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中国设施种植土壤可持续利用的难点与应对策略

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土壤学报 2024年

作者：董金龙徐烨红全智尹义蕾赵云云徐乔田康黄斌蔡祖聪马艳段增强潍坊现代农业与生态环境研究院南京师范大学地理科学学院江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室扬州大学环境科学与工程学院土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 中国科学院沈阳应用生态研究所辽宁沈阳农田生态系统国家野外科学观测研究站农业农村部规划设计研究院

中国设施种植大多采用中低端装备土壤栽培模式，具有高投入、高产出和高强度利用的特点。截至2021年，设施播种面积在267万hm2左右，占全球设施总面积80%以上。但长期设施种植导致土壤质量下降，诱发面源污染加剧、温室气体排放增加、... 详细信息

中国设施种植大多采用中低端装备土壤栽培模式，具有高投入、高产出和高强度利用的特点。截至2021年，设施播种面积在267万hm2左右，占全球设施总面积80%以上。但长期设施种植导致土壤质量下降，诱发面源污染加剧、温室气体排放增加、农产品产量和质量下降等诸多问题。本文聚焦设施种植土壤，总结分析了中国设施土壤可持续利用的难点，主要表现为：土壤养分失衡、环境质量下降、农产品产量和质量降低、设施农用地管理制度不健全等。设施种植可持续利用难题主要归因于：装备水平落后导致设施微环境和土壤养分供应调控不精准、施肥不合理和作物种类单一诱发土壤连作障碍、设施农用地管理制度革新动力不足导致土壤管理技术集成创新缓慢等。本文围绕设施土壤可持续利用提出了7项应对策略：建设期耕作层构建、休闲期土壤改良、设施微环境调控、投入品管控、轮作模式构建、作物抗逆调控以及设施农用地管理制度优化，旨在为小农中低端装备条件下设施土壤可持续利用提供研究思路和科学依据。

关键词：温室大棚设施土壤土壤连作障碍土壤质量设施农用地管理

温室营养液循环检测系统中离子选择电极的数学建模与测量

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农业工程学报 2003年第4期19卷 230-233页

作者：王永司炜孙德敏段增强中国科学技术大学自动化系合肥230026 中国科学院南京土壤研究所南京200076

针对目前设施农业中使用离子选择电极对营养液养分进行在线测量所存在的长时间测量和测量准确性问题 ,提出使用基于最小二乘法的“逐步拟合法”拟合钾、钙、硝态氮等离子选择电极模型 ,建立被测溶液浓度 ,电极测量电压和被测溶液温度的... 详细信息

针对目前设施农业中使用离子选择电极对营养液养分进行在线测量所存在的长时间测量和测量准确性问题 ,提出使用基于最小二乘法的“逐步拟合法”拟合钾、钙、硝态氮等离子选择电极模型 ,建立被测溶液浓度 ,电极测量电压和被测溶液温度的三维数学模型。并由此设计出营养液各养分含量的在线测量方法。以钾离子选择电极为例介绍了离子选择电极的试验测量方法、建模原理和过程。通过建模得到了钾离子选择电极的一个以温度的一次函数作为常数项和测量电压自变量的系数项、溶液浓度为应变量的函数模型。大量的实验结果表明 :所建立的离子选择电极模型准确 ,可用于在线检测 ,提出的方法在工程上简洁实用 ,具有广泛的应用价值。

关键词：离子选择电极曲线拟合在线检测

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园林地慢速渗滤系统处理农村分散式生活污水

农业工程学报 2012年第23期28卷 192-199页

作者：段增强段婧婧耿晨光李汛中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049

针对农村分散式生活污水处理设施缺乏而面源污染严重的问题,该研究从土壤自净功能出发,结合传统土地慢速渗滤处理系统和澳大利亚FILTER系统技术特点,提出了园林地慢速渗滤农村生活污水处理系统,优化了污水处理工艺中的布水和排水系统,... 详细信息

针对农村分散式生活污水处理设施缺乏而面源污染严重的问题,该研究从土壤自净功能出发,结合传统土地慢速渗滤处理系统和澳大利亚FILTER系统技术特点,提出了园林地慢速渗滤农村生活污水处理系统,优化了污水处理工艺中的布水和排水系统,提高了系统的污水接纳与处理能力。试验结果表明该系统对TN(总氮)、TP(总磷)、COD(化学需氧量)、TOC(总有机碳)、NH4+-N(铵态氮)均有较好去除效果,平均去除率分别为80.7%、89.2%、89.5%、60.2%、85.7%,出水水质达到一级A类标准。该系统对农村生活污水处理效果良好,具有技术可行、成本有效和管理方便等特点,为中国现阶段农村生态环境建设提供参考。

