SUSTAINABLE NITROGEN MANAGEMENT FOR VEGETABLE PRODUCTION IN CHINA

Inappropriate nitrogen fertilizer management for the intensive Chinese vegetable production has caused low N use efficiency(NUE), high reactive nitrogen(Nr) losses and serious environmental risks with limited yield increase. Innovative N management strategy is an urgent need to achieve sustainable vegetable production. This paper summarizes recent studies on Nr losses and identifies the limitations from Chinese vegetable production systems and proposes three steps for sustainable N management in...     

Improving the efficiency and effectiveness of global phosphorus use: focus on root and rhizosphere levels in the agronomic system

Phosphorus (P) is essential for life and for efficient crop production, but global P use with limited recycling is inefficient in several sectors, including agronomy. Unfortunately, plant physiologists, agronomists, farmers and end users employ different measures for P use efficiency (PUE), which often masks their values at different scales. The term P use effectiveness, which also considers energetic and sustainability measures in addition to P balances, is also a valuable concept. Major physiological and genetic factors for plant P uptake and utilization have been identified, but there has been limited success in genetically improving PUE of modern crop cultivars. In maize, studies on root architectural and morphological traits appear promising. Rhizosphere processes assist in mobilizing and capturing sparingly soluble phosphate from rock phosphate. Combinations of phosphate-solubilizing microorganisms with ammonium-based nitrogen fertilizer, as well as strategies of fertilizer placement near the roots of target crops, can moderately enhance PUE. The desired concentration of P in the products differs, depending on the final use of the crop products as feed, food or for energy conversion, which should be considered during crop production.     

不同调控措施对减量施肥条件下油菜硝酸盐含量及氮素利用率的影响

利用室内盆栽试验,研究了较低肥力菜田土壤上不同施肥量及减量施肥配合不同氮素调控剂处理对油菜生长、硝酸盐含量以及土壤硝态氮含量和氮肥利用率变化的影响。结果表明：无论是根施调控剂还是不同叶面调控剂处理都有效提高了油菜的生物学产量;根施双氰胺复合硝化抑制调控剂（根调）以及叶面喷施调控剂1和调控剂2处理显著降低了油菜硝酸盐含量,降幅分别达到62.8%、70.3%和73.4%;根调和叶面喷施肥＋扩展剂调控处理也有效地降低了土壤硝态氮含量,提高了氮肥利用率,根调以及叶面调控剂处理下氮肥利用率大幅提高,尤其是根调处理下最高达到61.0%,氮素表观损失量降低,根调处理下最高达68.4%。以上结果说明,较低肥力菜田土壤适量施肥条件下,氮素调控剂如双氰胺复合硝化抑制调控剂的合理施用在保证蔬菜产量基础上,不仅有利于降低蔬菜硝酸盐含量,而且有利于提高氮素利用率,减少肥料氮素环境损失量。     

Genetic study and molecular breeding for high phosphorus use efficiency in maize

Phosphorus is the second most important macronutrient after nitrogen and it has many vital functions in the life of plants. Most soils have a low available P content, which has become a key limiting factor for increasing crop production. Also, low P use efficiency (PUE) of crops in conjunction with excessive application of P fertilizers has resulted in serious environmental problems. Thus, dissecting the genetic architecture of crop PUE, mining related quantitative trait loci (QTL) and using molecular breeding methods to improve high PUE germplasm are of great significance and serve as an efficient approach for the development of sustainable agriculture. In this review, molecular and phenotypic characteristics of maize inbred lines with high PUE, related QTL and genes as well as low-P responses are summarized. Based on this, a breeding strategy applying genomic selection as the core, and integrating the existing genetic information and molecular breeding techniques is proposed for breeding high PUE maize inbred lines and hybrids.     

