东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征

【目的】玉米的总产量在我国三大主粮作物中最高,位居世界第二位。东北三省玉米种植面积占全国的39%,而资源投入相对较低。本研究旨在明确东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征。【方法】基于生命周期评价（life cycle assessment）方法,采用适用于东北三省玉米生产的活性氮损失模型,定量化评价东北三省2007—2016年玉米生产系统的资源投入（肥料、农药和柴油等）及其相关的活性氮损失和温室气体排放等环境风险。【结果】东北三省玉米生产资源投入在时空尺度上均存在较大差异。吉林省玉米生产的平均总施肥量为400 kg·hm^-2,单产为7 065 kg·hm^-2,平均单位面积温室气体（GHG）排放量为2 965 kg CO₂ eq·hm^-2,均为三省最高,而碳、氮足迹较低,平均单位面积活性氮（Nr）损失量为中间水平且年际间变化不大。辽宁省的平均氮肥投入量为198 kg·hm^-2,Nr损失量为20.8 kg N·hm^-2,碳、氮足迹为493 kg CO₂ eq·Mg^-1和3.53 kg N·Mg^-1,均为最高。单产为5 966 kg·hm^-2,处于中等水平,GHG排放量年际间变化不大。黑龙江省平均施氮量为149 kg·hm^-2,单产水平为5 318 kg·hm^-2,Nr损失量和GHG排放量等均为三省最低,碳、氮足迹均处于中等水平。时间尺度上,2008—2015年东北三省玉米种植面积逐年增大,累积增加了5.73 Mhm²。2015年东北三省玉米产量最高,达91.2 Mt（百万吨）;2007—2016年玉米平均总产量占全国的32%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占13.9%、11.7%和6.7%;10年平均种植面积占全国的30%,其中黑龙江省、吉林省和辽宁省分别占14.7%、9.3%和6.4%。东北三省玉米10年平均单产为6 116 kg·hm^-2,平均单产最高年份为2013年,为6 824 kg·hm^-2。2007—2016年10年间东北三省玉米生产的肥料投入整体呈上升趋势,氮肥稳中有降,磷钾肥逐年升高,2014—2016年3年肥料增长趋势大幅减缓,逐渐趋于稳定,10年间氮、磷、钾肥平均用量分别为177、101和70.2 kg·hm^-2。2007—2016年,东北玉米生产农药投入量呈现稳步上升趋势;柴油投入量前4年较为稳定,后逐渐上升。东北玉米生产10年间的平均农药用量为10.2 kg·hm^-2,平均柴油用量为94.6 L·hm^-2。10年间玉米生产（2007—2016）平均单位面积Nr损失量和GHG排放量分别为19.0 kg N·hm^-2和2 770 kg CO₂ eq·hm^-2。Nr损失量10年间较为稳定。2007—2008和2009—2011年玉米生产的平均GHG排放量呈下降趋势,2012—2016年呈稳定上升趋势,2016年达到最高的3 045 kg CO₂ eq·hm^-2。氮肥田间施用产生的氨挥发是玉米生产中活性氮损失的主要途径,硝酸盐淋洗损失次之,而氧化亚氮排放占比最低。温室气体的主要排放环节为肥料生产运输与田间施用。10年间,东北玉米生产的平均氮足迹和碳足迹分别为3.16 kg N·Mg^-1和459 kg CO₂ eq·Mg^-1。【结论】东北三省玉米生产的资源利用和环境代价在空间尺度上差异较明显,吉林省的平均肥料投入量比黑龙江省高124 kg·hm^-2,GHG排放量高524 kg CO₂ eq·hm^-2;在时间尺度上,10年间东北三省玉米生产的氮肥投入量为170—182 kg·hm^-2,Nr损失量变化范围为18.4—19.4 kg N·hm^-2,为我国玉米主产区中较低的氮肥投入与损失量。玉米生产碳、氮足迹的高低主要取决于资源投入（尤其是氮肥投入）与单产水平之间的平衡。东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征分析有助于明确现阶段限制因素与主控因子,为优化养分管理实现粮食安全和碳减排的双赢提供理论支撑。     

