湖南省畜禽粪便污染及其综合防治策略

指出随着畜牧业的迅猛发展，所产生的畜禽粪便将绘环境带来严重的威胁。探讨了畜禽粪便污染类型和污染形成的原因，提出了畜禽粪便污染的综合防治措施。     

施用尿素和控释氮肥的双季稻田表层水氮素动态及其径流损失规律

【目的】通过比较研究洞庭湖区双季稻田施用尿素（CF）和控释氮肥（CRNF）的表层水pH、电导率（EC）、总氮（TN）、NH4+-N和NO3--N浓度变化动态及TN径流损失规律，寻找有效控制氮素流失的最佳施肥管理措施。【方法】在渗漏池中按河沙泥（ASP）和紫潮泥（PCP）土壤的剖面层次填装土壤，对天然降雨引起的稻田氮素径流损失进行模拟试验。【结果】稻田土壤施用尿素后，表层水TN、NH4+浓度分别在第1、3天达到高峰，然后随着时间的延长而迅速下降；早稻表层水pH在施用尿素后15 d内（晚稻3 d）逐渐升高，EC表现与NH4+的变化同步。与施用尿素相比，施用CRNF能显著降低稻田表层水TN、NH4+浓度峰值，pH、EC峰值也有明显下降。氮素径流损失监测结果显示，洞庭湖区双季稻田施用尿素TN径流损失量为7.47 kg•ha-1，占施氮量的2.49%；施用CRNF、70%CRNF的TN损失量比施用CF的分别减少了24.5%和27.2%。早稻施肥后20 d内发生的2次降雨径流事件，施用尿素、CRNF和70%CRNF处理的2次TN径流损失量分别占全生育期径流损失总量的72%、70%和58%。其中，早稻施肥后第10天发生的第1次径流的2个控释肥处理的TN损失比施用尿素分别降低了42.9%和44.2%。【结论】双季稻田施用尿素后15 d内表层水氮素浓度高，是氮素流失的关键时期；控释氮肥能显著降低这个时期的表层水和所发生的径流液中的氮素浓度，从而显著削减水稻全生育期内的TN径流损失量。     

镉污染灌溉水入田前快速净化材料和装置研究

为开发灌溉水入田前低成本、快速净化技术,创制了一套农田Cd污染灌溉水的快速净化装置,筛选出四类低成本、环保、高效的Cd净化材料以及材料配比方案。研究表明,不同材料Cd静态和动态吸附效果为赤泥粒石灰石沸石油菜秸秆。模拟灌溉时长3 h,灌水Cd浓度60μg·L~(-1),过水流量53.3 m3·h~(-1)(内径40 cm圆形过水断面),保障净化后水中Cd浓度低于农田灌溉水安全标准(10μg·L~(-1)),Cd污染水净化率≥83.3%,上述四类材料对Cd吸附总量变化范围为344.4~358.2 g·m~(-3),各材料间Cd吸附量无显著差异。净化装置主要工艺参数:进水口径10 cm,壳体内径40 cm,壳体高度65 cm,最大处理水量64.8 m3·h-1,滤层高度45 cm,材料承载体积56.5 dm~3,滤层分为三层,每层由10 cm厚单一材料构成,材料粒径5~8 mm。灌溉水推进速度1.4 m·s~(-1),组合材料处理Cd污染水(10~60μg·L~(-1))净化率85%,材料一次装填可净化Cd 15.2~20.1 g,预计可处理水507~671 m~3,满足0.13~0.18 hm~2单季稻田灌水净化需求(灌水Cd浓度和灌水定额分别以40μg·L~(-1)和3750 m3·hm~(-2)计)。     

水分状况对水稻镉砷吸收转运的影响

为探明不同水分状况下(淹水深度和潜水位高度)水稻对镉(Cd)、砷(As)吸收转运差异,采用盆栽试验,以湿润管理为对照,研究了3、6、9 cm的淹水深度和-3、-6、-9 cm潜水位高度下水稻对Cd、As吸收转运的影响。与湿润管理(CK)相比,淹水对水稻产量无显著影响,但低潜水位下的水稻产量比CK下降了21.06%~28.44%;淹水显著降低了水稻米、茎叶、根的Cd含量,但促进了根As的积累,淹水的稻米Cd含量比CK下降了61.11%~69.43%;而低潜水位处理则显著增加了水稻对Cd的吸收,但显著抑制了对As的积累,低潜水位处理的稻米Cd含量比CK增加了4.08~4.48倍,而稻米As含量比CK降低了79.20%~81.96%。Cd、As在土壤-水稻系统的迁移转运过程中,不同水分状态下水稻对Cd、As的积累主要取决于土壤至根系的迁移转运环节,且米As含量还受As在根系、茎叶、稻米中转运分配的调节。不同淹水深度或不同潜水位高度对水稻米、茎叶、根的Cd含量或As含量影响皆不明显,水稻对Cd、As的吸收主要受限于淹水的状态;相关分析结果表明,不同水分管理模式下,水稻对Cd和As的吸收积累呈极显著负相关。因此,在Cd、As污染土壤的水分管理过程中,应结合土壤Cd、As污染程度制定适当的水分管理策略。     

