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一次性施肥在我国主要粮食作物中的应用与环境效应

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中国农业科学 2018年第20期51卷 3827-3839页

作者：刘兆辉吴小宾谭德水李彦江丽华山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部黄淮海平原农业环境重点实验室/山东省植物营养与肥料重点实验室

当前我国粮食生产面临过量施肥、氮肥利用率低和农业劳动力短缺等问题,探讨主要粮食作物一次性施肥技术及其对作物产量、肥料利用效率以及环境效应的影响,为我国粮食生产的简化施肥提供技术支撑。本论文系统分析了一次性施肥技术的发展... 详细信息

当前我国粮食生产面临过量施肥、氮肥利用率低和农业劳动力短缺等问题,探讨主要粮食作物一次性施肥技术及其对作物产量、肥料利用效率以及环境效应的影响,为我国粮食生产的简化施肥提供技术支撑。本论文系统分析了一次性施肥技术的发展现状及其在三大粮食作物上的应用效果,针对一次性施肥技术存在的不足,提出其在我国三大粮食作物主产区的推广应用前景和发展方向。一次性施肥是一种生产轻便、节本增效和保护环境的技术模式。当前农业生产中,通过一次性基施缓控释肥、氮肥减量施用技术以及化学调控技术均可以实现三大粮食作物的一次性施肥。与农民传统施肥方式相比,一次性基施缓控释肥可以显著提高玉米、小麦和水稻三大粮食作物的产量和氮肥利用率,产量、氮肥利用率分别提高3.1%—31.7%、6.2%—86.6%;显著减少农田氨挥发、氧化亚氮排放、氮素淋溶和径流损失,分别减少18.1%—81.3%、22.4%—73.4%、0—53.0%和0—43.2%。氮肥减量施用技术可在减少20%—37%氮肥施用量的条件下,维持玉米、小麦和水稻的产量不降低,提高三大粮食作物氮肥利用率2.3%—20.4%,以及降低氮素的损失。添加硝化抑制剂可使三大粮食作物产量、氮肥利用率分别提高6.5%—20.1%、5.0%—78.3%,使氧化亚氮排放显著降低22.1%—51.0%;添加脲酶抑制剂显著提高三大粮食作物产量5.8%—22.8%,显著提高玉米、小麦氮肥利用率25.4%—40.7%,同时显著降低三大作物氨挥发、氧化亚氮排放46.1%—51.2%、11.9%—45.2%。在全国主要粮食主产区的应用结果表明,一次性施肥技术既实现了作物稳产高产、氮肥高效和氮损失减少,又节省了农业劳动力和降低了农业生产成本。因而,一次性施肥技术协同实现了作物高产、养分高效和环境友好的农业可持续发展道路,同时解决了我国当前农业生产劳动力不足的难题,是适宜在全国粮食主产区全面推广和应用的新技术。

关键词：一次性施肥技术玉米小麦水稻产量肥料利用率环境效应

北方设施菜地土壤N_2O排放通量日变化及最佳观测时间确定

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中国农业气象 2016年第5期37卷 505-512页

作者：徐钰刘兆辉石璟魏建林李国生王梅江丽华山东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业部黄淮海平原农业环境重点实验室/山东省农业面源污染防控重点实验室济南250100

选择不同季节的4个N2O高排放通量日（2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日）,利用静态暗箱-气相色谱法对设施菜地土壤N2O排放通量进行连续24h原位观测,以探讨其日变化特征,并确定1d内的最佳观测时间。结果表明,设施菜地施... 详细信息