平湖市芦笋化肥减量试验

在芦笋上进行施用不同数量有机肥的比较试验,发现施羊粪45 t·hm^-2加三元复合肥1.05 t·hm^-2比施羊粪30 t·hm^-2加三元复合肥1.05 t·hm^-2增产4.5%,经方差分析差异不显著;综合分析发现施羊粪30 t·hm^-2加三元复合肥1.05 t·hm^-2做基肥的产量相对较高,其春笋、秋笋及全年小区产量与不施羊粪的对照的差异达到极显著水平。     

宫川蜜橘成年果树的营养需求特征

在不同时间点对宫川蜜橘成年果树叶片中N、P、K、Ca、Mg、B含量进行测定,并对果实产量及养分含量进行分析。结果表明,宫川蜜橘叶片中各营养元素含量随生长呈现动态变化。整个生育期内,叶片中N∶K∶P∶Ca∶Mg∶B比例均值为1.00∶0.07∶0.33∶0.83∶0.11∶1.13×10^-4。根据柑橘果实产量、养分含量和肥料利用率等指标,估算出单产果实22 500 kg·hm^-2时的合理施肥量为N 750~885 kg·hm^-2,P₂O₅ 195~225 kg·hm^-2,K₂O 270~330 kg·hm^-2。     

烯啶·吡蚜酮等4种杀虫剂对单季稻稻飞虱主害代的防控效果

进行4种杀虫剂防治单季稻稻飞虱主害代四(2)代白背飞虱和六(4)代褐飞虱的田间试验。结果表明,20%呋虫胺水溶性粒剂450 g·hm^-2、80%烯啶·吡蚜酮水分散粒剂150 g·hm^-2、10%吡虫啉可湿性粉剂750 g·hm^-2 3种处理对四(2)代白背飞虱以80%烯啶·吡蚜酮水分散粒剂150 g·hm^-2的速效性与持效性较好,药后4~27 d校正防效达71.0%~84.7%;其次是10%吡虫啉可湿性粉剂750 g·hm^-2,为63.1%~82.6%,20%呋虫胺水溶性粒剂450 g·hm^-2较差,校正防效仅为35.6%~50.5%。20%呋虫胺水溶性粒剂600 g·hm^-2、80%烯啶·吡蚜酮水溶性粒剂225 g·hm^-2、50%吡蚜酮水分散粒剂300 g·hm^-2 3种处理对六(4)代飞虱以白背飞虱与褐飞虱混发、低中龄若虫为主的防效均较好,药后7~26 d校正防效分别为87.7%~96.7%,93.8%~99.8%,91.8%~98.7%,但以80%烯啶·吡蚜酮225 g·hm^-2 的速效性与持效性较佳。     

长期不同施肥模式下南方水稻土有机碳的平衡特征

以水稻土长期定位试验为依托,设置8个施肥处理:CK(不施肥),N(施N 375 kg·hm^-2),NP(施N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2),NK(施N 375 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),NPK(施N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),M(施有机肥22 500 kg·hm^-2),M+NPK(施有机肥22 500 kg·hm^-2、N 375 kg·hm^-2、P₂O₅ 187.5 kg·hm^-2、K₂O 187.5 kg·hm^-2),M+1.3NPK(施有机肥22 500 kg·hm^-2、N 487.5 kg·hm^-2、P₂O₅ 243.75 kg·hm^-2、K₂O 243.75 kg·hm^-2),研究不同施肥处理12 a间土壤有机质的动态变化、有机碳的平衡、碳的固定与转化速率,以及土壤有机质与作物产量的关系。结果表明,不同施肥处理下,土壤有机质含量随时间推进整体呈上升趋势,有机无机肥料配施(M+NPK、M+1.3NPK)可显著(P<0.05)提高土壤有机质含量,M+NPK、M+1.3NPK处理的土壤有机质含量较CK分别提高17.9%和23.3%。各施肥处理下,土壤有机碳平衡均表现为盈余,有机碳平衡和有机碳投入呈线性相关,试验点有机碳平衡每年所需的最低有机碳投入量为1 660 kg·hm^-2。有机无机肥料配施能提高土壤有机碳的固定速率,且以M+1.3NPK处理下碳的固定速率最高。作物产量与土壤有机质含量表现为线性相关。以上结果表明,有机无机肥料配施可有效提高水稻土有机碳含量及其固定速率,并有利于作物产量提高,其中,以M+1.3NPK施肥方式效果最佳。     

