城乡交错区蔬菜生态系统氮循环的数值模拟研究

GLEAMS是美国农业部开发的一个模拟农田氮磷循环的模型,主要用来评价农田管理措施的环境效益。本研究运用GLEAMS模型模拟了南京市东郊蔬菜生态系统的氮素循环,将氮素的主要来源和去向作了系统的分类和量化。模拟结果表明,从2003年7月到2005年7月,该区蔬菜生态系统通过施肥施入氮素3750kghm^-2,降水与灌溉水引入氮素57.0kghm^-2;氮素的输出主要有：淋溶1100kghm^-2、流失43.0kghm^-2、作物吸收960kghm^-2、氨态氮挥发260kghm^-2和反硝化913kghm^-2,氮素盈余531kghm^-2;并且计算出该区作物对氮素的吸收利用率仅为21.6%～25.2%。研究表明,该区农业生产对地下水环境的污染较大,农业生产系统的肥料利用率较低。本模拟研究为探索农田最佳施肥量,以及如何改善生态环境奠定了基础。     

长三角工业型城乡交错区蔬菜生产系统重金属平衡及健康风险

随着中国城市化进程的加快,城乡交错区重金属污染问题越来越受到人们的关注.本文以长三角无锡市城乡交错区某蔬菜基地为例,详细观测了两年期间(2003.7-2005.7)蔬菜生产系统中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属元素的平衡状况,其目的是掌握该生产系统重金属的积累趋势,评价系统中土壤和蔬菜的健康风险.结果表明:该系统在管理过程中,重金属的输入途径有施肥和灌溉,有机肥施用是生产系统重金属输入的主要来源,占输入量的88.5% 以上.系统重金属年输入量较高,明显高于荷兰农业区水平,而Cu、Pb、Zn等元素年输出量明显较低,占输入量的10% 以下,表现为盈余.观测田块土壤中Cu、Pb、Zn、Cd含量均低于农田土壤二级标准但明显高于太湖地区人为土元素背景值,存在积累的趋势.蔬菜中重金属健康风险评价结果表明,在目前的生产条件下,叶菜类蔬菜重金属健康风险较高.     

城乡交错区小型蔬菜生产系统氮磷钾元素平衡状况——以南京和无锡为例

土壤中氮磷钾元素能否维持平衡是关系到养分管理及农业可持续发展的一个重要内容。本文以江苏省南京和无锡两个典型城乡交错区的小型蔬菜生产系统为例,研究了一年期间氮、磷、钾养分元素的平衡状况及其影响因素。结果表明:南京的蔬菜地以有机肥作为生产系统养分输入的主要来源,而无锡则是以化肥和有机肥,特别是化肥为其主要来源。与蔬菜收获带出的养分相比,两蔬菜生产系统的氮磷元素均存在明显的盈余,其中氮的盈余量南京地区明显大于无锡地区,磷的盈余量前者却低于后者,而钾元素在南京地区呈正平衡,无锡地区呈弱的正平衡或负平衡,说明无锡地区钾元素已出现明显的亏缺趋势。这种养分不平衡的状况是由肥料种类不同、劳动力投入的差异以及由此产生的管理方式的不同造成的,因此要促进城乡交错区农业的可持续发展,根据土壤养分平衡状况及其影响因素,开发合理的施肥技术十分必要。     

工业型城乡交错区农业土壤Zn的空间分异及其影响因子探讨--以无锡市为例

城乡交错区的工业发展可能导致土壤重金属积累,并威胁食品安全。本文以无锡典型工业型城乡交错区为例,利用地统计学变异函数研究了农业土壤全量Zn和DTPA-Zn的空间变异特征,并分析了其影响因素。结果表明:人类活动明显增加了土壤的含Zn量,研究区土壤全量Zn具有强烈的空间自相关性,其空间变异主要与工业活动有关,土地利用对它没有影响;土壤全量Zn在工厂分布区附近较高,其他地区较低。土壤DTPA-Zn变异性大于全量Zn,具有中等的空间自相关性,其空间变异与工厂无明显关系,但土地利用对它影响较大,菜地DTPA-Zn含量明显高于水稻田。     

