稻田氨挥发及控制技术研究进展

我国南方稻田氮素损失严重,其中氨挥发损失在南方稻田中占有很高的比重.综述了稻田氨挥发的现状与规律,损失途径与机理,对控制氨挥发的农田施肥管理措施进行了探讨,为实现现代农业高产、构建高效的技术体系、保障农业环境安全提供科学依据.     

不同类型钙化合物对污染土壤水稻吸收累积Ｃｄ Ｐｂ的影响及机理

以潮泥田和红黄泥为供试土壤,利用盆栽试验研究了施用不同类型钙化合物(CaO、CaCO3、CaSO4)对水稻吸收累积Cd、Pb的影响及机理。结果表明,潮泥田施用CaO和CaCO3后,土壤pH值明显升高。当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,水稻糙米Cd含量也随之显著下降,降幅达26.3%;施用CaCO(30.24gCa·kg-1)和CaSO(40.24gCa·kg-1)后水稻糙米Cd含量降幅分别为23.7%(P0.05)和18.4%(P0.05)。红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后,土壤pH值变化趋势与潮泥田相同。当CaO施用量达到0.24gCa·kg-1时土壤有效态Cd含量显著降低,但水稻糙米Cd含量反而上升,当CaO施用量达到0.36gCa·kg-1时,与对照相比水稻糙米Cd含量增加34.5%(P0.05);当CaO施用量增至0.48gCa·kg-1时土壤有效态Pb含量明显增加,水稻糙米Pb含量也随之显著增加,增幅达41.7%。在等钙(0.24gCa·kg-1)条件下,潮泥田及红黄泥施用CaO、CaCO3和CaSO4后因pH变幅较小导致水稻糙米Cd、Pb含量无明显差异。综合分析认为,利用钙化合物控制污染土壤上水稻对Cd、Pb的吸收累积时,需要根据土壤Cd、Pb含量和pH综合考虑合理的钙化合物类型和用量。     

基于饲草配方优化的肉牛养殖系统镉平衡分析

采用线性规划求解方法,通过评价饲草干物质含量、粗蛋白含量、综合净能、肉牛能量单位及肉牛营养需求等指标,对春、夏、秋、冬饲草进行配方优化。结果表明,春季饲草优化配方为燕麦(Avena sativa)、稻草、黑麦草(Lolium perenne)和玉米(Zea mays),其干物质比重分别为47.26%、36.55%、13.45%和2.74%;夏季为桂牧一号(Pennisetum purpureum cv.Guimu No.1)、玉米和稻草,其干物质比重分别为91.25%、8.49%和0.26%;秋季为桂牧一号、玉米和红薯,其干物质比重分别为89.30%、9.01%和1.70%;冬季为燕麦、稻草、红薯(Dioscorea esculenta)、黑麦草和玉米,其干物质比重分别为50.26%、25.59%、17.49%、5.61%和1.04%。同步监测肉牛养殖系统饲草、饮用水、牛粪尿以及牛肉中的镉(Cd)含量,计算肉牛养殖系统Cd输入输出动态可知,单头肉牛Cd年输入量为753.70mg,年输出量为747.02mg,系统Cd的输入与输出基本持平。Cd输入中,饮用水及饲料添加剂对Cd年度总输入的贡献率仅分别为0.05%和4.56%,而饲草的贡献率高达95.39%;Cd输出中,牛肉和牛尿对Cd年度总输出的贡献率仅分别为0.46%和0.06%,而牛粪的贡献率高达99.48%。可见,控制饲草Cd含量和调控牛粪Cd输出分别是减少Cd进入养殖系统和增加养殖系统Cd输出的最主要途径,而因牛的粪尿流出肉牛种养系统,每头每年带出的Cd为226.55mg,占Cd年输出量的30.33%。利用清洁地域建立"饲草-肉牛-牛粪-饲草"种养系统,可实现饲草自给、废弃物安全消纳的同时,确保饲草和肉牛质量安全,实现该系统在低Cd环境下循环运行。     