我国北方麦区小麦生产的化肥、农药和灌溉水使用现状及其减用潜力

【目的】化学品和灌溉水资源的不合理使用是限制小麦生产的重要因子。本研究旨在查明我国北方麦区小麦生产化肥、农药和灌溉水使用现状及其减施潜力,并尝试阐述农田经营规模对小麦生产的影响,为小麦可持续生产提供参考依据。【方法】于2018—2019年在我国北方七省开展的大范围小麦生产中化肥、农药和灌溉水使用现状,基于小麦产量形成的养分需求评估北方麦区的化肥减施潜力、基于标准推荐用药量评估农药减施潜力、基于Penman-Monteith估算节水潜力,并尝试分析农田经营规模对小麦产量、化肥和灌溉水投入成本的影响。【结果】各麦区产量间差异较大,春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区平均产量分别为3.0、7.6、4.7和7.4 t·hm^-2。春麦区氮磷钾用量分别为87 kg N·hm^-2、91 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,汾渭平原灌区氮磷钾用量分别为280 kg N·hm^-2、133 kg P₂O₅·hm^-2和1 kg K₂O·hm^-2,黄土高原旱地氮磷钾用量分别为178 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2和25 kg K₂O·hm^-2,绿洲灌区氮磷钾用量分别为225 kg N·hm^-2、168 kg P₂O₅·hm^-2和15 kg K₂O·hm^-2。氮磷肥用量偏高,钾肥用量不足普遍存在。汾渭平原灌区的氮、磷肥减施潜力分别为25%和40%,黄土高原旱地的氮、磷肥减施潜力分别为24%和57%,春麦区和绿洲灌区的磷肥减施潜力分别为65%和54%。不同麦区农药喷施的次数差异较大。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的平均喷药次数分别为1.8、1.4、1.6和1.6次。春麦区、汾渭平原灌区、黄土高原旱地和绿洲灌区的减药潜力分别为40%—70%、54%—83%、40%—65%和50%—83%。施用农药的种类为杀虫杀菌剂和除草剂,杀虫杀菌剂的施用频次较高,占比为73%。杀虫杀菌剂中吡虫啉和三唑酮的用药频次较高,在杀虫杀菌剂中占比分别为32%和12%,除草剂中苯磺隆、2,4-D丁酯和二甲四氯钠用药频次较高,在除草剂中占比分别为48%、15%和19%。调研农户小麦生产的灌水次数多为2—4次,汾渭平原灌区灌溉次数较少,为2.2次,均采用河水灌溉;绿洲灌区灌溉次数最多,为3.5次,均采用井水灌溉。汾渭平原灌区和绿洲灌区的节水潜力分别为14%和42%。各麦区中小规模经营占比最大,经营碎片化现象明显。相对于农田小规模经营,大规模经营在增产7%—36%的同时可使肥料和灌溉成本降低17%—19%。【结论】本研究查明了我国北方麦区小麦产量及其生产过程中的化肥、农药和灌溉水使用现状,发现不同农户、不同区域间的用量存在较大变异,同时具有较大的减用潜力;并与农田经营规模结合,发现农田适度规模经营能在增产的同时减少投入成本,这为我国北方麦区优化经营规模提供参考。     