菜地土壤磷的农学和环境效应研究进展

分析了我国菜地土壤磷的累积状况,介绍了菜地土壤磷累积在提高蔬菜产量上积极的农学意义,重点从菜地土壤磷的环境效应角度,综述了菜地土壤磷素流失对农业面源污染的贡献、表征菜地土壤磷流失潜能的指标、土壤磷流失的"突变点"的研究进展,提出了菜地土壤磷的农学和环境效应研究中存在的主要问题,并对将来的研究方向进行了展望。     

磷肥与参根磷素营养碳水化合物和皂甙的相互关系

本文研究了四年生人参底施磷肥与土壤、根组织营养及碳水化合物，总皂甙的关系。结果表明，底施磷肥，增加了土壤全磷及速效磷含量，改善了极组织Ｐ及Ｎ、Ｋ营养，从而提高根中糖代谢水平，促进淀粉等贮藏性多糖的合成与积累，并增加总皂甙含量。根中磷含量与肥料用量为非线性响应，根中总糖、淀粉及总皂甙与该与该组织中磷含量呈线性响应趋势。     

重庆市露地蔬菜生产施肥现状与活性氮损失及温室气体排放估算

集约化蔬菜系统是当前全球高投入和高环境代价热点系统,降低不同区域蔬菜生产环境代价是实现蔬菜绿色生产的关键。本研究以重庆市铜梁典型露地蔬菜为研究对象,采用农户问卷调查方法,并结合生命周期评价（Life cycle assessment,LCA）方法,系统评价该地区露地蔬菜生产的施肥现状与环境代价（活性氮损失和温室气体排放）,并比较蔬菜种类间差异。最后,基于推荐施肥量估算其节肥减排潜力并明确节肥减排措施。结果表明：重庆市铜梁区蔬菜生产系统肥料用量高,当季氮、磷、钾平均用量分别为483、321 kg·hm^-2和369 kg·hm^-2,普遍超过作物自身养分需求,且重基肥、轻追肥。高肥料投入导致该地区蔬菜生产系统环境代价高,平均活性氮损失和温室气体排放分别为141 kg·hm-（ 2以N计）和6 352 kg CO_2e·hm^-2,氮肥投入贡献了86.6%~92.9%的温室气体排放。不同蔬菜种类间肥料投入量和环境代价差异大,其中,茄果类蔬菜的肥料投入和环境代价最高。不同蔬菜类型节肥减排潜力大。单位面积上,与推荐施肥量相比,该地区蔬菜生产系统氮、磷、钾肥的节肥潜力分别为48%、55%和39%,降低活性氮损失和温室气体排放的潜力分别为46%和48%。     

湖北蔬菜无公害标准化生产的制约因素及对策

阐述了湖北蔬菜实行无公害标准化生产的必要性,通过深入到湖北省蔬菜生产和销售的第一线就其无公害标准化生产等方面的问题进行了调查研究,综合分析湖北蔬菜实行无公害标准化生产的制约因素。结果认为,主要存在着无公害标准化生产和消费的社会意识和氛围不浓、蔬菜“优质优价”的市场机制还未建立、蔬菜质量的监督检测机制尚未形成、蔬菜无公害标准化生产的推广服务体系尚未建立、湖北蔬菜生产规模小等五个方面的制约因素。并就如何实行无公害标准化生产问题提出了相应的对策。     

京郊主要作物生产系统磷素养分平衡评价——以顺义区为例

[目的]评价北京市顺义区主要作物生产系统的磷素养分平衡状况。[方法]采用农田养分平衡模型,针对北京市顺义区主要作物生产系统（大田作物、果园和露地蔬菜）的磷素养分平衡进行了评价,并分析了农田磷盈余的主要影响因素。[结果]3种作物生产系统内均出现农田磷盈余现象,蔬菜生产系统农田磷盈余量[491.8 kg/（hm2·a）]显著高于大田作物[82.7 kg/（hm2·a）]和果园[129.5 kg/（hm2·a）]生产系统农田磷盈余量（P〈0.05）,然而后两者之间农田磷盈余量无显著差异（P〉0.05）。大田作物和蔬菜生产系统农田磷盈余量分别与化肥和有机肥磷输入量呈极显著正相关关系（r分别为0.987 7、0.970 1）,果园生产系统化肥和有机肥磷输入量与农田磷盈余量均呈极显著正相关关系（r分别为0.836 3、0.625 2）,但是各系统内作物收获磷养分量与农田磷盈余量不存在显著相关性（P〉0.05）。[结论]顺义区蔬菜生产系统磷素污染潜力较大;大田作物和蔬菜生产系统农田磷盈余量分别主要来源于化肥和有机肥的投入,而化肥和有机肥的投入均显著影响果园生产系统农田磷盈余量。     

