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有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响

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中国农业气象 2018年第4期39卷 256-266页

作者：张雪丽董文怡刘勤王洪媛严昌荣刘宏斌陈保青刘恩科中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农膜污染防控重点实验室北京100081 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部面源污染控制重点实验室北京100081

针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥(CK)、纯化肥(F)、有机肥全部替代化肥氮(M)和有机肥50%替代化肥氮(MF)四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮... 详细信息

针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥(CK)、纯化肥(F)、有机肥全部替代化肥氮(M)和有机肥50%替代化肥氮(MF)四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮及全氮的影响。结果表明:(1)在洱海流域水稻季生产中,同一施肥处理在施肥1个月内,稻田水总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH_4^+-N)含量变化趋势总体一致,施肥1~4d后含量达到最大,然后逐渐下降,施肥后1个月内是防止氮素径流损失的关键期。(2)各处理中,MF处理施肥1个月内田面水TN和DTN含量较高,延长了氮素流失风险关键期。(3)在水稻收获时,不同比例的有机肥替代化肥氮均能提高0-20cm土壤全氮含量,且改变土壤无机氮主要形态。与F处理和MF处理相比,M处理降低了20-50cm土层土壤全氮含量,氮素损失增加;在0-40cm土壤中,M处理土壤无机氮以硝态氮为主,而F和MF处理以铵态氮为主。有机肥50%替代化肥氮提高了0-20cm土壤全氮,但延长了稻田氮素流失风险安全期。因此,有机无机配施在洱海流域水稻季推广应用时,应加强田间水管理,在施肥后1个月内尽可能避免田间排水。

关键词：有机肥替代化肥洱海流域:土壤全氮氮素动态变化水稻产量

地膜覆盖对北方旱地土壤水稳性团聚体及有机碳分布的影响

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生态学报 2018年第21期38卷 7870-7877页

作者：刘秀司鹏飞张哲陈保青董雯怡严昌荣刘恩科中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 辽宁省农业科学院沈阳110161

研究不同地膜覆盖时间对北方旱作农田土壤团聚体粒级稳定性和有机碳的影响,可为提升旱作农田生产力和保护农田环境选择合适的管理方式提供科学依据。以辽宁阜新5年秋覆膜(AP)、春覆膜(SP)和不覆膜(CK)的定位试验为研究对象,分析不同覆... 详细信息

研究不同地膜覆盖时间对北方旱作农田土壤团聚体粒级稳定性和有机碳的影响,可为提升旱作农田生产力和保护农田环境选择合适的管理方式提供科学依据。以辽宁阜新5年秋覆膜(AP)、春覆膜(SP)和不覆膜(CK)的定位试验为研究对象,分析不同覆膜时间对0—10 cm和10—20 cm土层中>2 mm、0.25—2 mm、0.053—0.25 mm和2 mm的水稳性团聚体的含量,分别提高了36.3%、47.9%(P2 mm团聚体有机碳含量及储量表现为秋覆膜最高,显著高于春覆膜和不覆膜处理(P2 mm团聚体中有机碳含量对土壤有机碳的贡献率,分别提高了37%和26.1%(P<0.05)。而在0—10 cm和10—20cm土层中,微团聚体中有机碳含量对土壤有机碳贡献率没有影响。在辽宁阜新土壤及种植条件下,秋覆膜处理不仅显著提高0—10 cm土壤水稳性大团聚体的含量和稳定性,还可以显著增加水稳性大团聚体有机碳含量及储量,促进有机碳的固存。

关键词：旱地农田耕作水稳性团聚体有机碳碳储量

中国马铃薯地膜覆盖增产效应及其影响因素的Meta分析

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中国农业科学 2023年第15期56卷 2895-2906页

作者：徐菊祯张梦璐何文清隋鹏陈源泉崔吉晓中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室中国农业大学农学院中国农业科学院西部农业研究中心

【目的】地膜覆盖具有增温、保墒和抑制杂草等多方面作用，是一种缓解马铃薯生产限制的高效且简便的技术措施。基于全国数据，量化地膜对马铃薯的产量和水分利用效率的影响，进一步分析其中的影响因素，为马铃薯可持续生产提供参考。【... 详细信息

