基于减少土壤硝态氮淋失的作物搭配种植模式研究进展

农业生产中为获得较高作物产量而投入大量的化学肥料,同时不合理的田间管理措施使硝态氮在土壤中大量累积,增加了淋溶风险。不同作物搭配生长及种植模式在协同提高作物产量、充分利用光热资源、提高集约化生产能力方面是一种有效的栽培措施,同时在高效利用土壤养分、改善生态环境、降低硝态氮污染方面具有很大潜力。本文从不同类型作物搭配生长及不同种植模式(设施蔬菜与填闲作物、粮食作物与经济作物、粮食作物与粮食作物、粮食作物与露地蔬菜、蔬菜与蔬菜)方面综述了高效利用土壤氮素、降低土壤硝态氮累积与淋失的效果,并根据不同类型作物特点进行了机理上的解释。文末以搭配作物根系为突破点对作物种植模式进行了研究展望。     

山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状调查与评价

硝酸盐含量是衡量饮用水水质的重要指标,直接关系到人类的健康,为摸清山东省农村地区地下水硝酸盐污染现状,本文通过对山东省16个地市农村地区的地下水进行取样及硝酸盐含量监测,对地下水硝酸盐污染的影响因素进行分析。结果表明：取样时期、取样区域、种植作物类型的不同均导致了地下水硝酸盐含量差异显著。各地雨季前地下水硝酸盐含量均值达到14.12mg.L^-1,雨季后地下水硝酸盐含量显著降低,均值仅为6.74mg.L^-1;受氮肥投入量及地下水埋深等因素的共同影响,不同作物种植类型下地下水硝酸盐含量差异明显,以露地蔬菜区最高,其次为果树区、设施蔬菜区及粮棉油作物种植区,地下水硝酸盐含量超标率分别为65.71%、60.71%、50.98%、24.74%;不同地市间地下水硝酸盐含量差异明显,青岛与烟台两市的污染水所占比例及硝酸盐含量均值明显高于其他地市,聊城、德州、滨州、菏泽4市地下水硝酸盐含量均值低于5mg.L^-1;整体来看,在两次所取516个样本中,全省地下水硝酸盐含量均值为10.43mg.L^-1,污染水占所取得水样的比例达到14.15%。     

设施菜地土壤养分演变规律及对地下水威胁的研究

1994～1997年山东寿光设施蔬菜年平均施肥量达到N 1351.2kg hm-2、P2O5 1701.2kg hm-2和K2O 539.6kg hm-2;2004年与1997年相比,氮肥和磷肥的用量减少,钾肥的用量增加,有机养分的比例增加。日光温室蔬菜氮肥、磷肥、钾肥的表观利用率分别为21.33%、2.82%、61.34%。蔬菜土壤有机质含量高于露地土壤。寿光日光温室土壤中碱解氮含量平均205.4mg kg-1;速效磷的含量平均为225.2mg kg-1,具有明显的积累效应,与设施种植时间之间存在极显著的相关性(r=0.550**,n=35);土壤速效钾含量最高为369.7mg kg-1,也具有明显的积累效应,与设施使用时间具有极显著的相关性(r=0.502**,n=35)。设施表层土壤中水溶性钙的含量平均为336.0mg kg-1,土壤水溶性镁的含量平均为70.6mg kg-1。日光温室土壤中微量元素除硼外,含量均高于露地土壤。地下水硝酸盐污染严重,而且上升迅速。     

山东省设施蔬菜施肥量演变及土壤养分变化规律

山东省是中国蔬菜的主要产区,常年蔬菜种植面积占全国的10%以上,设施蔬菜的面积占全国的近50%。1994~1997年山东设施蔬菜年平均施肥量达到N1351kghm-2、P2O51701kghm-2和K2O539.6kghm-2,在这段时间内施肥量逐年增加,2004年的施肥量与1997年相比氮肥和磷肥的用量有所减少,钾肥的用量有所增加,有机养分占总养分的比例明显增加。设施蔬菜土壤养分表观平衡为氮磷钾均盈余,且盈余量较大。设施蔬菜在大量施肥的情况下,肥料的利用率较低,1997年寿光设施蔬菜氮肥的表观利用率为21.33%,磷肥的表观利用率只有2.82%,钾肥的利用率较高达到61.34%。大棚蔬菜土壤pH值与露地相比有降低的趋势,土壤有机质含量高于露地土壤。山东省不同地区大棚土壤中碱解氮含量差异较大,以地处鲁西的德州最低,寿光的最高,平均达到205.4mgkg-1。不同地区大棚土壤中有效磷含量差异很大,寿光设施蔬菜土壤中有效磷含量最高,平均为225.2mgkg-1,土壤有效磷具有明显的积累效应,设施种植时间与土壤有效磷含量之间存在极显著的正相关性(r=0.550**,n=35)。土壤母质类型对土壤速效钾具有一定的影响,寿光设施蔬菜土壤中速效钾含量最高,平均为369.7mgkg-1。土壤速效钾也具有明显的积累效应,设施种植时间与土壤速效钾含量之间具有极显著的正相关性(r=0.502**,n=35)。设施表层土壤中水溶性钙的含量平均为337.9mgkg-1,土壤水溶性镁的含量平均为67.8mgkg-1,明显高于露地土壤。设施蔬菜土壤中微量元素含量均高于露地土壤。     

