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。     

县域农业温室气体排放特征及低碳农业发展研究——以浙江省桐庐县为例

建设农业强国，生态低碳农业是未来发展的方向，在实现“碳达峰”“碳中和”目标的大背景下，分析了桐庐县农业温室气体排放的特征和探讨了低碳农业发展的策略，为实现农业节能减排和制定农业绿色低碳发展政策提供理论依据。结果表明：桐庐县的农业温室气体排放总体呈下降趋势，种植业的排放量是畜禽养殖业的3.2倍，农用地N₂O排放量的比重最大；其中，化学氮肥产生的N₂O是第一大排放源，水稻种植产生的CH₄是第二大排放源，由生猪养殖引起的CH₄和N₂O是第三大排放源。农林牧渔业的温室气体排放强度在0.303～0.346 t CO₂-eq/万元之间。县域农业温室气体排放量受节能减排政策和农业面源污染治理措施的影响较大，“肥药双减”“非粮化”“非农化”整治和生猪稳产保供等政策措施在很大程度上影响了桐庐县的节能减排效果。化肥减量增效、稻田施肥管理、农用地耕作制度优化、高标准规模养殖场建设和畜禽粪污资源化利用是未来桐庐县绿色低碳农业发展的方向和重点。     

猪链球菌2型制苗用菌株的筛选

为筛选出致病力强、抗原性优良、遗传性状相对稳定的猪链球菌2型(Streptococcus suis 2,SS2)制苗用菌株。以6株临床分离SS2强毒株为受试菌株(编号为HF1、XC1、HF2、HF3、BZ1、BB1),通过改良寇氏法测定菌株半数致死量(LD₅₀),利用ELISA检测新西兰大白兔和昆明鼠血清的抗体效价测定反应原性,昆明鼠及斑马鱼免疫攻毒试验测定免疫原性,同时连续传代培养受试菌株,检测第10代、20代和30代菌株的半数致死量(LD₅₀)、血清抗体效价和免疫保护率。结果显示,BB1、BZ1、XC1、HF1、HF2和HF3对昆明鼠的LD₅₀分别为3.72×10⁹、3.31×10⁸、1.58×10⁹、1.00×10⁹、5.01×10⁸和3.24×10⁸ CFU·mL^-1;对斑马鱼的LD₅₀分别为3.31×10³、0.93×10²、6.03×10³、3.39×10⁴、0.62×10²和2.34×10³ CFU·mL^-1。ELISA抗体效价测定和免疫攻毒试验结果显示,HF2、HF3和BZ1的反应原性和免疫原性均优于HF1、XC1、BB1。HF2、HF3、BZ1在第10代均出现致病力减弱,其中BZ1传至20代、30代时仍呈现下降趋势,而HF2和HF3则趋于稳定。灭活全菌体HF2、HF3的血清抗体效价均由第10代1∶51 200下降至第30代的1∶12 800,而BZ1则由1∶12 800下降至1∶6 400。HF2、HF3、BZ1对昆明鼠和斑马鱼的免疫保护率分别为100%~80%、80%~60%、80%~40%和66.7%~60%、80%~60%、60%~53.3%。结果表明,HF2和HF3具备毒力强、抗原性好、遗传稳定的特性,可作为SS2制苗用菌株。     

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明：A/O工艺CH₄平均排放通量为1 454.76 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N₂O平均排放通量为101.25 mg·m^-2·h^-1,平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO₂^--N的积累会促使N₂O排放,但对CH₄排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N₂O的主要排放途径。     

施氮量对夏玉米不同生长阶段氮素吸收及N2O排放的影响

为明确玉米生长和氮素吸收对农田N₂O排放的影响,本研究基于4个玉米季的大田试验,测定了5个施氮水平(N0～N4分别施氮0、150、300、450 kg/hm²和600 kg/hm²)下玉米生物量、氮素吸收量、产量和N₂O排放,并分析了玉米生长和N₂O排放的相关性。结果表明：(1)玉米生物量、氮素吸收量和产量均随着施氮量的增加整体呈递增趋势,施氮显著促进玉米氮素吸收,N4处理(600 kg/hm²)较N0增加144.60%;但过量施氮对玉米生物量和产量无显著的积极影响,N3处理(450 kg/hm²)生物量和产量分别为27.88 t/hm²和14.10 t/hm²,与N4处理差异不显著。(2)施氮对N₂O累积排放量的影响与其对生物量和产量的影响规律基本一致,N3处理的N₂O累积排放量与N4处理差异不显著;N₂O排放系数随施氮量的...     