长江三角洲城乡交错区农业土壤pH特征及影响因素探讨——以江苏省无锡市为例

城乡交错区经济的迅速发展对土壤pH产生了明显的影响。以无锡市某城乡交错区为例,研究了土壤pH的时空变异及与土壤性质的关系,探讨了影响土壤pH变化的主要因素。结果显示,该区土壤pH变化较大(3.74～8.50),土壤酸度由交换性H+、Al3+共同决定,蔬菜地土壤由于交换性H+和Al3+的出现降低了盐基总量和盐基饱和度,导致pH降低。稻田改种蔬菜后,土壤明显酸化,pH均值从6.43降至5.40;工企业周围土壤pH也明显降低;相反,在城镇周围及公路两侧土壤pH则明显较高。综合分析表明,该地区土壤pH的变化受农业活动影响较大,包括土地利用的变化,持续的强烈利用和大量施用无机化肥等;另外,工业活动也使得企业周围土壤pH明显降低;其次,公路和城镇建设带入的碱性物质使土壤pH增加,建议增加有机肥施用及水旱轮作进行改良。     

工业型城乡交错区农业土壤Cu、Zn、Pb和Cd的空间分布及影响因素研究

在江苏省无锡市工业型城乡交错区，选择8km2区域，采集119个土壤样品，对土壤Cu、Zn、Pb,Cd及其有效态含量的空间分布和影响因素进行探讨。结果表明：该区土壤Cu、Zn、Pb、Cd含量和变异系数都明显增加，土壤有效态重金属含量与相应的全量重金属含量具有显著相关性。土壤Cu、Zn、Cd空间变异主要受到工业影响，但由于该区工业类型的多样性和工厂分布的分散性，Cu、Zn、、Cd空间分布模式并不相同。本区土壤Pb的分布与工厂分布的相关性不大，但随与城市距离增加而降低。公路和土地利用与土壤重金属含量的关系表现不明显。该区工业污染对土壤重金属空间变异的影响可能掩盖了公路和土地利用等的影响，建议在城乡交错区合理安排工业布局以控制土壤受重金属污染的范围。     

小尺度土壤养分的空间变异及其影响因素探讨—以江苏省无锡市典型城乡交错区为例

以江苏省无锡市城乡交错区为例,在8km2范围内,采集102个土壤表层样,利用地统计学和G IS相结合的方法,研究了土壤全量和速效氮、磷、钾的空间变异特征,并对其影响因素进行了探讨。结果表明土壤养分空间变异程度从大到小依次为:土壤全氮>土壤全磷>土壤速效磷>土壤速效氮>土壤速效钾>土壤全钾。土壤全氮空间变异受到土壤类型的影响,土壤全磷的空间变异与居民点分布有关,土壤全钾空间变异与土壤粘粒关系最密切。土壤全量养分和相应的速效养分具有显著相关关系,在空间分布上,也分别存在不同程度的相似性。同时土壤全磷和土壤速效养分受土地利用影响也较大。研究还表明,城乡交错区土壤氮、磷流失风险增加,需要实施有效措施控制氮、磷肥料的过度施用。     

典型农业型城乡交错区小型蔬菜生产系统重金属平衡的研究

以南京城乡交错区小型蔬菜生产系统为例,研究了1年期间(2003.7-2004.7)蔬菜种植过程中Cu、Pb、Zn、Cd等重金属元素的平衡状况和污染潜力.结果表明:该系统重金属的输入途径主要为施肥和灌溉,施肥特别是有机肥是生产系统重金属输入的主要来源,占输入量的98%以上.重金属年输入量较高,明显高于欧洲农业区水平,而年输出量较低,占输入量的10%以下,在重金属平衡上试验地均表现为盈余.多年的蔬菜种植已导致土壤重金属积累.试验区土壤和蔬菜中的重金属含量均低于国家安全标准,表明蔬菜生产系统现状较安全.综合大气沉降等因素评估表明,本地区Cu、Zn、Cd污染风险较大,且高强度的种植管理会加剧生产系统重金属污染,有可能导致蔬菜地土壤在几十年内即能达到国家土壤环境二级标准.     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