【目的】地膜覆盖具有增温、保墒和抑制杂草等多方面作用，是一种缓解马铃薯生产限制的高效且简便的技术措施。基于全国数据，量化地膜对马铃薯的产量和水分利用效率的影响，进一步分析其中的影响因素，为马铃薯可持续生产提供参考。【方法】基于1981—2021年在Web of Science和知网公开发表的291篇关于中国马铃薯地膜覆盖的大田试验文献数据，包括北方一作区、西南混作区、南方冬作区、中原二作区共4个区域，利用Meta分析方法量化地膜对马铃薯的产量与水分利用效率的影响，并从不同区域、不同自然条件（年均降水、土壤容重、土壤有机质含量）、不同栽培管理措施（钾肥施用量、种植密度、地膜颜色、栽培方式）角度出发，研究地膜覆盖对马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】与不覆盖相比，地膜覆盖使马铃薯产量和水分利用效率分别提高24.9%和28.3%；不同区域地膜增产与提升水分利用效率的效果不同，依次为：北方一作区（27.2%）、西南混作区（18.1%）、南方冬作区（23.6%）、中原二作区（10.1%）。而水分利用效率只在北方一作区表现明显，提高29.1%。在不同区域，地膜提高产量与水分利用效率受自然条件与栽培管理措施影响。不同自然条件下，不同区域地膜提高产量的响应不同。种植密度与栽培方式在各区域的响应一致，即低密度种植与垄作条件下，地膜增产效应最好。在北方一作区，地膜在低等降水量，较低的土壤有机质含量与低等土壤容重以及低施肥水平，中等种植密度，黑色与垄作条件下，提高水分利用效率的效果最好。【结论】地膜覆盖在我国具有良好的应用效果，可以提高马铃薯的产量，不同区域的增产效果依次为：北方一作区、南方冬作区、西南混作区、中原二作区，水分利用效率仅在北方一作区有所改善。在降水少、土壤较贫瘠、土壤疏松的自然条件下，以及较低水平的施肥量、较低种植密度、黑色与垄作的栽培管理措施下，地膜更能发挥其增产作用。在北方一作区，地膜使马铃薯增产与保水达到最佳效果所需的条件相似。

关键词：地膜覆盖马铃薯产量水分利用效率 Meta分析

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农田土壤微塑料污染现状与进展

环境工程 2021年第5期39卷 156-164,15页

作者：杨扬何文清中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081

微塑料是一种新的土壤污染物,对土壤环境与健康有严重影响,已成为国内外研究的热点。系统分析了农田土壤微塑料的污染现状与分布特点,总结了不同农业生产方式对土壤微塑料污染丰度的影响,及其在土壤中分布和迁移特征,阐述了不同微塑料... 详细信息

微塑料是一种新的土壤污染物,对土壤环境与健康有严重影响,已成为国内外研究的热点。系统分析了农田土壤微塑料的污染现状与分布特点,总结了不同农业生产方式对土壤微塑料污染丰度的影响,及其在土壤中分布和迁移特征,阐述了不同微塑料的污染来源及其对土壤环境的危害,提出地膜覆盖将成为农田土壤微塑料污染的重要来源,且微塑料因粒径、浓度及类型的不同对农田土壤理化性质和土壤生物会造成不同程度的影响;并比较分析了土壤微塑料的检测分析方法与手段,从土壤微塑料的溯源、迁移转化、污染危害以及检测分析手段层面,对未来需要解决的科学问题和研究方向进行了展望,以期为农田土壤微塑料的研究以及微塑料污染防控提供科学参考。

关键词：农田土壤塑料地膜微塑料污染现状污染危害

不同经营主体地膜使用及回收处理情况的调查研究

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农业资源与环境学报 2023年第1期40卷 229-237页

作者：徐菊祯张梦璐陈源泉崔吉晓何文清中国农业大学农学院北京100193 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081

为了调研不同经营主体地膜使用及回收处理情况,系统探讨不同经营方式对地膜使用及回收处理的影响,本研究以我国北方三省份(辽宁省、内蒙古自治区、甘肃省)为调研对象,通过发放调查问卷的方式调查了普通农户、种植大户(种植面积大于6.67 ... 详细信息

