以科技创新工程为统领全面推进现代科研院所建设

党的十八大以来,中国农业科学院院所两级立足世界科技前沿,瞄准国家重大需求,深入贯彻国家创新驱动发展战略,紧紧围绕“建设世界一流农业科研院所”的发展目标,砥砺奋进、不断创新,各项工作取得了显著进步,推动了中国农科院科技创新能力以及全国农业科技创新能力的进一步提升。文章以中国农科院下属研究所——农业部环境保护科研监测所为例,系统总结梳理了十八大以来,研究所在推进科技创新工程和建设现代院所方面的主要做法、工作亮点、重要进展、重大突破,在此基础上了提出了几点体会建议,供相关单位参考借鉴。     

SIMETAW模型在辽西北地区的验证与应用

 【目的】验证美国加州大学开发的作物蒸散量－SIMETAW（simulation of evapotranspiration of applied water）模型在中国辽西北地区应用的有效性。【方法】利用辽西北地区的作物、土壤和气候数据运行模型,将当地主要作物蒸散量的模型模拟值与田间实测值进行对比分析;同时,在模型验证的基础上模拟分析当地主要作物生育期内蒸散量和所需灌水量的多年平均情况。【结果】主要作物生育时期内模型模拟的蒸散强度曲线和实测曲线变化趋势基本一致,蒸散总量模拟值和实测值比较接近,相对误差均在10％之内。利用模型模拟当地玉米、大豆和谷子生育期内蒸散量多年平均值分别为514.15、449.64和389.12 mm,所需灌水量分别为208.4、220.93和116.17 mm。【结论】SIMETAW模型在辽西北地区对玉米、大豆和谷子蒸散量的模拟比较准确,模型有效,可以进一步应用该模型开展作物的水分管理研究和指导灌溉。     

人工湿地中不同深层基质净化畜禽养殖废水的研究

选用活性炭与炉渣（3:1）、陶粒和火山岩作为垂直流人工湿地基质,进行不同基质净化畜禽养殖废水的效果研究,以及基质对污水的净化效果与时间关系的研究。结果表明：三种基质对总磷（TP）都有很好净化效果,最大去除率分别得到了99.6％、79.8％和92.3％,与此同时,三者对浊度也有很强的去除效果,分别得到了98.5％、90..6％和82.8％.其中活性炭与炉渣混合对生物需氧量（COD）和总氮（TN）去除比陶粒和火山岩强,可达到了93.2％和68％.火山岩和陶粒对COD去除率为58.6％和53.6％,而两者对TN最大去除率为38.2％和14.4％,对硝态氮去除率分别得到74.1％和61.3％。在0～5天这个时间段,模型内污水各项指标降低迅速,随后对废水的净化效果趋于稳定。     

从粮饲需求结构演变看我国种植制度发展方向

饲料粮需求增加．口粮消耗下降是我国未来粮食需求结构的新特点。因此,我国种植业将逐步由粮食、经济作物的“二元结构”向粮食、经济、饲料作物的“三元结构”过渡,主要粮饲作物向区域化、专业化、产业化生产方向发展,立体多熟也将是我国粮饲作物的主要种植形式。     

洱海流域北部农田养分平衡及残留特性研究

为减少农田氮磷流失,改善洱海水质、遏制富营养化发展,以洱海流域北部8个乡(镇)为研究区域,采用现场调查与分析测试相结合的方法研究了洱海流域北部10种典型轮作模式的施肥量、作物养分吸收量、农田养分盈余量以及土壤养分残留状况,对不同轮作模式农田养分平衡及残留特性进行了分析评价.结果表明,水稻-大蒜轮作模式下有机肥和氮肥的投入量显著高于其他模式,水稻-蔬菜作物轮作模式的磷肥投入量显著高于其他模式;不同轮作模式间土壤养分残留差异性以硝态氮最为突出:水稻-大蒜轮作条件下土壤硝态氮残留量达43.4 mg·kg-1,明显高于其他轮作模式;10种轮作模式均处于养分盈余状态,以水稻-大蒜轮作模式养分盈余量最大,为1258.8 kgN·hm-2和1472.7 kgP2O5·hm-2;养分盈余量差异主要凸现在小春季作物上;土壤中易流失的硝态氮、铵态氮和速效磷与氮磷肥的投入量和养分盈余均呈显著相关.表明水稻-大蒜和水稻-蔬菜轮作是洱海流域农用环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控.     