典型农牧交错区土地利用变化驱动力分析

农牧交错带土地利用/覆被变化的驱动力研究是生态环境演化内在规律的重要组成部分,可以科学指导该地区的可持续发展。该文以农牧交错带的典型区域——内蒙古翁牛特旗为例,从土地利用变化过程的空间角度,基于GIS以及相关数理统计软件,使用Logistic模型分析了土地利用/覆被变化的内部和外部驱动力。结果表明模型中耕地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和农业气候区;草地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离、土壤表层有机质含量和到乡镇中心的距离;林地变化的主要解释变量是到农村居民点的距离和海拔;空间异质性和土地利用变化过程的时间变量共同影响使用logistic回归模型来进行推断的能力;通过对草地logistic回归模型拟合度的检验,验证了不同土地利用类型变化的主要驱动力可以用空间统计模型来解释。     

减量施肥对水稻生长及氮素利用率的影响

通过在不同肥力水平土壤上设置不同幅度的氮肥减量试验,研究其对水稻产量及氮肥利用率的影响,为巢湖流域坡岗地区氮肥的减量施用提供依据。结果表明:在巢湖流域坡岗地区中高肥力水平土壤上减少30%的常规施氮量、中低肥力水平土壤减少10%的常规施氮量,虽然单位面积有效穗数下降,但水稻结实率、每穗粒数和千粒重明显增加,不会造成水稻显著减产。两种肥力水平土壤上,氮素收获指数均以常规施氮量处理最低,减量施肥、分期施氮可以促进氮素从茎、叶、根部向谷粒的转移;减量施肥,中高肥力土壤上氮素回收率提高9.99～16.52个百分点,中低肥力水平土壤上提高6.0～12.15个百分点。     

黄土高原旱地磷肥残效及利用率研究

连续4年的冬小麦定位试验证明,旱地施磷（P₂O₅）量在75～300kg/hm²时,小麦的增产率基本随磷肥用量的增加而提高,但P₂O₅的增产作用和磷肥利用率却随磷肥用量的增加而降低;磷肥不仅当季增产显着,而且后效明显,第1季施磷后在第4季P₂O₅施用量75kg/hm²的增产率为53.9%,施用量150kg/hm²的增产率为64.3%,施用量300kg/hm²的增产率为109.6%,1kgP₂O₅累计增产小麦依次为38.7,25.5,15.1kg,分别为第1次效果的2.26倍、2.38倍和2.85倍。磷肥的利用率随用量增加而降低,当季利用率低,累计利用率高,施P₂O₅75～300kg/hm²时,当季利用率为12.0%～4.3%,累计利用率达25.0%～12.4%。     

持续减量施氮对冬小麦土壤硝态氮含量和氮肥利用效率的影响

连续两个生长季（2008/2009和2009/2010）对小麦（济麦22）进行不施氮T1、减量施氮T2（180kg·hm-2纯氮）和按农民习惯施氮T3（315kg·hm-2纯氮）3种施肥处理,2008/2009年度各处理分别为T11、T21、T31,2009/2010年度为T12、T22、T32。观测小麦旗叶光合速率、产量、土壤硝态氮含量,分析连续处理两个生长季后各处理氮肥利用率RE N、氮肥农学效率AE N、氮肥生理效率PE N和氮肥偏生产力PFP N的差异。结果表明,（1）第一生长季T21与T31处理相比,第二生长季T22与T32处理相比,小麦旗叶光合能力和产量均未显著下降,但均显著高于不施氮处理（P〈0.05）。（2）持续2a减量施氮处理（T22）后,小麦成熟期0-200cm土层硝态氮含量分别比T32和T21显著下降32.2%和26.7%（P〈0.05）。（3）持续2a减量施氮处理T22的RE N、AE N、PE N和PFP N均显著高于T32,与第1年减量施氮处理T21相比,T22的RE N、AE N和PE N显著升高（P〈0.05）,但PFP N变化不显著。研究表明连续减氮处理未显著降低小麦开花后旗叶的光合能力和产量,但降低了地下水污染的风险,同时提高了各项氮肥利用效率指标,因而180kg·hm-2纯氮的施氮量可作为小麦持续高产条件下的推荐施肥量。研究结果可为氮肥高效利用和冬小麦栽培的可持续发展提供理论基础。     