为了调研不同经营主体地膜使用及回收处理情况,系统探讨不同经营方式对地膜使用及回收处理的影响,本研究以我国北方三省份(辽宁省、内蒙古自治区、甘肃省)为调研对象,通过发放调查问卷的方式调查了普通农户、种植大户(种植面积大于6.67 hm2)和合作社三类经营主体的地膜使用情况(平均覆膜率、地膜使用强度、地膜厚度和主要作物覆膜率等)及地膜回收情况(回收作业率、回收方式和回收后地膜的处理方式)。结果表明,三个省份采用地膜覆盖技术的主要作物是玉米、露地蔬菜、马铃薯、向日葵、花生;从覆膜率来看,种植大户、合作社分别比普通农户高7.54、8.50个百分点;从地膜使用强度来看,合作社地膜使用强度最高,平均为86.41 kg·hm^(-2),分别比普通农户和种植大户高4.37%、19.81%;从地膜厚度来看,不同经营主体使用的地膜厚度大致相同;从地膜回收的机械化捡拾程度来看,合作社最高,为48.29%,分别比普通农户、种植大户高27.85、10.92个百分点;从地膜回收作业率来看,不同经营主体均高于85%,其中普通农户、合作社较种植大户分别高1.04、1.65个百分点。研究表明,合作社和种植大户等规模化、组织化的经营主体更倾向于使用地膜覆盖技术,其使用和回收处理行为对环境更友好,因此,推进发展新型经营主体能够有效促进解决地膜污染问题。

关键词：地膜经营主体地膜回收问卷调查

稻田落干过程砷甲基化效率变化与关键影响因素分析

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环境科学 2022年第9期43卷 4820-4830页

作者：张玥李令仪文炯曾希柏苏世鸣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所农业农村部农业环境重点实验室北京100081 岳阳市农业科学研究院农业农村部岳阳农业环境科学观测实验站岳阳414000

研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律,分析关键环境和生物因素的影响,为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程,以采集自贵州兴仁(XR)和广西南丹(ND)的两种砷污染水稻土壤为供试土壤,各土壤设置添加(RS)和不添... 详细信息

研究稻田落干过程砷甲基化效率变化规律,分析关键环境和生物因素的影响,为今后水稻直穗病防控提供科学依据.开展室内培养模拟稻田落干过程,以采集自贵州兴仁(XR)和广西南丹(ND)的两种砷污染水稻土壤为供试土壤,各土壤设置添加(RS)和不添加(CK)水稻秸秆处理,分析自然落干0、24、36、48和60 h过程中Eh、pH、孔隙水总有机碳(TOC)、砷形态、砷甲基化功能基因(arsM)、硫酸盐还原菌(dsrA,砷甲基化相关微生物)、产甲烷菌(mcrA,砷去甲基化相关微生物)丰度和arsM功能微生物多样性变化.稻田落干过程土壤Eh由完全淹水状态下的-300~-200 mV向落干后的-150~-50 mV变迁,而pH值变化规律不明显;孔隙水无机砷(iAs)和二甲基砷(DMAs)浓度随落干过程变化更为显著,总体呈现增加趋势,且RS处理DMAs浓度显著高于CK,ND土壤孔隙水比XR土壤孔隙水DMAs浓度更高;随落干时间延长,XR-CK和XR-RS处理土壤砷甲基化效率有一定提升,但变化不显著,而ND-CK和ND-RS处理土壤砷甲基化效率显著增加.当培养为60 h时,ND-CK和ND-RS处理砷甲基化效率相比培养初期分别提高约61.8%和23.2%;随落干时间延长arsM和dsrA基因拷贝数明显增加,而mcrA基因拷贝数显著下降.秸秆添加后显著提高全细菌和arsM、dsrA和mcrA基因丰度;进一步基于多因素方差分析和冗余分析发现,供试土壤、秸秆添加、落干时间和其交互作用对于各砷形态、砷甲基化效率和关键基因丰度变化影响显著,TOC、Eh和砷甲基化相关基因与甲基态砷呈正向关联,而与无机砷iAs呈负向关联;基于arsM微生物测序发现,伴随落干过程还发生着砷甲基化功能微生物群落的更替.研究结果有助于提升稻田落干过程中砷甲基化变化的理论认知,为今后水稻直穗病科学防控提供指导.

关键词：孔隙水砷甲基化效率水稻秸秆砷甲基化基因(arsM) 硫酸盐还原基因(dsrA)

稻田土壤可溶性有机碳荧光组分对砷甲基化的影响

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农业环境科学学报 2023年第10期42卷 2211-2219页

作者：李令仪张楠张洋吴翠霞曾希柏苏世鸣中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农业农村生态环境重点实验室北京100081

以浙江省绍兴市上虞地区砷污染水稻土为对象,采用厌氧培养试验研究了秸秆和猪粪两种不同有机物料施用后土壤溶液中甲基砷及有机碳荧光组分含量变化,初步探索了两者可能存在的关联。结果表明:秸秆与猪粪处理及其不同添加量水平显著影响... 详细信息

