设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级标准

近三十年来,我国设施蔬菜栽培发展迅速,已成为我国农业中最有活力的新兴产业之一。但在长期的设施蔬菜生产过程中,普遍存在着不合理施肥、养分比例失调、肥效下降和资源浪费严重等问题,致使土壤养分富集,盐分积累现象日趋严重。本文对我国设施菜地土壤次生盐渍化的现状、发生原因及其对作物的危害进行综述和分析,在此基础上制定设施菜地土壤次生盐渍化分类与分级的标准的建议及初步构架,旨在为防治设施菜地土壤次生盐渍化,实现设施菜地土壤的质量调控与可持续利用提供理论指导和科学依据。     

沼液的园林地消解处理利用及其对土壤微生物碳、氮与酶活性的影响

近年来,沼气工程发展迅猛,产生的大量沼液处理和排放问题日益突出,成为水环境保护中亟待解决的关键问题。为研究沼液灌溉园林地土壤进行消解处理利用过程对土壤微生物碳、氮及酶活的影响,提出沼液安全排放处理的新途径,通过在江苏宜兴万石镇葡萄园基地进行大田试验,比较了不同处理下沼液消解利用过程对土壤微生物碳、氮以及土壤微生物量碳与土壤有机碳的关系,并测定了土壤几种常见酶的活性。结果表明,沼液园林地（葡萄园）消解利用过程不会降低土壤微生物碳、氮含量,地面间作黑麦草或地下安装排水管道时能显著提高土壤微生物碳、氮含量,分别提高8.70%和17.34%。沼液园林地消解利用能提高土壤微生物量碳与土壤有机碳比率,但未达到显著性水平。沼液在园林地消解利用中,只进行沼液灌溉的处理区土壤蔗糖酶活性略微下降,其他试验区土壤蔗糖酶含量较对照区显著性提高,试验区土壤脲酶也较对照区提高了数倍以上,但土壤酸性磷酸酶和过氧化氢酶在该试验研究中未表现出较大变化。该试验仅为沼液消解处理利用的田间短期效应,沼液园林地消解利用处理对作物品质、土壤肥力和农业生产环境的综合影响仍需进行长期试验验证。     

生物炭对不同浇水条件下冬小麦产量及水分利用效率的影响

为了探讨生物炭施用量在不同浇水条件下对冬小麦的增产效果,2015-2017年通过大田试验设置0(B0,CK),20(B20),40(B40),60(B60) t/hm~2共4个生物炭施用量和不浇水(W0)、浇越冬水(W1)2个浇水处理,研究了生物炭施用量在不同浇水条件下对土壤含水量、土壤温度、土壤容重、冬小麦产量及构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,不浇水条件下,小麦产量及水分利用效率随生物炭施用量增加先增加后减少,当生物炭施用量为40 t/hm~2时产量和水分利用效率均最高,比B0(CK)处理分别增加8.0%和8.2%;浇水条件下,小麦产量和水分利用效率随生物炭施用量增加而增加,B40和B60处理比B0(CK)分别增加7.4%,12.2%和8.0%,16.3%。不浇水条件下,当土壤含水量低于15%时,B60和B40处理下土壤水分含量低于其他处理;浇水条件下,施用生物炭可增加土壤水分含量,施用生物炭增加土壤贮水量、减少小麦生育期耗水量、降低土壤容重,浇水比不浇水增加容重降低幅度。不浇水条件下,生物炭明显提高返青期前土壤日平均温度,浇水使生物炭对土壤温度的作用相反。返青期后,不浇水条件下土壤日平均地温在各处理间差异不大,浇水条件下表现为日均地温较低时高,较高时低的现象。综合而言,适宜生物炭添加量可以增加旱区土壤水分含量,提高小麦产量和水分利用效率。     