氯氰·毒死蜱防治柑橘矢尖蚧的效果

522.5 g·L^-1氯氰·毒死蜱乳油防治柑橘矢尖蚧,有效成分用药量261.3~348.3 mg·kg^-1,药后30 d,防效达91.5%~94.3%,防治效果理想,且对柑橘安全。     

温州三熟制模式下大麦品种比较试验

为了筛选适合在温州平原双季稻区开展"麦-稻-稻”周年粮食三熟制生产的大麦品种,本研究对从浙江省农业科学院引进的7个大麦品种的生育期、产量、品质、种植经济效益等综合性状进行评价分析。结果显示,参试品种全生育期变幅在132~136 d,均未影响后茬早稻的正常生产;浙皮14号产量位居第一,为3 787.2 kg·hm^-2,比对照增产127.2 kg·hm^-2;浙皮15号产量其次,为3 709.2 kg·hm^-2,比对照增产49.2 kg·hm^-2;浙皮14号和浙皮15号种植效益分别为3 825和3 681元·hm^-2,均高于对照浙啤33。浙皮14号和浙皮15号生育期短、产量高、种植效益较好,适宜"麦-稻-稻”周年三熟制种植模式,可进一步扩大示范种植。     

江汉平原大豆高产栽培试验

于2016年进行16个大豆品种(系)比较试验,2017年以中豆40为试验材料,采用裂区田间试验设计,对施肥水平和栽培密度进行研究。结果显示,中豆40以“青春期”长、熟期中等、单株分枝多、单株结荚多、单株粒重高等突出表现,对比鄂豆10号优势明显。长“青春期”型、中迟熟型大豆品种的产量性状优势明显。以中豆40为例,配套栽培密度45.0万~50.0万株·hm^-2,配施N 90 kg·hm^-2、P₂O₅ 67.5~90 kg·hm^-2和K₂O 67.5~90 kg·hm^-2,是江汉平原大豆实现高产稳产的关键技术。     

浙江省2016年畜禽粪便产生量估算及环境效应分析

根据2015、2016年浙江省畜禽存栏量和畜禽粪便排泄参数,估算各市和全省畜禽养殖业粪便产生量,并对由此产生的环境效应进行评价。结果表明,2016年浙江省养殖业共产生1 966.2×10⁴ t粪便,粪便中含氮8.66×10⁴ t、磷2.79×10⁴ t。畜禽粪便及其中的氮、磷纯养分平均耕地负荷分别为9.9 t·hm^-2、43.6 kg·hm^-2、14.3 kg·hm^-2。2016年浙江省各市畜禽粪便耕地负荷未超过国家有关规定,畜禽粪便中氮、磷耕地负荷低于欧盟的农业政策规定。     

不同杀菌剂对蚕豆霜霉病的田间防治效果

试验结果表明,于蚕豆盛花期后使用250 g·L^-1吡唑醚菌酯乳油450 mL·hm^-2、25%嘧菌酯悬浮剂900 mL·hm^-2、40%嘧菌酯可湿性粉剂450 g·hm^-2 1次或40%精甲·丙森锌可湿性粉剂1 500 g·hm^-2 2次对蚕豆霜霉病有较好的防治效果,且对蚕豆生长安全。     