关键词：污水处理渗滤污染控制农村生活污水分散式污水园林地

苏南某区污染耕地农产品镉汞状况调查及健康风险评价

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土壤 2022年第1期54卷 206-210页

作者：张梓良林健冬明月董金龙段增强土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 中国科学院大学北京100049 仪征市农业环境与能源指导站江苏扬州211400

于2019年和2020年在苏南某区污染耕地采集了302份水稻和97份蔬菜样本,评估了农作物可食部分镉(Cd)和汞(Hg)的健康风险。结果表明:水稻籽粒中Cd和Hg含量均高于蔬菜,水稻籽粒和蔬菜Cd含量分别为59.5和50.7μg/kg,超标率为4.6%和4.1%;水稻... 详细信息

于2019年和2020年在苏南某区污染耕地采集了302份水稻和97份蔬菜样本,评估了农作物可食部分镉(Cd)和汞(Hg)的健康风险。结果表明:水稻籽粒中Cd和Hg含量均高于蔬菜,水稻籽粒和蔬菜Cd含量分别为59.5和50.7μg/kg,超标率为4.6%和4.1%;水稻和蔬菜Hg含量分别为4.7和0.7μg/kg,其中仅水稻籽粒Hg超标,超标率为3.3%;水稻和蔬菜Cd和Hg日摄入量分别为0.371和0.239μg/(kg·d);整体危害指数为0.680(<1)。食用研究区域水稻和蔬菜的重金属健康风险较低。在整个研究区采样和同点位不同农作物采样两个尺度下,粳稻和根类蔬菜Cd含量均分别显著低于籼稻和叶类蔬菜,但不同水稻和蔬菜品种间Hg含量无显著差异。因此,本研究推荐种植和食用粳稻、根类蔬菜,从而降低污染耕地农产品Cd和Hg对人体健康的潜在风险。

关键词：重金属污染健康风险籼稻粳稻蔬菜

不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田麦秸腐解特性及土壤养分的影响

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土壤 2023年第4期55卷 749-755页

作者：张斯梅段增强顾克军张传辉许博土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 江苏省农业科学院粮食作物研究所南京210014 中国科学院大学北京100049

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响,通过田间试验,设置了水稻灌溉模式(常规灌溉,W1;干湿交替灌溉,W2)和施氮水平(不施氮,N0;常量施氮,N1;减量20%施氮,N2)处理,采用尼龙网袋法研究了不同处理下... 详细信息

为了探讨不同水稻灌溉模式和氮肥减量对还田小麦秸秆腐解特性及土壤养分的影响,通过田间试验,设置了水稻灌溉模式(常规灌溉,W1;干湿交替灌溉,W2)和施氮水平(不施氮,N0;常量施氮,N1;减量20%施氮,N2)处理,采用尼龙网袋法研究了不同处理下小麦秸秆腐解动态、养分释放规律及土壤养分含量。结果表明,干湿交替灌溉和氮肥施用均可促进还田小麦秸秆的腐解,减量20%施氮处理小麦秸秆累积腐解率低于常量施氮处理。相同施氮水平下,干湿交替灌溉模式小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率高于常规灌溉模式;与常量施氮相比,减量20%施氮处理小麦秸秆碳与氮磷钾累积释放率降低。干湿交替灌溉和施氮使土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量提高,而减量20%施氮对土壤养分含量的影响较小。综上可见,干湿交替灌溉和氮肥施用促进了还田小麦秸秆腐解和养分释放,有利于土壤养分提升;而减量20%施氮对小麦秸秆腐解与养分释放以及土壤养分无明显影响。

关键词：小麦秸秆干湿交替灌溉氮肥减量腐解土壤养分

稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响

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土壤 2023年第3期55卷 537-543页

作者：张斯梅段增强顾克军张传辉张恒敢土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 江苏省农业科学院粮食作物研究所南京210014 中国科学院大学北京100049

为明确稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响,以小麦品种“宁麦16”为试验材料开展田间试验,设置不施氮对照(CK)、不同施氮量(常量施氮225 kg/hm^(2),N1;减量20%施氮180 kg/hm^(2),N2)和氮肥运筹(基肥与追肥... 详细信息