温室土壤酸化评估的不同pH测定方法比较研究

为筛选出适合于温室土壤酸化评估的pH测定方法,以温室中常见的褐土、潮土和水稻土为研究对象,设置不同的KNO3和复合肥(N-P2O5-K2O,15%-15%-15%)梯度,用五种方法:水浸提测定pH(pHw)、0.01 mol·L-1CaCl2浸提测定pH[pH(CaCl2)]、饱和泥浆测定pH(pHw")、田间浓度模拟测定pH[pH(salt)]以及石灰位(pHw-0.5pCa),测定各处理土壤的pH值,并对添加KNO3和复合肥后土壤的酸化状况进行评估。结果表明,KNO3累积在土壤中,虽然没有引入H+,却使pHw下降0.34~1.41个单位,盐分含量越高,pH下降程度越大;复合肥施入土壤中,氮肥转化过程中净释放H+,加之盐分积累的影响,导致pHw下降0.78~2.01个单位。对于其余四种pH测定方法,KNO3使pH(CaCl2)、pHw"、pH(salt)、pHw-0.5pCa分别下降了0~0.06、0.36~0.64、0.17~0.74、0.07~0.19个单位,复合肥使pH(CaCl2)、pHw"、pH(salt)、pHw-0.5pCa分别下降了0.28~1.49、0.51~1.87、0.57~1.89、0.53~1.56个单位。因此,温室中有盐分积累时,若用pHw作为酸化评判标准,计算质子引入量,不考虑盐分的影响,会高估土壤的酸化速率。五种pH测定方法中,pH(CaCl2)与pHw-0.5pCa值比较稳定,受土壤盐分含量影响较小。考虑到盐分积累对pH测定的影响、土壤酸化评估的准确程度以及测定的简易程度,认为pH(CaCl2)与pHw-0.5pCa是用于温室土壤酸化评估的最佳选择。     

CO2浓度与氮磷供应水平对黄瓜根系生长及各组织矿质养分含量的影响

在开顶式生长箱内，以黄瓜为试验材料，采用营养液培养方法，研究了不同氮水平、磷水平条件下大气CO2浓度对黄瓜植株内矿质养分含量以及根系形态的影响。结果表明：黄瓜植株各部位氮素含量随供氮水平提高而增加，磷水平提高，也能促进各部位氮含量的提高。植株各部位磷含量随供磷水平的提高而升高，在相同磷水平下，缺氮会使各部位磷含量升高。大气CO2浓度升高会使黄瓜植株各部位氮及特定部位的磷含量降低。黄瓜根部的Ca含量随CO2浓度的升高而显著降低，氮和磷水平的升高极显著地增加了其含量，且CO2浓度与供磷水平、供氮与供磷水平以及这三者之间存在明显的交互作用。供氮、供磷水平的升高极显著的提高了黄瓜叶片Ca的含量以及茎部Mg的含量，且两者存在明显的交互作用。黄瓜总根长和总根表面积随CO2浓度的增加有增大的趋势；在缺磷条件下，总根长和总根表面积随氮水平的提高而增大；而同一氮水平和CO2浓度下，磷水平的降低会增加总根长和总根表面积。总体看来，大气CO2浓度的升高能促进黄瓜根系的生长，但会使得黄瓜植株某些部位氮、磷、钙、镁等矿质元素含量降低，而供氮、供磷水平的提高可以通过增强黄瓜的生长与活力促进黄瓜根系对矿质养分的吸收，从而缓解由于CO2浓度升高带来的矿质元素含量降低的风险。这启示我们在对设施蔬菜CO2施肥的同时，也要注重适量提高合理配比下矿质元素的供应。     

一次性施用草酰胺对水稻产量、氮肥利用率、氨挥发和氮素渗漏损失的影响

通过连续2年的田间试验,比较一次性施用草酰胺与分次施用的尿素对稻谷产量、氮肥利用率以及稻田氨挥发和渗漏的影响。结果表明,(1)一次性施用草酰胺的籽粒产量较分次施用尿素有一定的增幅,但未达显著水平;(2)一次性施用草酰胺可显著提高水稻籽粒的氮素吸收量,2013年显著提高氮肥利用率;(3)2013年草酰胺、尿素处理的氨挥发损失量占施氮总量的比例分别为26.4%、42.8%,而2014年则为5%、11%;(4)2013、2014年水稻试验中,一次性施用的草酰胺与分次施用的尿素相比,分别减少了11.6%、34.2%的总氮渗漏损失。综上所述,一次性施用的草酰胺可以在保证产量水平的条件下,减少稻田氨挥发和渗漏损失,改善水稻植株氮素营养状况并提高氮肥利用率。     