农业立体污染与水体富营养化解析

在对我国富营养化水体的现状、危害的全面分析基础上，从农业立体污染的角度解析水体富营养化的发生原因、污染方式和治理对策，阐释了农业立体污染对水体富营养化的影响及采取综合防治措施的必要性。提出从农业立体污染防治的思路和措施入手控制水体富营养化是解决我国水环境问题的有效途径。     

台湾水土保持探析

由于特殊的地理条件和气候条件,台湾地区水土流失和地质灾害十分严重,每年给台湾带来巨大的损失,所以台湾当局十分重视水土保持工作,并重点开展了治山防灾、山坡地治理与山区农村规划与建设工作。近年来,台湾吸取了欧美日等发达国家的先进经验,提出在水土保持工作中运用“生态工法”这一新的理念与方法。生态工法是一个对环境、生态友善的工程概念,它包括生态系统、生态原则、生物多样性保育、人类与自然共存共乐及永续发展等几方面。台湾采用工程、农艺、植生的方法,或三种方法相互配合,使生态工法广泛应用于山坡地灾害防治、坡地保育和河溪治理中,取得了良好的水土保持效果。     

洱海流域不同轮作与施肥方式对农田氮磷径流损失的影响

为了探讨洱海流域不同轮作与施肥方式对农田土壤径流氮磷损失的影响,在洱海地区利用田间小区试验,研究了7种轮作模式(大蒜-玉米、大麦-水稻、油菜-水稻、蚕豆-烤烟、大蒜-烤烟、蚕豆-水稻、大蒜-水稻)和3种施肥方式(速效肥、缓释掺混肥、不施肥)下的作物产量以及地表径流氮磷损失特征。与习惯施肥处理(CF)相比,施用缓释掺混肥(BB)能够减少肥料使用量,氮、磷肥减少量分别为9.85%～47.49%和10.81%～63.33%;同时部分作物产量有明显提高,大麦-水稻轮作下水稻产量提高19.69%,蚕豆-水稻轮作下蚕豆产量提高16.99%,大蒜-水稻轮作下大蒜产量提高24.32%,油菜-水稻轮作下油菜产量提高35.79%。7种轮作模式下施用BB肥均能降低土壤径流中氮磷损失,BB处理较CF处理土壤径流总氮和总磷流失量分别降低10.72%～28.80%和17.13%～47.87%。种植烤烟施肥量偏高,易造成土壤径流氮磷流失,总氮和总磷流失量分别达到5 907.00g·hm-2和821.25 g·hm-2;油菜-水稻轮作易造成土壤径流磷损失,总磷损失量达到1 045.77 g·hm-2。研究表明,在洱海地区,施用相应作物专用BB肥能够有效降低土壤径流氮磷损失,蚕豆-水稻轮作是一种较好的减少氮磷面源污染的种植模式。     