藻类在农业面源污染防控中的应用

根据2010年第一次全国污染源普查公报,农业面源污染已经成为我国地表水总氮(TN)、总磷(TP)等污染物的首要污染源。藻类广泛存在于包括稻田在内的各类水生态系统中,其生长需要消耗大量的N、P营养物质,而且藻类回收后还可用于生产生物燃料、生物肥料、土壤改良剂等,因此,利用藻类同化吸收水体中的养分可以实现农业面源污染物拦截净化和养分循环再利用双重目的。基于藻类生长特性,本文探讨了以藻类作用为主的稻田藻类固氮减磷、多营养级综合养殖系统、固着藻类沟渠净水系统及高效藻类塘等生态技术模式,并对各类技术模式的主要应用条件进行了深入比较和分析,以期为农业面源污染治理技术提供理论基础。     

不同生育期施用硅肥对水稻吸收积累镉硅的影响

为探明硅肥对镉污染稻田降低稻米镉的作用机理,完善稻米镉消减的硅肥施用技术,采用田间试验,研究水稻不同生育期(基肥、分蘖期和孕穗期)施用硅肥对水稻吸收积累镉、硅的影响。结果表明:施用硅肥能够提高土壤0.160~0.290个pH单位,降低镉生物有效性,同时,显著增加土壤有效硅含量,增幅为295.3%~399.2%(P0.05);不同生育期施用硅肥中,基施硅肥能够显著增加9.7%的水稻产量,高于其他处理,基施硅肥显著降低了水稻茎秆、叶片、稻壳和稻米中的镉含量,降幅分别为31.9%(P0.05)、65.8%(P0.05)、46.1%(P0.05)和25.3%(P0.05),施硅降低了镉由茎秆向叶片和稻壳的转运,从而降低了稻米镉的积累,同时显著增加茎秆、叶片和稻壳硅含量,增加幅度分别为44.1%(P0.05)、71.5%(P0.05)和28.8%(P0.05)。综上表明,镉污染稻田基施硅肥能够显著增加水稻产量,降低土壤镉生物有效性,阻止镉的迁移转运,减少稻米镉积累,是镉污染稻田修复中推荐的硅肥施用技术。     

典型双季稻田施磷流失风险及阈值研究

通过3年(2011—2013年)的双季稻田间小区试验,探明了不同施磷量对双季稻产量、土壤磷素积累、磷素流失风险的影响,并确定了土壤收支平衡的施磷阈值。研究结果表明:连续3年不同施磷量处理水稻早、晚季产量为5474~5552 kg·hm~(-2)和7096~7521 kg·hm~(-2),过量施用磷肥对水稻产量无显著增产效果,反而有减产的风险。施用磷肥后,土壤Olsen-P含量显著提高。田面水TP平均浓度与土壤中Olsen-P呈显著正相关关系;施磷后田面水磷素动态能用指数模型(Y=C_0·e~(k/t),k0)拟合,即随着磷肥施用量增加,田面水磷素流失风险增加。结合水稻产量效应、土壤磷素表观平衡和磷素环境风险,推荐研究区域早、晚稻施磷阈值分别为(48.53±7.07)kg P_2O_5·hm~(-2)和(56.87±7.90)kg P_2O_5·hm~(-2)。     

不同时期喷施Zn肥抑制水稻Cd吸收转运的效果

选择湖南典型镉(Cd)污染稻田,分别在苗期、分蘖初期、分蘖盛期和孕穗期喷施锌(Zn)肥,研究Zn对水稻Cd吸收转运的影响。结果表明:喷施Zn肥可显著提高水稻地上部的Zn含量,并显著抑制水稻对Cd的吸收,分蘖盛期和孕穗期喷施Zn肥,稻米中Cd含量分别降低了45.85%(P0.05)和47.52%(P0.05)。试验结果还表明,水稻米、茎、叶间Zn-Cd交互作用显著,施Zn可显著抑制水稻对Cd的吸收转运,米Cd含量主要由茎Cd含量决定,但受Zn-Cd拮抗作用的调控。     

生石灰施用增加了酸性双季稻田氮素氨挥发损失

选择南方典型酸性双季稻田,采用通气法研究了不同生石灰用量对稻田氨挥发通量、田面水NH_4~+-N浓度和pH值的影响。结果表明:撒施生石灰显著影响稻田田面水NH_4~+-N浓度和pH值,生石灰用量与田面水NH_4~+-N浓度和田面水pH值之间均存在极显著正相关关系;撒施生石灰,显著增加稻田氮素氨挥发损失,早、晚稻季氨挥发损失量较不施生石灰处理分别增加2.20~22.91和3.08~52.44 kg/hm~2,增幅分别达19.28%~200.79%和6.96%~118.48%;当早、晚稻季分别施纯氮150和180 kg/hm~2时,撒施生石灰450~3 750 kg/hm~2,氨挥发损失量分别达13.61~34.32和47.34~96.70 kg/hm2,氮素损失率分别达7.44%~18.78%和21.66%~44.24%;当早、晚稻季生石灰用量分别超过900和1 800 kg/hm2时,稻田氨挥发显著增加。     

湖南农业循环经济发展的思考

湖南是农业大省,湖南农业正处于传统农业向现代农业转型的重要时期。发展农业循环经济,加快实现农业现代化,是当前面临的一项新的历史任务。文章在对农业循环经济的内涵、发展农业循环经济的重大意义阐述的基础上,对湖南发展农业循环经济进行了SWOT分析,并提出湖南农业循环经济发展的基本思路。