中国设施栽培系统中的养分管理

设施栽培养分管理是设施农业系统的重要组成部分,根据近年来我国设施农业在养分管理方面的研究进展,从设施栽培养分投入和土壤养分累积两个方面阐述了我国设施栽培养分管理现状,指出了由于不合理养分管理导致的设施栽培土壤盐分大量积累、营养元素间比例失调、设施蔬菜品质下降以及造成的环境污染等问题,并针对上述问题提出了加强设施栽培养分管理的一些具体对策及措施。     

浅谈“十四五”土壤肥力与土壤养分循环分支学科发展战略

土壤肥力与土壤养分循环分支学科是土壤学科中应用性较强的学科,悠久的发展历史积累了极为丰富的文献资料,在评价和利用土壤资源,提高作物产量和养分利用率,减少环境污染中发挥着重要作用。"十四五"期间土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强土壤养分转化过程、速率、产物及其影响因素的基础性研究。鉴于我国大宗作物种植强度下降,集约化设施种植面积增加的两极化发展现状和减肥减药维持生态环境安全的国家需求,"十四五"期间,土壤肥力与土壤养分循环分支学科应加强以下针对性研究:1)休耕轮作对土壤肥力的影响及通过休耕轮作维持和提高土壤肥力的原理、途径和方法;2)高度集约化种植条件下快速恢复土壤肥力,保持土壤健康和有效利用土壤养分的科学管理原理、途径和方法;3)实现土壤-作物-环境相互契合,充分发挥土壤肥力,高效利用土壤养分的基础科学问题。     

作物营养从有机肥到化肥的变化与反思

二十世纪前，农业生产主要靠施用有机肥为作物提供营养，维持地力不衰，这一时期一般称为“有机营养”阶段。之后，化肥逐渐取代有机肥，成为作物养分的主要来源，农业生产进入以化肥养分供应为主的“无机营养”阶段。化肥的连续大量施用在作物增产方面发挥了巨大作用，也带来了不少问题，以致近年来出现了怀疑或否定农业生产中施用化肥的思潮。为此，本文回顾了植物营养学科的发展历程和我国化肥使用的历史，指出仅靠施用有机肥、种植豆科作物等传统的营养作物的方式难以满足农业生产对养分的需求，化肥与有机肥配合施用是我国农业发展的正确道路。目前生产中，化肥施用存在不合理和过量问题，有机肥施用方面，主要是集约化养殖业与种植业的不合理布局，存在种养分离，难以农业利用等养分管理问题。同时解决这两个问题，除采取已有的合理施肥技术及方法外，还应改变从植物营养角度只重视氮磷钾等无机养分的供应，拓宽为重视碳、氮、磷及钾等不同元素间的时空平衡关系；以农业生态系统养分资源高效循环利用为核心，采取不同方式实现有机–无机营养的结合，应避免陷入有机与无机营养的争论；从生物地球化学循环角度看待养分利用与管理问题，关注养分在田块、流域及区域尺度的流向及对土壤、水体及大气的影响；将科技与政策等有效结合，提高养分利用效率，减少养分损失，保障我国农业的健康持续发展。     

肥料-土壤-作物系统镁-磷营养互作研究进展

镁和磷是植物生长所必需的营养元素,当前镁营养缺乏和磷利用效率低已成为限制我国种植业绿色发展的关键养分管理问题。镁、磷养分供应不能满足作物生育期的养分需求,导致作物产量下降和品质降低,在南方酸性土壤中表现尤为明显。镁-磷营养间存在着复杂的交互作用,在肥料中,镁-磷互作影响镁、磷养分在肥料中的生物有效性;在土壤中,镁-磷互作影响镁、磷养分的固定与释放;在作物生长过程中,镁-磷互作促进了作物对镁、磷养分高效吸收和利用,提高作物产量并改善作物品质。综上所述,镁和磷在肥料-土壤-作物系统中存在着不同类型的交互作用,需要系统地认知和理解二者在肥料、土壤和作物中的交互过程及作用机制,为绿色高效肥料产品创新设计和农田养分高效管理与利用提供科学依据。     

设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级标准

近三十年来,我国设施蔬菜栽培发展迅速,已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一。但在长期的设施蔬菜生产过程中,普遍存在着不合理施肥、养分比例失调、肥效下降和资源浪费严重等问题,致使土壤养分富集,盐分积累现象日趋严重。本文对我国设施菜地土壤次生盐渍化的现状、发生原因及其对作物的危害进行综述和分析,在此基础上制定设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级的标准的建议及初步构架,旨在为防治设施菜地土壤次生盐渍化,实现设施菜地土壤的质量调控与可持续利用提供理论指导和科学依据。     