稳定化处理对底泥利用后土壤重金属形态及蔬菜重金属含量的影响

采用小区试验,研究了石灰+钙镁磷肥、海泡石+磷酸二氢钙以及钙镁磷肥3种不同稳定剂对底泥利用带来的重金属污染农田土壤的稳定化效果,以及对空心菜、苦瓜、柿子椒和长豆角4种蔬菜吸收重金属的影响。结果表明,3种稳定剂均能有效降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性,减少蔬菜对重金属的吸收。处理后土壤中的Cd、Pb、Cu、Ni、Zn的弱酸提取态含量均显著降低,最大减少率分别为40.95%、83.87%、67.22%、65.32%和71.61%,Cd稳定化效果最好的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),而综合所有元素稳定化效果最优的处理是MP(钙镁磷肥)。处理组蔬菜可食部分中重金属含量均低于《食品中污染物限量》的相关限值,重金属含量的最大减少率分别为85.69%(Cd)、100.00%(Pb)、77.91%(Cu)、64.97%(Ni)、70.93%(Zn),空心菜重金属含量减少最大的处理是LP(石灰+钙镁磷肥),3种处理之间对减少苦瓜、柿子椒和长豆角重金属吸收的差异不显著。空心菜对重金属的平均富集系数大于苦瓜、柿子椒和长豆角。总体来讲,稳定剂可以有效修复底泥利用带来的土壤重金属轻度污染,确保种植蔬菜的食品安全性。重金属轻微污染或稳定化处理后的农田可以根据重金属种类、含量和有效性,种植不同富集能力的蔬菜,以保证其食品安全性。     

茎叶类蔬菜机械化收获技术研究现状与发展

为深入系统地了解茎叶类蔬菜收获机关键技术,采用文献综述和归纳总结的方法,从无序收获技术和有序收获技术2方面对国内外茎叶类蔬菜收获技术的研究成果进行梳理与分析。结果表明:1)在茎叶类蔬菜无序收获技术中,国外集中式蔬菜收获技术已较为成熟,我国相关机型存在通用性不高、自动化程度低等问题。选择式蔬菜收获技术的研究尚始于起步阶段,在工作可靠性和收获效率等方面和集中式收获技术存在明显差距。2)在茎叶类蔬菜有序收获技术中,柔性夹持输送机构和有序铺放梳理装置是有序收获机的关键部件,对低损伤、低扰动柔性夹持输送和有序铺放梳理技术的研究是当前茎叶类蔬菜有序收获技术研究的重点。针对茎叶类蔬菜收获机械作业要求,提出以下发展策略:优化收获机械结构,研究具备一机兼收功能的通用型茎叶类蔬菜收获机;整合机械系统与电气控制技术,提高收获机具的自动化水平;加强成熟蔬菜有效识别定位和末端执行机构相关研究,提高茎叶类蔬菜选择式收获机工作效率;研究茎叶类蔬菜物理特性,突破低扰动切割技术、可调式低损伤夹持输送技术等有序收获关键技术。     

磷肥和石灰对酸性土壤上一年生黑麦草生长的影响

在二种强酸性、严重缺磷的土壤上,对一年生黑麦草做了磷肥和石灰用量的盆栽试验．结果表明：严重缺磷的土壤,施磷可成倍增加黑麦草产量;黄筋泥需磷量相对红砂土较高些．施磷量与收获后土壤速效磷含量与黑麦草产量密切相关,但土壤速效磷的等级指标,红砂土应比黄筋泥高些．石灰的增产作用远比磷肥低,增产效果还因施磷量不同而不同．在施石灰提高土壤ｐＨ达５．５的范围内,施磷量低的处理产量随石灰施用量的增加而增加;施磷量较高时,石灰的增产效果停留在低石灰用量上．     