种植密度对匀播冬小麦籽粒灌浆及产量的影响

【目的】 分析种植密度与匀播种植冬小麦籽粒灌浆和产量之间的关系,研究匀播条件下不同穗型冬小麦品种适宜种植密度。【方法】 以不同穗型品种新冬22号和新冬50号为材料,匀播(株距行距相等)条件下设置123×10⁴、156×10⁴、204×10⁴、278×10⁴和400×10⁴株/hm²等5个种植密度,用Logistic方程模拟籽粒灌浆过程,分析冬小麦籽粒灌浆相关参数。【结果】 匀播条件下不同穗型品种Logistic方程拟合决定系数均在0.996以上,能准确反映灌浆过程;不同穗型品种灌浆期千粒重、最大灌浆速率、平均灌浆速率、阶段籽粒产量、阶段灌浆速率均随着种植密度的增加、株行距缩小呈下降趋势;小麦千粒重与最大灌浆速率、平均灌浆速率呈正相关;阶段籽粒产量与阶段灌浆速率呈正相关,与阶段灌浆持续时间关系不大。【结论】 匀播条件下,多穗型品种新冬22号适宜种植密度为156×10⁴株/hm²,大穗型品种新冬50号适宜种植密度为278×10⁴株/hm²。     

不同根系分泌物对土壤N2O排放及同位素特征值的影响

【目的】探究植物根系分泌的主要组分（有机酸、氨基酸、糖类）对土壤N₂O排放及其微生物过程的影响,为选择适宜的植物进而控制土壤N₂O排放提供支撑。【方法】通过室内试验分别添加草酸、丝氨酸、葡萄糖于土壤中模拟根系的3种主要分泌物,每种分泌物设置两个浓度水平：低浓度（150 μg C·d ^-1）和高浓度（300 μg C·d ^-1）,另设置添加蒸馏水的对照组,共7个处理。将土壤置于120 mL玻璃瓶中进行培养,24 h内采集气体样品7次,每次培养2 h,获取N₂O排放速率、日累积排放量和同位素特征值（δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP（site preference,SP=δ ¹⁵N ^α-δ ¹⁵N ^β））。【结果】添加3种根系分泌物组分后,土壤N₂O排放速率均逐渐升高,且均高于对照。高浓度处理组N₂O累积排放量为：葡萄糖（（3.2±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（2.6±0.5）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>草酸（（1.4±0.2）mg·kg ^-1·d ^-1）处理,低浓度处理组为：草酸（（2.7±1.3）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>丝氨酸（（1.8±0.4）mg·kg ^-1·d ^-1）处理>葡萄糖（（1.6±0.8）mg·kg ^-1·d ^-1）处理;添加根系分泌物的不同处理间土壤N₂O的δ ¹⁸O值无明显差异,并稳定在24.1‰—25.6‰,且均显著高于对照（（20.1±1.5）‰）;土壤N₂O的δ ¹⁵N ^bulk值与添加根系分泌物的种类有关,其中草酸处理组为（-20.06±2.22）‰、丝氨酸处理组为（-22.33±1.10）‰、葡萄糖处理组为（-13.86±1.11）‰、对照组为（-23.14±3.72）‰。各处理土壤N₂O的SP值的变化范围为13.13‰—15.03‰,根系分泌物浓度越高,SP值越低。综合分析不同处理4个指标（N₂O排放速率、N₂O的δ ¹⁵N ^bulk、δ ¹⁸O和SP值）的不同时刻的检测值与日均值的校正系数,添加根系分泌物后第16小时各处理4个指标的校正系数最接近于1。【结论】在NH+ 4-300 mg N·kg ^-1的土壤环境下根系分泌物促进N₂O的排放,且在培养期间（24 h）土壤N₂O排放速率逐渐升高。高浓度处理组葡萄糖对土壤N₂O排放速率促进效果最强,低浓度处理组草酸对土壤N₂O排放速率促进效果最强。与对照组相比,根系分泌物的添加使N₂O的δ ¹⁸O值显著升高;与对照组相比,葡萄糖的添加使δ ¹⁵N ^bulk值显著升高。根系分泌物浓度越高,反硝化作用对N₂O的贡献越大。     