有机肥施用对稻田甲烷排放的影响及模拟研究

通过2年的田间定位试验,监测了湖南稻田施用不同有机肥（稻草、鸡粪和猪粪）处理对CH4排放的影响,并利用Logistic模型模拟了CH4累积排放动态。结果表明：施用有机肥显著增加CH4排放量,其中稻草处理CH4排放量最高,2年稻季平均排放总量为796.96 kg·hm-2,比鸡粪处理（405.56 kg·hm-2）增加96.51%（P<0.05）,两者比猪粪处理分别增加214.1%（P<0.05）和59.8%（P<0.05）,比单施化肥处理分别增加249.8%（P<0.05）和78.0%（P<0.05）,而     

赤泥对Cd污染稻田水稻生长及吸收累积Cd的影响

采用田间小区试验,研究了不同赤泥施用量对酸性Cd污染稻田（潮泥田）水稻生长及吸收累积Cd的影响。结果表明,赤泥施用量为4 948 kg·hm-2时水稻产量达到最高,其主要作用是促进了水稻有效穗的形成。同时施用赤泥能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和减少水稻Cd累积。与不施赤泥的对照相比,施用赤泥3 000 kg·hm-2的处理水稻增产12.4%（P〈0.05）,水稻根Cd降低22.0%（P〈0.05）,糙米Cd（0.14 mg·kg-1）降低40.8%（P〈0.01）,并达到国家粮食卫生标准（GB2715—2005）;当赤泥施用量增至9 000 kg·hm-2时,土壤pH提高12.0%（P〈0.01）,有效态Cd含量降低24.9%（P〈0.05）,水稻根系、茎叶和糙米Cd分别降低55.7%（P〈0.01）、54.5%（P〈0.01）和69.9%（P〈0.01）。表明利用赤泥修复中轻度酸性Cd污染土壤是可行的,并能起到改良土壤和促进水稻增产的效果。试验所用赤泥重金属含量很低,不会造成二次污染。但将赤泥大面积应用于酸性Cd污染稻田还需要系统研究应用参数,并采取农机配套和激励机制来鼓励农民自发行动的积极性。     

不同基因型甘薯（Ipomoea batatas Lam.）吸收累积Cd的特征差异性研究

采用旱地小区试验,研究了Cd污染土壤中甘薯吸收累积Cd的品种差异,探讨了甘薯吸收累积Cd的相关机理。结果表明,甘薯品种间不仅生物量差异较大,对Cd的吸收累积能力也不同,8个品种的地上部茎叶生物量（DW）在4 594.9-8 232.2 kg.hm^-2,鲜样Cd含量范围为0.032 9-0.057 4 mg.kg^-1;地下部块根生物量（DW）在7 809.0-14 269.7 kg.hm^-2,鲜样Cd含量范围为0.002 2-0.011 0 mg.kg^-1,茎叶Cd含量明显高于块根,但均未超过国家食品中污染物限值标准（GB 2762—2005）（根茎类蔬菜〈0.1 mg.kg^-1）。而与无公害蔬菜质量标准（GB 18406.1—2001）进行比较（〈0.05 mg.kg-1）,有3个甘薯品种（心香、湘薯15、泉薯9号）的茎叶Cd含量超标。因此,轻度Cd污染土壤种植的甘薯其茎叶可能存在摄食健康风险,而块根基本无风险,若将Cd污染土壤改制种植甘薯,必须妥善处理其地上部茎叶。     

湖南双季稻田不同氮磷施用量的径流损失

研究双季稻田不同施肥量处理的氮磷降雨径流损失规律,对于指导双季稻合理施肥、保护水环境具有重要的现实意义。本研究采用田间试验结合径流小区监测方法,对湖南双季稻田不同氮、磷施用量的径流损失进行了研究。结果表明,单次径流事件中径流水的氮、磷含量随施肥量的增加而增大;基肥和追肥后10d内发生的3次径流事件中径流水的氮磷含量较高,其中总氮含量最高达10.880mg.L-1,总磷含量最高为0.202mg.L-1;铵态氮和硝态氮是稻田总氮径流损失的主要形态,水稻生长前期以铵态氮为主,后期则以硝态氮为主;可溶性磷占总磷比例为11.0%~94.0%;整个双季稻期间不同施肥量处理的总氮流失量为3.710~7.290kg.hm-2,流失系数为1.870%~3.771%,总磷流失量为0.200~0.320kg.hm-2,流失系数为0.327%~0.966%;氮、磷流失量与其施用量存在极显著的线性正相关,相关系数分别为0.978和0.997。氮、磷流失系数随氮、磷施用量增加而下降。适当减少双季稻田氮磷施用量能有效控制稻田的氮磷径流损失量,减小对地表水质的威胁。     