广东省菜园土壤施肥状况调查与分析

【目的】了解广东省蔬菜种植生产过程中施肥管理存在的问题,为广东省蔬菜平衡施肥提供参考。【方法】通过农户抽样调查,对珠三角增城市10户(样本)、粤西云浮罗定市15户(样本)、粤北清远连州市25户(样本)、粤东梅州五华县24户(样本)共74户蔬菜种植户蔬菜施肥状况进行分析。【结果】广东省蔬菜种植品种较多,1年3茬的复种模式占大部分。化肥氮(N)、磷(P2O5)、钾(K2O)的平均施用量分别达到444.02、456.66和441.09 kg/ha,化肥施用量N∶P2O5∶K2O=1.00∶1.03∶0.99。有机肥N、P2O5、K2O均值与化肥N、P2O5、K2O均值之比分别是0.38、0.22和0.21。平均总施肥量(N、P2O5和K2O)达到611.19、556.56和535.86 kg/ha。不同地区养分投入量存在较大差异,罗定市和五华县的有机养分投入量略高于连州市和增城市;化肥和总养分投入量均为:增城市>罗定市>五华县>连州市。【结论】广东省蔬菜生产中肥料施用量偏高,特别是P2O5肥投入偏高,NPK比例不均衡,应通过测土配方后平衡施肥。     

蔬菜对重金属的积累差异及低积累蔬菜的研究进展

从种间差异、种内差异和器官分布等方面总结了蔬菜对重金属的积累差异,对低积累蔬菜的筛选标准、筛选方法和目前筛选到的品种进行了归纳,分析了不同蔬菜品种积累重金属存在差异的机制,为低积累蔬菜的安全生产和研究提供了较为系统的参考资料。     

蔬菜精准自动灌溉技术模型应用研究进展

根据蔬菜根层土壤对水分的需求特点分析蔬菜精准自动灌溉技术模型和灌溉指标,提出蔬菜精准自动灌溉技术的关键措施。针对蔬菜自动灌溉技术及设施装备在生产应用中存在的问题,分析了蔬菜精准灌溉技术的理论基础,提出蔬菜灌溉应该在遵循 SPAC 系统模型的水分传输理论基础上,结合蔬菜根层分布特点系统确定菜田土壤墒情监测调控的精准指标,参照蔬菜生长需求及其不同水分条件下的形态特征或生理指标,构建与菜田土壤水分管理相适应的自动灌溉管理决策;指出蔬菜灌溉需要根据蔬菜种类及其生长发育时期建立确保蔬菜优质高效生产的灌溉管理技术方案,结合根层土壤墒情和具体气候环境条件,以及蔬菜产量和品质要求等确定具体的灌溉管理指标。蔬菜自动灌溉控制技术需要建立完善的土壤墒情管理系统装置,制定精准调控土壤墒情管理的指标,建立完善的自动灌溉管理关键措施。应用蔬菜自动灌溉控制技术能适时适量满足蔬菜生长发育对水分的需求,对促进蔬菜优质高效生产、提高水分利用效率、防止水肥流失有重要作用。     

施肥方式对蔬菜地土壤中8种抗生素残留的影响

从浙江省杭州、嘉兴和绍兴等3个地级市采集了4种不同施肥方式下(分别为施用畜禽粪+化肥、商品有机肥+化肥、沼渣+化肥和单施化肥)的蔬菜地表层土壤样品44个,分析了4类8种抗生素(包括四环素类抗生素的土霉素、四环素和金霉素,喹诺酮类抗生素的恩诺沙星,磺胺类抗生素的磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲噁唑及大环内脂类抗生素的泰乐菌素)的残留情况,探讨了施肥方式对蔬菜地土壤中抗生素残留的影响。结果表明,蔬菜地土壤中抗生素的检出率和残留含量与施肥方式密切相关。8种检测的抗生素中土霉素的检出率和残留含量明显高于其他种类的抗生素,土霉素的平均含量占8种抗生素总量平均值的67.03%。抗生素的检出率和平均含量由高至低依次为:土霉素>磺胺二甲嘧啶>恩诺沙星>四环素>磺胺甲噁唑、泰乐菌素>金霉素>磺胺嘧啶;四环素类抗生素>磺胺类抗生素。土壤中各类抗生素的检出率及含量均为施用畜禽粪的蔬菜地>施用商品有机肥的蔬菜地>施用沼渣的蔬菜地>单施化肥的蔬菜地,施用畜禽粪的蔬菜地土壤中抗生素残留量明显高于其他蔬菜地。试验结果表明,畜禽粪是蔬菜地土壤抗生素的主要来源,商品有机肥和沼渣的施用对蔬菜地土壤中抗生素的残留也有一定的贡献。     