基于国家粮食安全下的农业面源污染综合防治体系思考

【目的】 明确我国粮食安全下的农业面源污染态势,提出农业面源污染防治技术体系与综合防治体系。【方法】 从粮食产量、化肥施用量、人均粮食占有量、单位面积化肥施肥量、化肥生产效率的国家比较,氮肥施用量的环境风险与产量风险判定,省域尺度下的化肥施用量及面源污染风险分析等方面分析了我国粮食生产和化肥施用情况;从两次全国污染普查比较分析了国家面源污染减排成效,从农业污染源排放总量及其占比、农业面源污染减排空间（养殖业、种植业、氮肥减量和节约粮食）分析了我国农业面源污染减排趋势。在此基础上,构建了基于粮食安全下的农业面源污染防治技术体系,提出了农业面源污染综合防治体系。【结果】 （1）我国人均粮食占有量2008年超过400.0 kg、2012年超过450.0 kg和2019年达到475.0 kg,国家粮食安全保障水平提高很大,为农业面源污染防治提供了重要保障。（2）国家尺度上的农田氮肥施用量近年来逐渐降低,2019年降低为161.1 kg·hm^-2,处于合理区间的下沿,但局部施肥超量与不足应予以重视。（3）全国尺度下的氮肥施用量160.0—170.0 kg·hm^-2能够保障人均粮食占有量450.0—500.0 kg的较高水平。（4）我国农业面源污染减排方案,首先是畜禽粪便全部还田利用,养殖污染排放量基本趋零,基本消除农业面源Ⅴ类水体;其次种植业总氮（TN）排放量降低至4.0×10⁵—4.5×10⁵ t,总磷（TP）排放量降低至4.0×10⁴—5.0×10⁴ t;三是节约粮食和减少农产品浪费能为农田减肥、减排、去压、休养和粮食安全创造了更有利的条件。农业面源污染防治技术体系的核心是适宜施肥、土壤保育和作物生产,提高要素质量和协调关系,形成适合地域的农作制度,并开展推广应用。【结论】 农业面源污染综合防治体系是由科学家、农业生产者和政府构成的三位一体和协同合作整体,调动科学家能动性,激发农业生产者的积极性以及发挥政府的职能,实现国家粮食和环境双安全发展目标。     

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。     

氮肥与硝化抑制剂联用对热带菜地氧化亚氮排放的影响

以热带地区种植辣椒为研究对象,采用静态箱–气相色谱法,监测施用不同形态氮以及硝化抑制剂双氰胺(DCD)对菜地N₂O排放和辣椒产量的影响。结果表明,菜地N₂O排放通量变化范围为1.51～80.53 μg·m?2·h?1,铵态氮肥(NH₄)处理土壤N₂O排放通量显著高于硝态氮肥(NO₃)处理,NH₄处理N₂O排放最大峰值达80.53 μg·m?2·h?1,NO₃处理N₂O最大峰值同比NH₄处理降低了21.2%。与氮肥处理相比,配施DCD均显著降低了N₂O累计排放量（P<0.05）,分别降低为59%和49%,而铵态氮肥+双氰胺(NH₄+D)处理和硝态氮肥+双氰胺(NO₃+D)处理对N₂O累计排放量差异不显著。NH₄处理和NO₃处理的辣椒产量分别为18.06和11.41 t·hm?2,与NO₃处理差异显著,提高了58.28%。施用DCD后,NH₄+D处理和NO₃+D处理产量差异均不显著。施用铵态氮肥配施DCD,在保证产量的前提下,显著降低了菜地的N₂O排放,缓解了土壤的酸化问题。     

长期施用有机肥情景下华北平原旱地土壤固碳及N2O排放的空间格局

[目的]研究施用有机肥对农田土壤固碳及温室气体排放的综合影响,为减缓全球气候变暖提供理论指导.[方法]基于长期定位试验点观测数据,利用验证后的机理过程模型——SPACSYS,结合区域数据库及ArcGIS,模拟2010-2050年华北平原旱地3种施肥情景(等氮量)即单施化肥情景(NPK)、50％化肥配施50％有机肥情景(...     