以浙江省绍兴市上虞地区砷污染水稻土为对象,采用厌氧培养试验研究了秸秆和猪粪两种不同有机物料施用后土壤溶液中甲基砷及有机碳荧光组分含量变化,初步探索了两者可能存在的关联。结果表明:秸秆与猪粪处理及其不同添加量水平显著影响土壤溶液中甲基砷浓度,厌氧培养5 d后,秸秆处理3种添加量(分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计)水平下的甲基砷浓度分别增加了40.3%、24.2%和24.0%,猪粪处理3种添加量(分别以0.5%、1.0%和1.5%的总有机碳添加量计)水平下的甲基砷增加量低于秸秆处理,增幅分别为15.5%、6.9%和3.8%;厌氧培养前后土壤溶液中总有机碳消耗量与甲基砷增加量呈显著正相关(P0.05)。综合来看,不同类型有机物料降解后有机碳荧光组分存在明显差异,其中APⅡ、FA和HA浓度可能是影响砷甲基化的重要因素,相关结果有利于明确稻田砷甲基化过程的关键碳分子形态以及服务于今后水稻直穗病预警防控。

关键词：三维荧光稻田土壤有机物料砷甲基化水稻直穗病

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农田土壤地膜源微塑料分离检测方法优化

中国环境科学 2023年第5期43卷 2404-2412页

作者：白润昊崔吉晓范瑞琪李真杨扬刘宏金何文清中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 内蒙古自治区农牧业生态与资源保护中心内蒙古呼和浩特010011 中国农业科学院西部农业研究中心新疆昌吉831100

制备了含地膜源微塑料的土壤样品,在密度分离法基础上提出以超声处理代替消解处理的样品处理方法并使用配套的定量和鉴别方法分析了样品的微塑料指标.结果表明,40kHz、30min的超声处理能够有效去除地膜源微塑料表面杂质并满足定量鉴别要... 详细信息

制备了含地膜源微塑料的土壤样品,在密度分离法基础上提出以超声处理代替消解处理的样品处理方法并使用配套的定量和鉴别方法分析了样品的微塑料指标.结果表明,40kHz、30min的超声处理能够有效去除地膜源微塑料表面杂质并满足定量鉴别要求,也没有对微塑料产生二次破碎风险,最终微塑料回收率为92.9%;相比于消解处理,超声处理可以更大程度保留地膜源微塑料的原始表面形态以及分子结构等特征,并且不需进行繁复的移液、静置操作,使单次分离的总试剂成本降低80%以上,分离用时缩短12h以上.本研究优化的土壤地膜源微塑料分离检测方法在准确性、经济性、简便性方面具有显著优势,为快速、准确评估土壤地膜源微塑料丰度提供了新的途径.

关键词：地膜微塑料土壤分离检测超声处理

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西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素

农业环境科学学报 2024年第6期43卷 1260-1270页

作者：孙源辰何文清靳拓严昌荣赵梓君刘勤中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部农膜污染防控重点实验室北京100081 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,... 详细信息

为了探明西北六省区农田地膜残留特征与关键影响因素,本研究于2020—2022年在新疆维吾尔自治区、内蒙古自治区、青海省、宁夏回族自治区、陕西省、甘肃省布设共计160个农田地膜残留监测点,利用典型样点采集的方法进行农田地膜残留监测,同时对农田农户背景资料进行问卷调查。结果表明:2020—2022年西北六省区160个农田地膜残留监测点的农田地膜残留量介于0.46~369.29 kg·hm^(-2)之间,平均残膜量70.30 kg·hm^(-2),处于接近国家标准限值75 kg·hm^(-2)的水平。不同省份之间残膜量差异显著(P污染较严重的农田主要分布在新疆和内蒙古,陕西、青海、甘肃和宁夏地区残膜污染较轻。农田地膜残留量与覆膜年限呈显著正相关、与地膜厚度呈负相关关系,在不同作物类型及覆膜比例条件下差异显著,受不同回收方式、不同种植户类型及其距村庄的距离、不同土壤类型影响显著。残膜量主要影响因素及其贡献度分别为回收方式30.8%、作物类型15.2%、覆膜比例13.8%、覆膜年限10.8%;种植户类型、地块距村庄距离、土壤类型、地膜标识厚度对农田地膜残留量的贡献度较小,均不足10%。研究表明,西北六省区存在较大的地膜污染隐患,建议因地制宜地加强防治力度、改良防治方案,改进和推广地膜污染防治技术,在充分考虑农民利益的基础上完善地膜防治政策。

关键词：农田地膜残留影响因素贡献比例西北六省区