土壤和蔬菜中重金属含量的研究

西安市郊供试菜园土壤和蔬菜中金属元素含量差异显著,近郊9块菜地土壤全量和DTPA态Pb,Cd,Cr,Cu,Zn,Mn的平均含量均大于对照,其中Pb,Cd累积量较大。在研究的11种蔬菜中,苋菜和韭菜的重金属累积量较大,而大辣子和西红柿的累积量较小。蔬菜吸收重金属除受元素有效性影响外,还受土壤和大气污染的干扰。     

不同施肥种类与加工方法对蔬菜亚硝酸盐含量变化的影响

  采用盆栽试验的方法,研究了施用不同肥料对不同蔬菜主要生长期中亚硝酸盐含量的动态变化规律,并探讨了不同加工方法对蔬菜亚硝酸盐含量的影响。结果表明,不同种类的氮肥对生菜(Lactuca sativa Linn.var.ramosa Hort.)、茴香(Foeniculum vulgare)、豆腐菜(Basella rubra)、菠菜(Prunella asiatica Nakai)、芫荽(Coriandrum sativum L.)和京白菜(Basella campestris)在生长发育过程中体内亚硝酸盐的积累有显著性影响（P＜0.05）。成熟期的蔬菜中,亚硝酸盐含量变化规律为：施混合肥料蔬菜＞施硝酸铵蔬菜＞施硫酸铵蔬菜＞未施肥蔬菜。炒制的蔬菜中的亚硝酸盐含量高于煮制。因此,在蔬菜施肥过程中应该尽量少施化肥或施用少量硫酸铵,并进行合理加工。研究结果为绿色蔬菜合理施用氮肥提供科学依据,也为蔬菜合理烹饪提供参考。     

磷肥和有机肥对不同磷水平土壤磷渗漏影响研究

采用土柱培养的模拟试验方法研究了在不同磷水平土壤上大量施用磷肥和有机肥对土壤测试磷、土壤磷渗漏的影响及影响机理.结果表明,不同磷水平土壤施用磷肥或有机肥土壤CaCl2-P、Olsen-P和土壤渗漏液中可溶性磷均显著增加;单位量磷肥或有机肥所增加土壤各形态磷量随土壤磷水平的增加而增大;随着磷肥或有机肥用量的增加,单位量磷肥或有机肥所增加各形态磷量也逐渐增大,差异均达到显著和极显著水平.在施用磷肥的基础上增施有机肥可以提高土壤CaCl2-P、Olsen-P含量和土壤渗漏液中可溶性磷的增长幅度.土壤磷的渗漏量与土壤测试磷呈显著正相关;单位量磷肥或有机肥所增加的土壤渗漏磷量随着磷肥或有机肥用量以及土壤磷水平的增加而增加.Olsen-P含量与土壤磷吸持指数(PSI)呈显著负相关关系,与土壤磷的吸附饱和度(DPS)呈显著正相关关系.     

不同母质类型水稻土上莲藕施肥效应研究

[目的]为莲藕科学施肥技术提供依据。[方法]采用微区试验研究了施用氮磷钾配比肥料及有机肥对潮土性水稻土和黄棕壤性水稻土上莲藕生长和产量的影响。[结果]不同母质类型的水稻土上,莲藕的长势长相和总产量相差不大,但潮土性水稻土上莲藕施K肥产量效果优于黄棕壤性水稻土,施P肥产量效果明显差于黄棕壤性水稻土,施有机肥和N肥的产量效果基本一致。2种类型水稻土上莲藕产量与不同阶段立叶总面积均呈显著正相关。潮土性水稻土上莲藕N、P和K的净吸收量之比平均为1∶0.25∶2.71,黄棕壤性水稻土上平均为1∶0.36∶5.43,说明莲藕对K素的需求明显高于N素。[结论]2种土壤比较而言,潮土性水稻土上莲藕的N素利用率较高,K素利用率较低,P素利用率相差不大。