长期施钾及小麦秸秆还田对北方典型土壤固钾能力的影响

【目的】探索在连续13年的钾肥施用及小麦秸秆还田条件下耕层土壤对外源钾素的固定能力。【方法】在各点同一氮磷用量水平上长期进行不同用量钾肥投入以及小麦秸秆还田,定位13年后对不同试验点各处理土壤样品进行不同浓度的KCL溶液浸泡处理,以研究中国北方典型土壤的固定钾素能力。【结果】长期连续施用钾肥或秸秆还田可显著降低土壤对外源钾素的固定,环境溶液中钾素浓度从1000mg·L-1上升至4000mg·L-1时,土壤固钾量亦随之增加。一年两作种植制度下土壤的固钾量较单作制高。土壤固钾能力表现出明显的地带性分布规律,自西向东土壤对钾的固定能力逐渐增强。在环境溶液中钾为1000mg·L-1浓度下,取自西北、华北和东北试验点只施氮磷肥(NP)处理土壤的平均固钾量分别为349、443和469mg·kg-1。【结论】连续耗竭及连续施钾的土壤固钾能力差异亦是判断土壤钾素状况的重要特征之一。     

山东省种植区地下水硝酸盐污染空间变异及分布规律研究

近年来,我同部分地区地下水硝酸盐污染态势十分严峻,特别是集约化种植区由于施用大量氮肥导致的硝酸盐污染更为严重.为控制污染,应掌握地下水硝酸盐污染的空间变异规律与分布特征.采用地统计学方法,对山东省种植区地下水硝态氮含量数据进行空间变异分析.结果表明,不同区域地下水硝态氮含量存在一定的差异,存在明显的趋势效应以及变异性,且含量随地下水深度增加而减少.通过相关性分析,获得与地下水硝态氮含量相关性最高的两个因子(土壤有机质含量和全氮含量),并作为协克里金(Cokriging)插值方法中的协同因子,对山东省地下水硝酸盐污染进行插值.经比较分析,协克里金法比普通克里金法(OrdinaryKriging)的精度高,减少了80%的平均误差.协克里金法空间插值结果表明,空间分布规律表现在从西南到东北逐渐升高的方向性效应,而地下水硝态氮含量较高的区域主要分布在潍坊、青岛、烟台种植区,如青岛的平度、莱西,潍坊的寿光等农业较发达的种植区.     

不同过磷酸钙添加量对蔬菜废弃物堆肥的影响

试验研究了不同过磷酸钙添加量对蔬菜废弃物堆肥腐熟进程的影响。结果表明,添加过磷酸钙能够提高堆体温度,其中添加量为堆肥物料干重10.26%时的最高温度值最高,为64.33℃。堆肥结束时,添加过磷酸钙对各堆肥处理的C/N 值无显著影响,但降低了堆肥物料的pH 值,提高了电导率,其中添加量介于物料干重4.10%和10.26%时的EC 值显著高于CK 处理（P<0.01）;添加量低于物料干重10.26%时的GI值均显著高于CK 处理（P<0.01）,其中添加量为物料干重2.05%（S5 处理）时的值最大,为105.61%。添加过磷酸钙显著降低了堆肥的氮素损失率（P<0.05）,其中添加量为物料干重2.05%时的氮素损失率最低,仅为23.94%,且此添加量下的产投比最大,为3.93。本试验条件下,添加过磷酸钙可显著提高堆肥腐熟度,显著降低堆肥物料的氮素损失率,其适宜添加量为物料干重的2.05%。     

酸化土壤化学改良剂的筛选

土壤酸化直接导致了耕地土壤理化性状变差,并打破了原有的适宜作物生长的土壤生态环境条件,使作物生长发育不良,最终导致作物产量和质量下降。本研究主要是通过室内培养试验筛选合适的化学改良剂及其适宜用量。试验结果表明,闲地土壤和果园表层土壤酸化比较严重,在这类土壤上施用化学改良剂的效果较好,生石灰、轻烧粉和轻烧粉石灰氮各半混合这三种改良剂在其用量为1‰时可以提升土壤pH 2个单位,达到很好的改良效果。若农田土壤酸化不很严重,则不适宜用化学改良剂来改良土壤,必须要用时应适当降低其改良剂的用量,用量为0.5‰～1.0‰较适宜。     

钾细菌Bacillus mucilaginosus K-1的N离子束诱变育种

通过N离子束注入对胶胨状芽孢杆菌B.mucilaginosus K-1进行诱变,筛选得到一株解钾能力提高720%的突变菌株B.mucilaginosus K-1-3。发酵后对B.mucilaginosus K-1和B.mucilaginosus K-1-3的胞内和胞外可溶性钾含量进行了定量分析,结果表明胞外可溶性钾含量很低,绝大部分都在胞内,说明解离出来的可溶性钾主要被菌体生长所吸收。     

3种铜制剂对作物种子的生态毒性效应

采用生物培养试验,测定了棕壤条件下,美国铜基杀菌剂 Koeide2000(KCD)、波尔多液营养保护剂(BNPP)和硫酸铜(CS)3种铜制剂对作物(小麦、番茄、油菜)种子发芽、根茎伸长和发芽种子质量抑制的生态毒性效应.结果表明,铜制剂对3种作物种子根的伸长抑制率均明显大于对种子发芽、茎伸长和发芽种子质量的抑制率.统计分析表明,铜制剂施用浓度与植物发芽指数的相关系数最高,其次是根伸长抑制率.可以植物发芽指数、根伸长为指标研究铜制剂污染毒性与植物响应的剂量及效应关系.不同植物对铜制剂污染物的毒性响应具有明显差异,3种植物对铜制剂的敏感顺序为油菜>番茄>小麦,油菜可用作铜制剂污染土壤毒理诊断的指示植物.此外,由于铜制剂自身性质的不同,作物对其毒性响应不同,尤以对CS最敏感,BNPP和KCD次之.因此,在评价粉剂型铜制剂对环境的影响时,应充分考虑其自身的特点.