滴灌水肥一体化下施钾量对宁夏春玉米叶绿素荧光特性与产量的影响

通过2018—2019年田间试验,研究不同施钾量对宁夏春玉米叶绿素荧光特性及产量的影响。以天赐19号为试验材料,采用随机区组试验设计,设6个梯度钾肥量处理,K0(0 kg· hm^-2)、K1(60 kg·hm^-2)、K2(120 kg·hm^-2)、K3(180 kg·hm^-2)、K4(240 kg·hm^-2)、K5(300 kg·hm^-2)。结果表明,施用钾肥可增强玉米的荧光特性,提高宁夏春玉米产量,施钾180 kg·hm^-2时,叶绿素相对含量(SPAD)、最大荧光(F_m)、PSⅡ潜在活性(F_v/F_o)、PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ综合性能指数(PI)、单位反应中心吸收的光能(ABS/RC)等指标均达到最优;施钾量为0~180 kg·hm^-2时,玉米产量随着施钾量的增加而增加,当施钾量超过180 kg·hm^-2,春玉米产量开始下降。相关分析表明,产量与SPAD、F_m、最小荧光(F_o)、F_v/F_o、F_v/F_m、PI、ABS/RC均有不同程度的正相关关系,因此,施钾量180 kg·hm^-2是该区最佳的钾肥施用量。     

新昌县2018年单季稻产量超14.25 t·hm-2的性状考查

经全田实割验收,2018年新昌县单季稻共有8户农户、3个品种(春优927、甬优1540、甬优12)稻谷产量超14.25 t·hm^-2。其共同特征为骨架强、库容大、充实。如春优927平均株高146 cm,倒1~3功能叶长40.9、50.4、55.3 cm,生物学产量27.30 t·hm^-2,有效穗199.5 万·hm^-2,每穗总粒372.6 粒,总颖花量74 340万·hm^-2,结实率86.9%,千粒重24.6 g,谷草比0.95。     

有机肥替代、化肥养分调控对土壤理化性状、枇杷果实品质和产量的影响

针对兰溪大多数果园有机质含量低、有效磷较高、缺钾、酸性强等土壤障碍因子,于2013年开始,选择枇杷规模种植园,连续应用商品有机肥替代部分化肥,同时对化学肥料养分进行调控试验。商品有机肥施用量18 t·hm^-2,化学肥料投入量减少50%,即削减N 144 kg·hm^-2,P₂O₅ 234 kg·hm^-2,连续5 a后,土壤有机质含量提高了1.7 g·kg^-1,pH值上升0.3,枇杷果实单果重提高0.72 g,可溶性固形物提高0.5百分点,平均产量提高1 134 kg·hm^-2,增产率达10.1%,收到了改善果园土壤理化性状,提高枇杷果品品质,增加经济收益的良好效果。     

移栽密度对苎麻中苎1号次年产量的影响

对纤维用苎麻品种中苎1号实生苗进行3.75万、7.5万、15万、45万、75万、120万株·hm^-2 6个移栽密度试验, 以了解不同移栽密度对苎麻次年产量的影响。结果表明, 鲜重最高, 头麻和三麻都是移栽密度为45万·hm^-2处理;干皮重最高, 头麻移栽密度为15万·hm^-2处理, 二麻移栽密度为7.5万·hm^-2处理, 三麻移栽密度为3.75万或120万·hm^-2处理。     

几种农药对烟草赤星病的防治效果

为了选择新型、环保、低残留的药剂进行烟草赤星病的防治,本研究通过田间小区试验对比了6种农药对烟草赤星病的防治效果,结果表明,15%多抗霉素可湿性粉剂(900 g·hm^-2)对烟草赤星病防效最好,其防效为66.2%;其次为10亿孢子枯草芽孢杆菌粉剂(1 500 g·hm^-2)、80%波尔多液可湿性粉剂(900 mL·hm^-2)、30%氟醚·吡唑嘧菌酯水剂 (450 mL·hm^-2)、24%混脂·硫酸铜水乳剂(每667 m² 1 500 mL)、38%唑醚·啶酰胺水分散剂(450 g·hm^-2),对烟草赤星病也有一定的防效,其防治效果分别为50.9%、49.5%、48.8%、48.1%、45.0%。考虑到降低农残及绿色防控的要求,建议在生产上使用15%多抗霉素可湿性粉剂、10亿孢子枯草芽孢杆菌粉剂、80%波尔多液可湿性粉剂及24%混脂·硫酸铜水乳剂来防治烟草赤星病。     