设施菜地土壤次生盐渍化的成因、危害及其分类与分级标准的研究进展

近30年来,我国设施蔬菜栽培发展迅速,已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一。但在长期的设施蔬菜生产过程中,普遍存在着不合理施肥、养分比例失调、肥效下降、资源浪费严重等问题,致使土壤养分富集,盐分积累现象日趋严重。本文对我国设施菜地土壤次生盐渍化的现状、发生原因及其对作物的危害进行综述和分析,在此基础上制定设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级的标准的建议及初步构架,旨在为防治设施菜地土壤次生盐渍化,实现设施菜地土壤的质量调控与可持续利用提供理论指导和科学依据。     

根区施肥 ¾¾ 提高肥料养分利用率和减少面源污染的关键和必需措施

如何提高肥料利用率是当前农业发展和环境保护迫切需要解决的问题。本文对多种提高肥料利用率的方法进行了简评,对我国肥料养分利用率低的原因进行了分析。认为肥料向环境的迁移损失是肥料养分低效的根本原因,而土壤对肥料养分的吸附固定总体上不会导致肥料养分利用率下降。肥料养分当季利用率低主要因大部分肥料养分分布于根系不能高效吸收的土体范围而致。根据土壤中肥料养分迁移扩散能力有限、作物根系高效吸收养分的土体范围有限以及养分供应浓度（(强度）)直接决定养分吸收效率等研究结论,本文论述了根区施肥是未来大幅度提高肥料当季利用率的必然和关键措施。并对根区施肥进行了定义,提出了根区施肥的适用条件和未来需要研究的科学问题。     

生物炭对设施退化土壤氮相关功能微生物群落丰度的影响

设施栽培土壤在人工调控下进行生产,长期处在高温高湿、无降水淋洗、高复种指数、持续大量施肥等特殊环境条件下,它的物理结构和生化性状产生很大变化.菜农因传统施肥经验而形成的盲目大量施肥行为造成氮肥的过量摄入,从而愈发加重了土壤表层养分富集、酸化板结、养分失调等,继而导致蔬菜品质严重下降,在部分种植年限较长的大棚已不能进行蔬菜生产,严重制约了各地区设施农业的可持续发展[1].而长期过量的施用氮肥还会使设施土壤中硝态氮含量升高,减少土壤中的硝化微生物菌群的丰度,提高反硝化微生物的活性,促进N2O的排放通量[2].因此,为了保证设施栽培产业能够健康、可持续地发展,使蔬菜生产向高产、高效、优质的方向发展,对设施栽培土壤氮循环的研究已迫在眉睫.     

陕西省设施农业土壤退化现状分析

本文以陕西省为例，分别对陕北、关中、陕南148个重点设施蔬菜基地进行了大棚种植历史、轮作现状、水肥管理、病虫害现状等系统调查，并通过土壤样品采集，分析了土壤基本性质、养分含量和重金属含量。结果显示，陕西省三个地区的设施土壤pH均显著低于周边大田土壤，且随着设施种植年限增加土壤pH呈现持续下降趋势；土壤次生盐渍化特征明显(>500 μS/cm)；土壤养分积累现象普遍，特别是速效养分积累显著；陕北、关中地区设施土壤部分重金属累积超过大田土壤，表明该地区设施土壤退化现象明显。结合设施农业调查资料发现，设施土壤退化的根本原因是利用强度过高、农用品投入过大，这将对设施生产与生态环境造成影响，因此，在该地区，开展设施土壤轮作休耕或修复工作非常必要。     

基于土壤电导率控制的养分供给对设施番茄生长、产量和品质的影响

我国设施蔬菜生产中缺乏有效决策指标来引导养分的科学投入,过量施肥已成为设施农业可持续发展的主要瓶颈.选用土壤电导率(EC)作为控制养分投入的决策指标,探索不同土壤EC对番茄生长、产量以及品质的影响,为未来智能化设施生产提供科学依据.通过在设施番茄体系实地试验,运用可视化电导率传感器对土壤进行实时监测,并结合水肥一体化设...     

不同养分配比对高粱根系生长及养分吸收的影响

为探明高粱养分吸收和根系生长对氮、磷、钾胁迫的响应,通过长期定位试验,在高粱/玉米轮作条件下研究了不同养分配比NPK、PK、NK、NP、CK对高粱根系生长及养分吸收的影响。结果表明:与NPK相比,长期不施氮肥(PK)条件下高粱总根长增加18.29%,总根体积降低26.52%,且根系主要分布在0~10 cm土层,直径小于0.5 mm细根所占比例显著增加。不施磷肥(NK)显著抑制了高粱根系生长,总根长、总根表面积和总根体积分别降低24.03%、27.48%和41.29%。不施钾肥(NP)对细根生长有明显抑制作用。不施氮、磷、钾均降低高粱对相应养分的吸收和累积,不施氮促进了营养器官中氮和钾素向籽粒转运,不施磷或钾肥抑制了氮、磷及钾的转运。高粱对养分的吸收、积累和转运与根系形态有关,不同养分积累与运转与根系形态关系表现不尽相同:氮素、钾素积累和转运与根系形态具有较好的相关性,氮素的积累和转运与植株生物量和产量的相关性大于磷素和钾素。综上,高粱根系形态及养分吸收对氮、磷及钾胁迫响应不同,该研究可为不同养分瘠薄地高粱高效栽培提供理论依据。     