中国甘蔗主产区产量差及影响因素分析

【目的】对中国甘蔗主产区的产量潜力与产量差现状进行研究,进而分析讨论产量的主要影响因素及消减产量差的潜力,以期为中国甘蔗增产增效提供参考依据。【方法】基于统计数据和文献数据收集,从国家统计局获得1999—2018年各省（自治区、直辖市）及国家的甘蔗产量及种植面积数据147条;从数据库中国知网和Web of Science对1980—2019年发表的关于中国甘蔗主产区的下种量、施肥量、品种及对应产量的国内外期刊与硕、博士论文等进行检索,排除异常数据后,共获文献93篇,其中广西54篇,云南14篇,广东25篇。以不同产区试验产量数据前5%的平均值为产量潜力,以统计数据平均值为农户产量,以此计算各产区的产量差;进一步分析产量与施肥量、下种量及甘蔗品种的关系,得出各产区的推荐施肥量、下种量及高产品种,并讨论了优化施肥量、下种量和品种消减产量差的潜力。【结果】广西、云南、广东是中国三大甘蔗主产区,产量潜力分别为137.1、147.2、145.8 t·hm^-2,农户平均产量分别为74.2、62.0、78.3 t·hm^-2,分别实现产量潜力的 54.1%、42.1%和53.7%。施肥量、下种量和品种是影响甘蔗产量的主要因素,并仍有较大的优化空间。为提高甘蔗产量,广西产区推荐施肥量270 kg N·hm^-2、99 kg P₂O₅·hm^-2、208 kg K₂O·hm^-2,云南产区推荐施肥量228 kg N·hm^-2、117 kg P₂O₅·hm^-2、281 kg K₂O·hm^-2,广东产区推荐施肥量240 kg N·hm^-2、71 kg P₂O₅·hm^-2、193 kg K₂O·hm^-2;广西、云南、广东推荐下种量分别为8×10⁴—10×10⁴、10×10⁴—12×10⁴、8×10⁴—10×10⁴芽/hm²;三大产区高产品种分别是桂辐系列、桂糖系列和粤糖系列。【结论】广西、云南、广东三大产区甘蔗的增产潜力分别为62.9、85.2、67.5 t·hm^-2;优化施肥可使广西、云南、广东分别增产16.9、28.4、25.3 t·hm^-2,优化下种量可分别增产23.6、27.9、22.1 t·hm^-2,优化品种可分别增产26.8、42.4、15.1 t·hm^-2。     

不同灌水量和密度对无膜棉光合特性及产量的影响

[目的]研究灌水量和种植密度对滴灌无膜棉光合特性和产量的影响.[方法]以"中619"为供试材料,设置两因素裂区田间试验,其中灌水量为主区,分别为3000 m3/hm2(W1)、4500 m3/hm2(W2)和6000 m3/hm2(W3);密度为副区,分别为29.24×104株/hm2(M1)、26.32×104株/h...     