超高效液相色谱-串联质谱法测定柑橘中甲基硫菌灵及其代谢物残留

基于QuEChERS样品前处理技术,建立超高效液相色谱串联质谱法同时测定柑橘中甲基硫菌灵、苯菌灵和多菌灵的分析方法。结果表明,3种目标物在一定质量浓度范围内具有良好的线性关系(r≥0.995 0),甲基硫菌灵在柑橘全果、果肉中的添加浓度为0.01~5.00 mg·kg^-1时,平均回收率分别为92%~104%和90%~95%,相对标准偏差最大值为7%;多菌灵在柑橘全果、果肉中的添加浓度为0.01~5.00 mg·kg^-1时,平均回收率分别为76%~85%和77%~100%,相对标准偏差最大值为6%;苯菌灵在柑橘全果、果肉中的添加浓度为0.05~5.00 mg·kg^-1时,平均回收率分别为77%~88%和86%~90%,相对标准偏差最大值为7%。甲基硫菌灵和多菌灵方法定量下限为0.01 mg·kg^-1,苯菌灵方法定量下限为0.05 mg·kg^-1。该方法快速简便、灵敏度高,适合农产品中甲基硫菌灵、苯菌灵和多菌灵等农药残留检测。     

播种量对直播杂交稻甬优1540产量及有效穗的影响

试验结果表明,不同播种量对单季直播栽培的杂交水稻甬优1540产量的影响显著。播种量少于16.5 kg·hm^-2,有效穗随着播种量的减小而减少,随后增加,每穗总粒数随着播种量的增加而减小,产量随着播种量先增后减,播种量为12.00~14.25 kg·hm^-2时,群体较协调,有效穗较多、穗形较大,产量较高,在12.0 kg·hm^-2 时,产量最高,达10.900 t·hm^-2。     

萧山麦田杂草发生特点及防治药剂筛选

于2018年2月中下旬采用5点取样法对萧山区麦田杂草种类和发生情况开展调查。结果表明,当地常见杂草分属于禾本科、茜草科、石竹科和石竹花科等,约10余种。禾本科杂草的相对密度达50%以上,其中以看麦娘为主,其次为罔草;阔叶草中十足科繁缕发生量最大,其次为十字花科碎米荠,发生田块普遍,茜草科猪殃殃和石竹科蚤缀发生较为普遍。小麦除草剂试验结果表明,33%氟噻·吡酰·呋悬浮剂900 mL·hm^-2作为小麦田封草药剂具有非常好的效果;55%吡酰·异丙隆悬浮剂2 550 mL·hm^-2是茎叶处理综合表现最好的药剂。茎叶处理中,25%环吡·异丙隆可分散悬浮剂3 750 mL·hm^-2对双子叶草表现最好;5%唑啉草酯乳油1 200 mL·hm^-2+48%灭草松水剂3 000 mL·hm^-2和5%唑啉·炔草酯乳油1 500 mL·hm^-2+48%灭草松水剂3 000 mL·hm^-2的防治方法对单子叶杂草具有非常好的防效,但对双子叶草效果不好;50%高渗异丙隆可湿性粉剂1 875 mL·hm^-2对单子叶杂草有较好的防效,但对双子叶草防效较差。     

藜麦菜的设施栽培技术

2015—2020年,对藜麦菜的设施栽培方法、品种筛选、营养品质进行试验研究,总结形成了设施栽培技术规范,在北京示范应用3.67 hm²,周年生产的效益平均为53.78万元·hm^-2。结果表明,设施栽培的藜麦菜高蛋白、高能量,零脂肪、碳水化合物占比低,且富含膳食纤维、维生素B2、钾、镁,低钠,零胆固醇,温室直播方式平均产量1.12 kg·m^-2,从甘肃引进的品种GS-4产量最高,达15.1 t·hm^-2,口感较好。北京藜麦菜设施栽培技术在示范应用中取得了一定的成绩,但在政府扶持力度、高端消费方式探索、自主选育品种等方面还有待进一步加强。