作物养分平衡诊断与调节系统

“土壤—作物”是一个复杂系统,影响作物产量质量的因素是作物本身、土壤施肥以及其它环境因子之间关系的综合效应。通过科学试验,总结专家经验,用系统工程的原理和方法作营养元素的定量分析,寻找作物体内营养元素在系统内平衡的规律,建立数学模型和高产作物养分数据库。作物养分平衡诊断与调节系统是解决此问题的一项高新技术,并成功地在微型计算机上付诸实施,使之成为一项实用技术。     

不同品种水稻产量形成过程的养分积累与分配特征研究

通过测定三系杂交稻"汕优63"、两系杂交稻"两优2186"和常规稻"IR64"不同器官N、P和K含量动态,探讨了3种水稻各生育期的养分积累与分配特征。结果表明:3种水稻稻株N含量均随生长过程逐渐下降,同一生育期水稻N含量以"汕优63"最高;除"汕优63"K含量在齐穗时明显上升外,3种水稻的K含量随生长过程逐渐下降;而P含量总体上在分蘖盛期最高。完熟期3种水稻的N积累量依次为24.79g/m2、15.14g/m2和14.42g/m2,P积累量为4.766g/m2、3.306g/m2和3.678g/m2,K积累量为2.439g/m22、.029g/m2和1.725g/m2。"汕优63"分配到籽粒中的N素比例为61.23%,分别比"两优2186"、"IR64"高17.97%和11.23%;分配到籽粒中的P素比例为62.97%,分别比"两优2186"、"IR64"高6.41%和9.63%;分配到籽粒中的K素比例为27.51%,分别比"两优2186"、"IR64"低3.00%和2.39%。在全生育期中,"汕优63"、"两优2186"和"IR64"的N需求量依次为31.33g/m2、22.88 g/m2、24.82g/m2,N、P、K吸收比依次为1∶0.192∶0.098、1∶0.219∶0.134和1∶0.255∶0.120。3种水稻中"汕优63"的养分生产效率最低。N、P、K生产效率"汕优63"依次为37.25kg/kg、193.80kg/kg和378.80kg/kg,"两优2186"依次为52.54 kg/kg、240.38kg/kg和392.16kg/kg,"IR64"依次为58.38kg/kg、228.83kg/kg和487.80kg/kg。三系杂交稻"汕优63"的N、P、K需求量大,积累量高,分配到籽粒中的比例亦高,与其高产特性相吻合。在保证N、P、K供给的前提下,进一步提高养分生产效率是实现"汕优63"高产、高效的关键。     

Proposed modifications of the diagnosis and recommendation integrated system (DRIS) for interpreting plant analyses

Abstract

The Diagnosis and Recommendation Integrated System (DRIS) is a unique method of interpreting plant analyses. DRIS includes a number of assumptions which distinguish it from “critical concentration”; approaches, the most important being that ratios of nutrient element concentrations are often better indicators of nutrient deficiency than are simple nutrient element concentrations. Though several workers have shown that DRIS often produces more accurate diagnoses of nutrient element deficiency than conventional approaches, the complexity of the DRIS methodology has discouraged its use. This paper offers three modifications of the DRIS methodology which can simplify its use and interpretation. These include simplified calculation of intermediate functions, modified parameter selection, and modified criteria for predicting response to additional fertilizer.     

Browsing by red deer negatively impacts on soil nitrogen availability in regenerating native forest

Herbivores can have important indirect effects on belowground properties and processes that govern ecosystem form and productivity. A major way that herbivores affect ecosystem productivity is by modifying feedbacks that occur between dominant plants and belowground properties, and especially by changing the rates of nutrient mineralisation. In this study, we examine the effects of browsing by red deer, relative to landscape factors such as variations in microclimate and topography, on soil biological properties and N cycling in regenerating forest in an upland region of the Scottish Highlands. The site at Creag Meagaidh in the Scottish Highlands was sampled three times over the growing season of 2001 and soil cores were taken from four exclosures. Measures of soil biological properties and nitrogen availability were made. The results presented here suggest that although spatial and temporal variation were the dominant factors affecting soil biological properties and nitrogen dynamics in this ecosystem, herbivory also had consistent and significant effects on these measures. Browsing significantly reduced measures of DOC (27%), NO₃⁻ (48%), NH₄⁺ (49%) and N-mineralisation (53%). The microbial C:N ratio was also significantly greater (89%) in browsed than un-browsed areas, suggesting that the removal of deer reduced the extent that the microbial community was N-limited. These significant negative effects of browsing on soil nitrogen cycling have the potential to reduce ecosystem productivity. We conclude that removal of browsing over 14 years has accelerated native woodland regeneration, leading to subsequent increases in soil C- and N-mineralisation, further increasing plant N supply and tree growth in this ecosystem.     