不同水肥管理对京郊设施菜地氮素损失及氮素利用效率的影响

定量分析不同水肥管理下设施菜地的氮素损失途径及氮素利用效率,可为合理制订菜地水肥管理措施提供科学依据。2009年在北京市顺义区设施番茄大棚设置了6种水肥管理模式：（1）传统施肥＋传统畦灌（N1F1）;（2）优化施肥＋优化畦灌（N2F2）;（3）减量施肥＋优化畦灌（N3F2）;（4）传统施肥＋传统滴灌（N1D1）;（5）优化施肥＋优化滴灌（N2D2）;（6）减量施肥＋优化滴灌（N3D2）。利用田间观测数据对EU—Rotate_N模型进行了校验,并计算了各水肥管理下设施菜地的氮素淋失、气体损失和氮素利用效率。结果表明,各处理的土壤氮素淋失量占施肥总量的1％-9％,气体损失占施肥总量的5％-14％,各处理氮素淋失表现为N1FI〉N3F2=N2F2〉N1D1〉N2D2〉N3D2。滴灌处理的淋失量比对应畦灌处理减少了72％-87％,气体损失量比畦灌处理平均降低了40％,其氮素利用效率比对应畦灌处理提高32％。36％。在保证蔬菜产量影响不大的情况下,优化施肥和滴灌均能有效地降低氮素淋失和气体损失,提高氮素利用效率。     

减氮配施有机肥对夏玉米——冬小麦土壤硝态氮及氮肥利用的影响

为实现华北平原夏玉米-冬小麦的高产及氮肥的高效利用,采用田间小区试验方法,研究了氮肥减量及其与有机肥配施对夏玉米-冬小麦轮作体系内土壤硝态氮分布及氮肥利用的影响。结果表明:与不施氮处理(CK)相比,施用氮肥增加了冬小麦和夏玉米的生物量和产量,而在农民习惯施氮基础上减量1/3不会显著影响到生物量和产量。其中减氮配施有机肥(ONM)处理的周年总产最高,相比习惯施氮(CN)和减氮处理(ON)分别提高了1.85%和3.78%。处理CN的0~180 cm土壤硝态氮累积量的周年变化均值达502.7 kg hm^-2,分别是处理CK、ONM、ON的2.95、2.17、1.56倍。与处理CN相比,处理ONM显著降低了剖面(0~180 cm)土壤中的硝态氮含量,其中在夏玉米季和冬小麦季的降低幅度分别为18.1%~66.7%和37.3%~87.2%。处理ON和ONM相比处理CN,植株周年总吸氮量无显著性差异,氮肥利用率却得到了显著提高。其中处理ONM的周年氮肥利用最高,比处理CN提高了36.9%。综合分析,减氮与有机肥配施不仅显著降低了0~180 cm土壤硝态氮含量,大幅度提高了氮肥利用率,且有助于增加冬小麦和夏玉米的生物量及产量。     

我国水稻、小麦、玉米基肥和追肥用量及比例分析

提高肥料利用率的一个很关键的措施就是同步作物的养分需求与土壤、肥料的养分供应。本文依据农户调查数据和统计资料,详细分析了我国水稻、小麦和玉米氮磷钾基肥和追肥用量及比例,并利用施肥比面这个指标筛选分析了三大粮食作物上六个主要化肥品种作基肥和追肥的用量和比例。最后针对我国基追比现状本文提出了应综合考虑不同地区影响基追比的因素,在高肥力地区采用降低基肥的用量,加大追肥用量的氮肥后移的施肥方式;在肥料品种方面对于氮肥来说仍要保持单质氮肥的生产和应用,对于磷钾来说,应针对不同的肥料品种加大肥料复合化和专用化。     