洞庭湖地区长期施肥条件下双季稻田生态系统净碳汇效应及收益评估

以农业部望城红壤水稻土生态环境重点野外观测试验站的长期定位肥力效应试验稻田为研究对象,利用历年作物产量、凋落物固碳和农田CO_2排放等观测资料及生态系统的物质和管理投入等调查资料,估算了年碳汇平衡和经济收益,以及不同施肥处理的固炭速率、潜力及表土碳密度.结果表明,不同施肥处理下年碳汇量介于0.82～4.70tC·hm~(-2)·a~(-1),增施有机肥(猪粪、稻草)的处理NPK+RS、NK+PM和NP+RS的碳汇量分别是相应的仅施化肥处理NPK、NK和NP的1.1、1.7和1.4倍.不同处理生态系统物质投入的碳成本介于0.03～0.65 t C·hm~(-2)·a~(-1),人工管理的碳成本介于1.42～1.48 t C·hm~(-2)·a~(-1),年经济收益介于1.17×10~3～8.71×10~3CNY·hm~(-2)·a~(-1),有机肥配施的经济效益是单施化肥的1.1～1.6倍.不同施肥处理固碳速率介于25.83～51.98 kg·hm~(-2)·a~(-1),不同施肥处理表土碳密度介于29.21～43.24 t·hm~(-2).增施有机肥能够提高土壤固碳速率和表土碳密度.与单施化肥相比,有机无机配施处理的生态系统生产力较高,也表现出较高的碳汇效应和经济收益,是促进土壤固碳减排的一项重要措施.     

碱性缓释肥对水稻吸收积累Cd的影响

选择长株潭地区典型化工点源污染、污水灌溉面源污染和大气沉降面源污染的镉(Cd)污染稻田,研究碱性缓释肥对稻田土壤有效Cd、水稻Cd含量的影响。结果表明:与常规施肥相比,北山、梅林桥、大同桥三个试验点施用碱性缓释肥的水稻产量增加290.8(+3.9%)~605.0(+7.3%)kg·hm~(-2),平均增产467.8 kg·hm~(-2)(+5.7%,P0.05);三个试验点施用石灰和碱性缓释肥均能提高土壤p H,降低土壤有效Cd含量,其效果为碱性缓释肥小于石灰;三个试验点施用石灰和碱性缓释肥均能显著降低水稻稻米和茎叶Cd含量,在北山、大同桥酸性土壤中碱性缓释肥降低稻米Cd含量的效果优于石灰,两地的稻米Cd含量分别较施用石灰下降0.023mg·kg~(-1)(-13.5%)和0.080 mg·kg~(-1)(-26.7%),梅林桥偏中性的土壤上则为石灰降低稻米Cd含量的效果优于碱性缓释肥。     

农作物秸秆纤维提取技术研究进展

农业废弃物的高值化利用有助于缓解资源约束、减少环境污染。秸秆纤维素是细胞壁中最主要的物质,与木质素和半纤维素稳定嵌套,难以分离。因此,秸秆有效组分分离提取是实现其高值化利用的基础和关键。本文对秸秆中纤维微观结构、形成机制及理化性质进行深入阐述,介绍了提取纤维素的多种技术,并对纤维素分离原理与优缺点进行了凝练。针对现有技术壁垒及局限性,展望秸秆纤维分离、提取及纯化等的研究领域和发展方向,以期为探索出高效绿色环保的工艺技术,实现秸秆纤维素的高值化利用奠定基础。