长三角平原水网区城郊循环农业圈层模式研究

依据循环理念和长三角平原水网地区自身特点,以协调农业生产、环境保育和社会发展关系,促进城郊农业的和谐发展为目标,建立了长三角平原水网区循环农业圈层发展模式。在系统调查分析和圈层建设基础上,对该模式进行了集成熟化,探索并突出了圈层搭建的主要技术环节和应用参数。本模式为以城乡为中心构建同心圆的圈层循环农业发展模式,包括城乡结合部为第1圈层的旱稻模式,以蚕桑、苗木、经济林等多年生农林产业及水产畜牧业为主的第2圈层的"种养加"模式,以及以优质高产粮油、蔬菜生产基地为主的第3圈层规模农业模式。研究显示,该模式中的循环生产链结具有良好农业生产应用前景,利用园林地稻田湿地系统接纳生活污水技术,预计长三角地区每年30多亿t农村生活污水将得以接纳,可极大地缓解地区水体环境负荷。该模式组装集成畜禽粪便分散式土地处理、农业秸秆基质化、蚯蚓堆肥等技术要点,具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。该模式运行良好,具有重要的理论和实践推广意义。     

土壤温度对不同施肥方式下辣椒生长及土壤理化性质的影响

为了探讨土壤温度和肥料利用率间的关系,进一步提升冬春季设施辣椒生产力。通过大田小区试验,设计土壤温度(对照不加温、加温土壤)和施肥方式(不施肥CK、常规尿素施肥N60和常规尿素减N24)2个因素对辣椒生长、养分吸收和土壤理化性状的影响。结果表明,土壤不加温条件下,常规尿素施肥处理比CK辣椒植株总干质量、株高、成活率和产量不同程度增加,在较高氮肥用量的N60处理中增加程度较高;土壤加温条件下,N60和N24处理对辣椒生长的促进作用更明显,产量最高,且2个施肥处理间差异不显著。土壤加温有助于氮素养分的持续释放,在开花期处于低峰状态,这与加温条件下辣椒植株对养分的需求量较大有关;结果期,不加温条件碱解氮含量有所降低,但加温条件下持续升高。2种温度条件下,速效磷和速效钾含量随生育期延长呈增加趋势,其中,CK处理在结果期明显增加,可能是由于氮元素亏缺状态下磷钾元素补充供应。土壤适宜加温使脲酶活性持续增加。因此,提高土壤温度比增施氮肥更有利于辣椒养分吸收和产量提高,使肥料得到有效发挥,有助于设施蔬菜增产增效。     

基于便携式X射线荧光光谱速测的设施菜地土壤重金属污染诊断与评价

土壤重金属污染快速诊断与评价是污染防控与风险管理的前提。以广东省典型设施蔬菜产地土壤为研究对象,采用便携式X射线荧光光谱法(portable X-ray fluorescence spectroscopy, PXRF)原位快速获取土壤重金属（镉（Cd）、铜（Cu）、铬（Cr）、铅（Pb）、锌（Zn）、砷（As）、镍（Ni）及汞（Hg））含量,在传统实验室方法验证PXRF的准确性和稳定性的基础上,对广东省设施菜地表层土壤重金属的污染状况进行快速诊断,并对土壤重金属污染风险进行评价。结果表明：(1) 异位PXRF法对土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As及Ni的测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01),土壤Pb和As含量的PXRF原位测定值与传统实验室方法测定值极显著相关(P<0.01);(2) 土壤含水量为150 g?kg-1~200 g?kg-1时,Cr、Pb、Zn和As的PXRF原位测定值与实验室测定值的相关性达到了极显著水平(P<0.01);(3) 土壤Cd和Cu的超标现象较为突出,其点位超标率分别为20.9%和10.0%。设施菜地土壤Cd的平均含量为0.21 mg?kg-1,约为露天农田土壤的1.2倍。珠江三角洲地区设施土壤中各重金属的含量整体较其他地区高;(4) 土壤Cd、Cu、Cr、Pb、Zn、As、Ni及Hg的单项污染指数均小于1,由高到低依次为Cd>Cu>Pb>Zn>Cr>As>Ni>Hg,内梅罗综合污染指数的均值为0.69。就整体平均值而言,土壤重金属污染程度处于清洁水平。PXRF实现了广东省设施菜地土壤重金属污染的快速诊断,并快速识别出Cd和Cu为设施菜地污染风险较高的潜在污染元素,研究结果可为设施农业土壤重金属污染快速诊断与评价提供方法和数据支撑。