滩涂养殖在鱼塘混养模式下氮磷收支的研究

用15个上口面积为40m2,底部面积为20m2,深为1m的池塘,在相同的放养水平和投饲水平下,进行氮磷试验研究。本试验共设置五个处理:N/P=1,N/P=5,N/P=10,N/P=20,CK,每个处理设置3个重复。试验结果表明:试验中投放的饵料、肥料分别占氮总输入的30%~46.12%和37.81%~39.52%;占磷总输入的15.44%~74.74%和16.31%~79.12%。在支出项目中,鱼类的收获支出的氮磷占氮磷总输入的52.31%~75.95%和8.98%~40.39%;沉积在底泥中的氮磷分别占氮磷总输入的19.95%~36.3%和35.82%~86.52%;底泥中氮磷的渗漏占其总输入的1.49%~12.66%和1.09%~11.28%,其中氮的损失率对照最低为1.49%,N/P=20的损失最高为12.66%;磷的损失率N/P=10的处理最低为1.09%,对照为最高11.28%。     

强化栽培条件下不同氮肥运筹对水稻氮素利用及土壤微生物的影响

以高产杂交稻组合两优培九和国稻6号为材料,设置基肥:分蘖肥:穗肥比例分别为50:30:20,60:10:30和40:20:40的不同氮肥管理,研究了强化栽培(SRI)条件下不同氮肥运筹对土壤微生物及植株氮素利用的影响。结果表明,强化栽培下每穗粒数增加,不同处理的结实率差异不明显,不施氮肥千粒重下降。强化栽培下穗肥施入增加,其土壤的铵态氮含量提高。土壤铵态氮以穗分化期最高,在孕穗期、开花灌浆期和成熟期的土壤铵态氮含量较低,基本不足20 mg kg-1;而土壤硝态氮含量穗分化期最低,各处理之间均不到4mg kg-1,而孕穗期达到20mg kg-1以上,开花灌浆期略有下降,成熟期土壤的硝态氮含量高。强化栽培能促进土壤细菌和放线菌数量增加。在穗分化期和孕穗期土壤微生物中放线菌含量最多,细菌次之,真菌量最少;灌浆期和成熟期细菌最多,放线菌次之,真菌量远低于前两者。细菌数以穗分化期较低,孕穗期快速上升,灌浆期略下降,成熟期最高。真菌量开花灌浆期低,成熟期高。土壤放线菌数量在穗分化后基本呈现下降的趋势。后期施氮对放线菌有一定的促进作用。另外,在等量的氮肥水平下,增施穗肥有利于提高籽粒的含氮量,水稻的氮吸收利用率品种间差异较大,强化栽培下两优培九品种氮吸收利用率提高。     

煤基复混肥对复垦土壤养分、玉米产量及水肥利用的影响

以工矿区固体废弃物为基本原料,与化肥复混研制而成煤基复混肥,通过单施煤基复混肥及其与菌肥配施在复垦区进行了大田试验,旨在研究不同施肥处理对复垦土壤养分、玉米产量、水肥利用效率的影响。结果表明:不同施肥处理均可有效促进土壤养分含量;菌肥+煤基复混肥处理使土壤有效磷含量显著高于单施复混肥或基质+煤基复混肥处理。玉米产量随施肥量的增加而增大,且在N300施肥水平达到最高,表现为菌肥+煤基复混肥(N300,5 957.52kg/hm~2)基质+煤基复混肥(N300,5 695.73kg/hm~2)单施煤基复混肥(N300,5 391.15kg/hm~2)。过量施肥(N390)导致玉米产量不同程度降低。菌肥+煤基复混肥不同处理在N210、N300和N390施肥水平玉米产量显著高于单施复混肥(P0.05)。煤基复混肥及其与菌肥配施在N300施肥水平水分利用效率最高,表现为菌肥+煤基复混肥[N300,18.32kg/(mm·hm~2)]基质+煤基复混肥[N300,17.57kg/(mm·hm~2)]单施煤基复混肥[N300,16.73kg/(mm·hm~2)]。随施肥量的增加,肥料利用率呈明显下降趋势,菌肥+煤基复混肥处理在N120、N210和N300各施肥水平的氮、磷、钾肥利用率均显著高于单施复混肥。综上所述,本研究对促进工矿区固体废弃物农业资源化利用有一定意义。     

我国缓/控释肥料的应用效应研究进展

世界缓/控释肥的消耗量逐年增长,越来越多的学者对缓/控释肥的应用效应进行了研究。在前人研究的基础上,从肥料效应、作物效应、环境效应、生物学效应四个方面对缓/控释肥的应用效应作一综述,并提出我国缓/控释肥所存在的问题及展望。