Reduction of N2O emissions by DMPP depends on the interactions of nitrogen sources (digestate vs. urea) with soil properties

The inhibition of nitrification by mixing nitrification inhibitors (NI) with fertilizers is emerging as an effective method to reduce fertilizer-induced nitrous oxide (N₂O) emissions.  The additive 3,4-dimethylpyrazole phosphate (DMPP) apparently inhibits ammonia oxidizing bacteria (AOB) more than ammonia oxidizing archaea (AOA), which dominate the nitrification in alkaline and acid soil, respectively.  However, the efficacy of DMPP in terms of nitrogen sources interacting with soil properties remains unclear.  We therefore conducted a microcosm experiment using three typical Chinese agricultural soils with contrasting pH values (fluvo-aquic soil, black soil and red soil), which were fertilized with either digestate or urea in conjunction with a range of DMPP concentrations.  In the alkaline fluvo-aquic soil, fertilization with either urea or digestate induced a peak in N₂O emission (60 μg N kg^–1 d^–1) coinciding with the rapid nitrification within 3 d following fertilization.  DMPP almost eliminated this peak in N₂O emission, reducing it by nearly 90%, despite the fact that the nitrification rate was only reduced by 50%.  In the acid black soil, only the digestate induced an N₂O emission that increased gradually, reaching its maximum (20 μg N kg^–1 d^–1) after 5–7 d.  The nitrification rate and N₂O emission were both marginally reduced by DMPP in the black soil, and the N₂O yield (N₂O-N per NO₂^–+NO₃^–-N produced) was exceptionally high at 3.5%, suggesting that the digestate induced heterotrophic denitrification.  In the acid red soil, the N₂O emission spiked in the digestate and urea treatments at 50 and 10 μg N kg^–1 d^–1, respectively, and DMPP reduced the rates substantially by nearly 70%.  Compared with 0.5% DMPP, the higher concentrations of DMPP (1.0 to 1.5%) did not exert a significantly (P<0.05) better inhibition effect on the N₂O emissions in these soils (either with digestate or urea).  This study highlights the importance of matching the nitrogen sources, soil properties and NIs to achieve a high efficiency of N₂O emission reduction.     

1978~2018年喀什地区土地利用及其生态服务价值变化

【目的】 研究土地利用变化背景下生态系统服务功能改变对干旱区生态建设与区域可持续发展的影响,为新疆喀什地区土地利用规划提供依据和参考。【方法】 以1978、1988、1998、2008和2018年5期的土地利用遥感解译数据为基础,采用我国陆地生态系统服务价值测算方法,估算新疆喀什地区1978~2018年41a间各土地类型变化及其生态系统服务产生的影响。【结果】 (1)41a间,耕地、林地、湿地、建设用地和沙地面积扩大,而草地、水域、未利用地和盐碱地面积缩小;(2)41a间喀什地区总生态系统服务价值呈“减少—增加—减少”的变化趋势,呈现减少趋势。总生态系统服务价值从1978年的593.23×10⁸元减少到1988年的585.06×10⁸元,在1998年增加到592.89×10⁸元,而到2018年的生态服务价值又减少到552.70×10⁸元;(3)水源涵养和废物处理功能的价值贡献最大,而食物生产和原材料的价值贡献最小,新疆喀什地区生态服务功能属于调节性功能;(4)41a间,新疆喀什地区各土地类型各年份的生态系统服务价值敏感性指数均小于1,新疆喀什地区总生态系统服务价值对其价值系数缺乏弹性。【结论】 近41a来喀什地区土地利用变化与社会经济建设活动相吻合,引用生态服务价值系数运用于喀什地区土地利用变化对其生态系统服务功能变化的研究,有助于定量的分析喀什地区土地利用结构变化的生态效应。     