为明确稻秸还田下减量化施氮对小麦产量、养分吸收及土壤理化性质的影响,以小麦品种“宁麦16”为试验材料开展田间试验,设置不施氮对照(CK)、不同施氮量(常量施氮225 kg/hm^(2),N1;减量20%施氮180 kg/hm^(2),N2)和氮肥运筹(基肥与追肥的比例为5︰5,M1;基肥与追肥的比例为7︰3,M2)处理,测定并分析不同施氮量和氮肥运筹下小麦产量及其构成因素、养分吸收与分配、氮肥利用效率及土壤理化性质。结果表明,稻秸还田下,施氮可使小麦产量显著增加,N2处理小麦产量较N1处理仅降低了80.72 kg/hm^(2),提高基施氮肥比例可使小麦单位面积有效穗数增加。施氮显著促进了小麦籽粒、秸秆和地上部的氮素、磷素和钾素吸收,N2处理小麦氮素、磷素和钾素吸收量低于N1处理;N1和N2水平下,M2处理小麦氮素和磷素吸收量均高于M1处理,而钾素吸收量低于后者。N2处理小麦氮肥农学效率、氮肥偏生产力、氮肥表观利用率和氮素生理效率较N1处理提高,而100kg籽粒吸氮量降低。N1处理土壤碱解氮含量显著高于CK;N2处理土壤有机质、碱解氮和速效钾含量低于N1处理,而土壤有效磷含量高于后者;N1和N2水平下,M1处理土壤有机质和碱解氮含量高于M2处理,而土壤有效磷和速效钾含量表现为M2处理高于M1处理。综合来看,稻秸还田下,常规施氮量基础上减量20%,适当提高基施氮肥比例,可增加单位面积有效穗数,实现小麦高产稳产,提高氮肥利用效率。

关键词：秸秆还田减氮施肥产量养分吸收土壤理化性质

基于邻域因子的土地利用空间格局分析——以北京市海淀区为例

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农业工程学报 2006年第6期22卷 71-76,F0004页

作者：段增强张凤荣苗利梅中国农业大学资源与环境学院北京100094 国土资源部土地整理中心北京100035

土地利用空间格局及其变化分析是土地资源可持续利用的重要指标,本文建立了一种基于邻域因子的土地利用空间格局分析方法,用于定量分析土地利用类型在不同距离邻域内的空间聚集、排斥作用及其变化趋势。并以北京市海淀区为例进行了土地... 详细信息

土地利用空间格局及其变化分析是土地资源可持续利用的重要指标,本文建立了一种基于邻域因子的土地利用空间格局分析方法,用于定量分析土地利用类型在不同距离邻域内的空间聚集、排斥作用及其变化趋势。并以北京市海淀区为例进行了土地利用空间格局分析,结果表明该方法可以准确描述不同土地利用类型的空间分布规律及其变化趋势。该方法可以作为常规景观指数的有益补充,还可以为土地利用变化模拟模型提供重要信息。

关键词：邻域因子土地利用空间格局分析

基于IPAT-S脚本语言的土地利用情景分析及其应用

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农业工程学报 2006年第7期22卷 75-81,F0002页

作者：段增强张凤荣苗利梅中国农业大学资源与环境学院北京100094 国土资源部土地整理中心北京100035

建立一种土地利用情景分析方法，该方法以土地利用转换系统最小变动为原则，对不同土地利用的情景设置，利用线性目标优化的Markov链方法生成逐年土地利用面积转换矩阵和各土地利用类型面积。IPAT-S脚本语言实现了上述方法，并提供了上... 详细信息

建立一种土地利用情景分析方法，该方法以土地利用转换系统最小变动为原则，对不同土地利用的情景设置，利用线性目标优化的Markov链方法生成逐年土地利用面积转换矩阵和各土地利用类型面积。IPAT-S脚本语言实现了上述方法，并提供了上述方法与土地利用空间格局模拟进行耦合的接口。应用上述方法对海淀区2002-2015年土地利用变化进行了多情景分析，结果表明不同的土地利用情景设置对土地利用结构具有明显影响，城镇和工矿用地的集约度对耕地和园地面积的缩减速度具有决定性的作用。

关键词：土地利用情景分析线性目标规划 Markov链 IPAT-S

题同释异:抗战时期中共生产运动再研究——以1940年代前期的华北根据地为中心

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学习与探索 2024年第1期 160-173页

作者：把增强河北大学历史学院河北省社会科学院

抗战时期的生产运动是中共领导抗日根据地军民开展的以自给自足为目标的大规模生产自救运动。从华北抗日根据地来看,它提出于错综复杂的历史背景,实施中经历了各种不同的反应,甚至存在着诸如漠视生产与不敢发展生产等心理。为了使各界... 详细信息

抗战时期的生产运动是中共领导抗日根据地军民开展的以自给自足为目标的大规模生产自救运动。从华北抗日根据地来看,它提出于错综复杂的历史背景,实施中经历了各种不同的反应,甚至存在着诸如漠视生产与不敢发展生产等心理。为了使各界人士的认识与自身愿望趋于一致,中共有针对性地进行了思想上的导引和动员,并结合各地实际情况采取了一系列应对之策。经过多措并举,中共抗日根据地各阶层人士的生产情绪普遍提高,生产运动组成队伍不断扩大,并取得了重大成绩,但生产运动中的不足也仍然存在。亦即,中共抗日根据地的生产运动,绩效与不足共存。

关键词：抗战时期中国共产党生产运动华北根据地