矿景天扦插生根的影响,并进一步探究不同浓度吲哚丁酸IBA和萘乙酸NAA处理对酸性逆境环境下伴矿景天扦插苗生根的影响。结果表明：pH 5.5时,扦插苗虽能正常生长,但长势欠佳,当pH≤5.0时,植株根系发育不良,茎细短、叶片小,生物量不到正常生长(pH 6.5)时的40%,且pH越低植株死亡越快;用0.5~10.0 mg/L浓度的IBA和NAA溶液浸泡伴矿景天扦插苗可显著提高扦插苗成活率,主要表现为生根时间短、根系长、数量多。研究表明,pH≤5.0的扦插环境不利于伴矿景天扦插苗生长,扦插前使用浓度分别为2.0~3.0 mg/L和1.0~2.0 mg/L的IBA和NAA溶液浸泡伴矿景天扦插穗基部,可缩短扦插苗在酸性环境中生根时间、增加根系数量和根系长度,提高成活率。     

湖南生活垃圾分类处置及生物质废弃物肥料化研究进展

垃圾分类可从前端减少需要处置的垃圾总量,合理循环利用其中资源,降低环境污染,减轻填埋压力.国际上生活垃圾有分2～3类(如美国)、5～6类(如德国、瑞典)和无限分类模式(如日本),美国、日本等发达国家生活垃圾以填埋或焚烧为主,而德国、瑞典的垃圾回收利用和再生处理占有较大比重.湖南生活垃圾分为可回收物、有害垃圾、厨余垃圾和其他垃圾4类.由于可回收垃圾和有害垃圾在处置前有人定期收集,故长沙主要分为易腐垃圾(厨余垃圾)和其他垃圾2类,这有效减少了清运量,处置方式以焚烧发电和填埋为主.大多研究认为,生物质废弃物以堆肥处理方式更为经济可行,而堆肥可通过添加适宜辅料、菌剂和控制温湿度等方法转化为有机肥料.因此,提出从制度及环境生物安全性方面深入开展生物质废弃物转化为有机肥料的研究是今后生物质废弃物肥料化利用研究的发展方向.