晋南黄土旱塬小麦养分投入与化肥减施经济环境效应评价

【目的】明确晋南黄土旱塬冬小麦养分投入现状,为当地旱作冬小麦稳产增产、减肥增效和控制农田面源污染提供理论依据。【方法】通过连续9年对黄土旱塬984个小麦种植户进行施肥调查,采用基于冬小麦产量确定的推荐施肥量,评价农户施肥,分析农户施肥的减肥潜力及其经济和环境效益。【结果】调研农户小麦籽粒平均产量3 711 kg·hm^-2,其中属于低产（≤3 200 kg·hm^-2）和中产（3 200—4 220 kg·hm^-2）的农户比例分别占56.0%和18.1%。农户氮肥、磷肥和钾肥的平均用量分别为292.3 kg N·hm^-2、159.8 kg P₂O₅·hm^-2和92.0 kg K₂O·hm^-2。随着产量水平提高,施肥过量（即高投入+很高投入）的农户比例增加,其中氮肥、磷肥和钾肥施用过量的农户比例分别为68.7%、65.1%和57.9%。在各产量水平投入高和很高的农户减肥潜力较大,其中高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥减施量为24.1 kg N·hm^-2、12.8 kg P₂O₅·hm^-2和6.2 kg K₂O·hm^-2,减少比例依次为15.9%、16.7%和16.7%;很高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥减施量为250.9 kg N·hm^-2、205.7 kg P₂O₅·hm^-2、124.6 kg K₂O·hm^-2,减少比例依次为66.5%、76.7%和80.0%。进一步分析表明,高投入和很高投入的农户化肥减施后经济效益可增加251和3 425元/hm²,即分别增加4.0%和55.0%;高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥的农学效率可分别提高18.8%、23.2%和22.1%,很高投入的可分别提高192.5%、321.3%和388.1%;高投入的农户氮肥、磷肥和钾肥的偏生产力可分别提高20.2%、23.7%和19.2%,很高投入的可分别提高210.4%、317.9%和388.1%。同时,合理降低高投入和很高投入的农户施氮量,N₂O排放可分别减少0.3和6.3 kg N₂O·hm^-2,减少幅度为11.2%和72.5%;NH₃挥发分别减少14.1和90.7 kg NH₃ hm^-2,减幅为20.8%和62.8%;NO₃^--N淋洗减少3.1和231.1 kg NO₃^--N·hm^-2,减幅为4.9%和79.6%;整体上,总氮污染物（包括N₂O排放、NH₃挥发和NO₃^--N淋洗）可分别减少17.4和328.1 kg·hm^-2,减幅13.1%和74.0%,节约氮肥12.5和130.9 kg N·hm^-2,减少氮肥投入65.0和683.3 元/hm²。【结论】通过基于产量的农户施肥评价、减肥潜力估测、化肥减施后的经济效益和氮化合污染物的减排效应分析,明确了高和很高投入的农户氮磷钾减施潜力分别为24.1—250.9 kg N·hm^-2、12.8—205.7 kg P₂O₅·hm^-2、6.2—124.6 kg K₂O·hm^-2,且化肥减施后农户的经济收益提高251—3 425元/hm²,氮、磷、钾肥的农学效率分别提高18.8%—192.5%、23.2%—321.3%、22.1%—388.1%,同时,氮、磷、钾偏生产力提高20.2%—210.4%、23.7%—317.9%、19.2%—388.1%,还能减少包括N₂O排放、NH₃挥发、NO₃^--N淋洗等总氮污染物的排放17.4—328.1 kg·hm^-2。该研究全面系统地揭示了当前旱作小麦生产中存在的资源环境问题、面临的挑战与机遇,为节本、增效的环境友好型施肥提供一定的理论依据。     

小麦赤霉病生防菌DZSG23的抗病机制

课题组前期从健康杜仲叶片中分离得到1株内生细菌枯草芽孢杆菌DZSG23,此菌可以较好地防控小麦赤霉病。为明确芽孢杆菌DZSG23在小麦中的定殖与强化抗病机制研究,利用抗生素标记法分析了DZSG23菌体在小麦组织中的定殖情况,采用荧光定量PCR技术检测不同生育期小麦穗部PR-1、AOS、ACOI等基因的表达水平变化。结果表明,DZSG23可在苗期小麦植株和小麦穗表面稳定定殖;DZSG23浇灌接种苗期小麦后的第34天,DZSG23在苗期小麦植株的根、茎和叶中的定殖量分别达到1.437×10⁶ CFU·g^-1、3.285×10³ CFU·g^-1和2.377×10³ CFU·g^-1;DZSG23喷施小麦穗表面15 d后,穗表面菌群密度仍可达7.146×10³ CFU·g^-1。此外,诱导系统抗性(ISR)信号通路研究表明,拮抗菌DZSG23可以诱导PR-1和AOS基因的上调表达,表明拮抗菌DZSG23引入小麦后可诱导小麦的水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)信号通路,增强其抗病性。