湖北潮土区不同轮作制度下土壤养分平衡状况与评价

通过连续5年定点调查和取样分析,研究了湖北省2个潮土区域农田土壤养分平衡状况,并用允许养分平衡盈亏率进行了评价.结果表明:①在几种主要轮作制中,所有作物的K肥施用量及施用比例均明显比N肥低,但几乎所有作物的K素吸收量均明显高于N素吸收量,早、晚稻吸收P、K的比例明显高于其它作物.②不同轮作制中土壤养分平衡状况表现为N素有不同程度的盈余、P素基本平衡、K素总是亏缺的,且水田K素亏缺量明显高于早地.在此基础上,作者提出"减N稳P增K"和以一个轮作周期为单位进行统筹施肥的养分平衡调控措施,以实现作物生产的高产稳产和土壤养分平衡的良性循环.     

黑土农田养分平衡与养分消长规律

通过 1 1年的定位试验结果表明 ,典型黑土农田 1 1年不施N肥 ,N素的自然供给力由 92 %下降到 5 0 %～ 60 % ;不施P肥 ,P素的自然供给力由 98%下降到 80 %～ 90 % ;不施钾肥 ,K素的自然供给力也由 1 0 0 %缓慢下降接近 90 %。农田养分平衡盈亏及其变化决定了土壤养分消长规律 ,其中有效磷的消长与P素盈亏的相关模型为Y =2 895 0 1 3 4x ,速效钾的消长与K素盈亏的相关模型为Y =1 8 81 0 1 63x。     

两种间作体系中养分竞争与营养促进作用研究

应用根系分隔技术研究小麦 /蚕豆、小麦 /大豆间作中养分竞争和营养促进作用结果表明 ,与豆科根系相互作用时小麦生物量和养分吸收量均大于完全分隔和 30 μm孔径尼龙网分隔处理 ;与小麦根系相互作用时大豆生长受抑 ,生物量低和养分吸收量下降 ,而蚕豆生物量和养分吸收量未受显著影响。小麦竞争能力强于蚕豆和大豆 ,小麦 /大豆间作体系存在种间竞争作用 ,而小麦 /蚕豆间作体系存在种间促进互惠作用     

Nutrient management regulations in The Netherlands

The application of nutrients affect the quality of the environment which justifies the consideration of regulations regarding their use in agriculture. In the early 1990s The Netherlands decided to use the indicator ‘nutrient surplus at farm level’ as the basis for a regulation which was called the mineral accounting system (MINAS). Exceedance of specified nitrogen (N) and phosphorus (P) surpluses (‘N and P loss standards’), resulted in a financial levy per kg exceedance. This NP surplus approach is a ‘goal-oriented regulation’ rather than a ‘means-oriented regulation’, giving farmers maximum freedom to stop nutrient leaks where they considered measures to be most effective in their specific situation. In 2003, however, the European Court of Justice ruled that The Netherlands Action Programme, of which MINAS was part, was in conflict with the EU Nitrates Directive. Important consideration here was that the legislation in The Netherlands contained as yet no specified application rates for N. The Netherlands was also reproached for implicitly allowing application rates of more than 170 kg N in the form of animal manure per ha per year without possessing formal permission by the European Commission to deviate from this threshold, a so-called ‘derogation’. A new, and meanwhile by the European Commission accepted Netherlands Action Programme defines the required N application rates, N fertilizer replacement values of various organic manure types, and periods in which the use of fertilizers and manures is forbidden. All these aspects will be sharpened in the years after 2006.     

Method for the estimation of nutrient uptake kinetic parameters using nonparametric statistics

The uptake of many plant nutrients has been shown to follow Michaelis‐Menten enzyme kinetics, and as a result several methods of collecting and analyzing uptake data have been developed. The method proposed here consists of a continuously flowing hydroponic system and a method of data analysis that estimates a value of K_mand V_max for each plant. The method is nondestructive; it does not require large amounts of space; and the plants are near steady‐state uptake. In simulated experiments with various assumptions about variability in the data, the nonparametric statistical analysis of the results provided estimates as good as or better than regression analysis estimates of the two parameters of the Michaelis‐Menten equation.