不同施肥年限下作物产量及土壤碳氮库容对增施有机物料的响应

【目的】研究不同年限下增施有机肥及秸秆还田对作物产量及剖面土壤碳氮库容的影响,旨在为华北平原冬小麦-夏玉米轮作区增强土壤肥力、提高作物产量提供依据。【方法】以农业部昌平潮褐土生态环境重点野外科学观测试验站为平台,分别在长达11年和27年的2个不同施肥年限试验区采集4个施肥处理,即氮磷钾（NPK)、氮磷钾+22.5 t·hm ^-2有机肥（NPKM）、氮磷钾+33.75 t·hm ^-2有机肥（NPKM+）、氮磷钾+秸秆还田（NPKS）不同土层深度的土壤样品,分析冬小麦-夏玉米产量和土壤碳氮库容剖面分布特征。 【结果】（1）增施有机肥及秸秆还田处理对作物的增产效应随施肥年限的延长而逐渐增强。与NPK处理相比,施肥11年限的NPKM、NPKM+和NPKS处理分别提高小麦和玉米产量为18.6%、15.8%、3.5%和39%、42%、35%;而27年的各施肥处理对小麦和玉米产量的增产幅度分别为41%、51.5%、23%和31%、33%、58%。（2）随着施肥年限的延长,增施有机肥及秸秆还田均能持续提升土壤碳、氮库容。连续施肥11年后,土壤碳、氮库容分别为25—114 Mg·hm ^-2、2.2—9.0 Mg·hm ^-2;而27年后土壤碳、氮库容分别为29—146 Mg·hm ^-2、2.5—12.1 Mg·hm ^-2。随着土壤剖面的加深,不同施肥年限中土壤碳、氮库容均表现为先逐渐增加后逐渐降低的趋势,均在80 cm处达到峰值。在80 cm土层峰值处,27年施肥处理中NPK、NPKM、NPKM+、NPKS土壤碳库和氮库分别为102、128、146、123 Mg·hm ^-2和8.3、9.7、12.1、9.1 Mg·hm ^-2,而11年施肥年限内各处理土壤碳、氮库均表现为差异不显著（P>0.05）。和NPK相比,不同年限中增施有机肥及秸秆还田均降低了不同土层的土壤碳氮比。同时,随着施肥年限的延长,土壤碳氮比越稳定。（3）随着施肥年限的延长,各处理土壤累积碳、氮库均呈现增加趋势。连续施肥11年后,NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为5.2%、11.2%、9.2%和21.2%、26.6%、38.8%;连续施肥27年后NPKM、NPKM+、NPKS比NPK提升土壤累积碳、氮库容分别为26.3%、41.1%、21.8%和26.2%、44.9%、4.0%,且随着施肥年限的延长,施用有机肥对土壤累积碳库容的提升高于秸秆还田的趋势愈加明显,而对土壤累积氮库容的提升效果低于秸秆还田。 【结论】在氮磷钾化肥基础上增施有机肥及秸秆还田会提高作物产量、增强土壤碳氮库容、提升土壤肥力,且随着施肥年限的延长,效果愈加明显。同时,施用有机肥对作物产量、碳库的增强效应强于秸秆还田,而对氮库的提升效果低于秸秆还田。     

土壤真菌对威百亩熏蒸的响应特征

为探明土壤熏蒸后真菌群落的演变特征及其种间关系的变化规律,以揭示熏蒸剂对土壤生态系统的利害关系。选取威百亩作为典型熏蒸剂对连作3年黄瓜的土壤进行熏蒸处理,并采用高通量测序手段检测了各处理在不同时段的真菌群落。与未熏蒸对照处理(NM)相比,Chao1指数在低浓度(LM,50 mg·kg-1)和高浓度威百亩熏蒸处理(HM,100 mg·kg-1)中分别降低了14%(P=0.001)和16%(P=0.005),各处理真菌群落结构的差异也达显著水平。供试土壤中潜在典型病原真菌主要为Gibberella和Fusarium,且受到威百亩熏蒸的显著抑制,尤其在HM处理中,其丰度较NM处理分别降低了95%和53%(P0.05)。而潜在典型有益菌如Talaromyces和Arthrographis展现出与潜在病原菌相反的趋势,且这种趋势在HM处理中更明显。随着培养时间延长,虽然Gibberella和Fusarium在LM处理中展现出抑制-恢复的趋势,但在HM处理中其丰度随时间逐渐降低。Network关联分析结果显示,在NM处理中各功能菌丰度间均为正相关关系,而高浓度威百亩熏蒸后出现了优势菌对潜在病原菌的拮抗作用。综上所述,相比于低浓度威百亩熏蒸,高浓度威百亩不仅有效抑制了土壤中潜在病原真菌的活性,而且还通过调控真菌群落种间关系从而强化了优势菌对潜在病原真菌的拮抗作用,进而间接地增强了部分有益菌的活性。