选择不同季节的4个N2O高排放通量日（2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日）,利用静态暗箱-气相色谱法对设施菜地土壤N2O排放通量进行连续24h原位观测,以探讨其日变化特征,并确定1d内的最佳观测时间。结果表明,设施菜地施肥后（2012年12月27日除外）N2O排放通量呈明显的单峰型日变化规律,排放峰值一般出现在14：00左右,比气温峰值时间滞后约2h。同茬作物基肥后第13天与追肥后第2天相比,前者N2O日排放通量峰值和日均排放通量分别较后者高3.4~12.9倍和6.8~7.0倍。相关分析表明,4个典型日内,仅2012年12月27日的N2O排放通量与气温、3cm地温和10cm地温无显著相关,其它日均呈显著正相关。说明观测日土壤温度处于N2O形成适宜范围内,且气温日较差较大时,温度才是影响N2O排放通量日变化的主要因素。对24h内N2O排放通量的矫正分析结果表明,2012年8月28日和12月27日、2013年3月14日和6月14日分别在18：00-21：00、10：00-次日6：00、21：00、16：00-18：00的观测值,可以代表当天的N2O排放通量。若在其它时段采样,应进行有效的矫正处理,否则会导致对典型日N2O排放的估计偏高13.4%~240%或偏低13.1%~64.5%。

关键词：设施菜地 N2O排放原位观测最佳观测时间矫正系数

芦苇秸秆厌氧发酵影响因素正交实验及产气潜力研究

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环境工程学报 2016年第11期10卷 6692-6698页

作者：姚利付龙云王艳芹袁长波杨光罗加法山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100 农业部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250100 新西兰皇家农业科学院

以芦苇秸秆为发酵原料,采用正交实验法,在湿式和干式批次发酵条件下,考察了预处理方式、发酵浓度和接种量对芦苇厌氧发酵沼气产量的影响。结果表明,以Na OH预处理、接种量30%、TS浓度12%的处理发酵情况最好,在第3天即出现产气高峰,最高... 详细信息

以芦苇秸秆为发酵原料,采用正交实验法,在湿式和干式批次发酵条件下,考察了预处理方式、发酵浓度和接种量对芦苇厌氧发酵沼气产量的影响。结果表明,以Na OH预处理、接种量30%、TS浓度12%的处理发酵情况最好,在第3天即出现产气高峰,最高日产气量达2.1 L,总产气量达42.8 L。芦苇的总TS和总VS产气率分别达285.7 L·kg-1TS、402.8 L·kg-1VS,具有较高的产气潜力。根据正交实验方差分析结果,芦苇厌氧发酵的影响因素的影响程度是预处理方式>发酵浓度>接种量,确定芦苇厌氧发酵的最佳工艺条件为:Na OH预处理、接种量100%、发酵浓度TS 12%。

关键词：芦苇厌氧发酵正交实验方差分析

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轮耕促进豫北潮土区小麦根系生长和产量增加

中国农业科学 2024年第18期57卷 3626-3641页

作者：李连燚王世纪姜桂英李洋杨锦朱宣霖朱长伟王仁卓刘芳介晓磊刘世亮农业农村部黄淮海平原耕地质量保育重点实验室/河南农业大学资源与环境学院

【目的】基于耕作定位试验，探索适宜豫北潮土地区的耕作模式。【方法】试验基于始于2016年的耕作定位试验，试验3年一个轮耕周期，选择5个典型处理：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）;(2)深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）;(3)深耕-旋耕-浅旋耕（DT... 详细信息

【目的】基于耕作定位试验，探索适宜豫北潮土地区的耕作模式。【方法】试验基于始于2016年的耕作定位试验，试验3年一个轮耕周期，选择5个典型处理：（1）连续旋耕（RT-RT-RT）;(2)深耕-旋耕-旋耕（DT-RT-RT）;(3)深耕-旋耕-浅旋耕（DT-RT-SRT）;(4)深耕-条旋耕-浅旋耕（DT-SRT-SRT）;(5)深耕-浅旋耕-旋耕（DT-SRT-RT），于2021年测定并分析不同轮耕模式下小麦各生育时期根系性状、光合特性、小麦养分含量、产量，以及土壤孔隙性、土壤团聚体分布。【结果】相较于RT-RT-RT，其他轮耕模式均促进了小麦根系生长，其中以DT-SRT-RT处理的效果最为显著。在拔节期各根系性状增幅最高，其中总根长（RL）提高了80.8%，根表面积（SA）提高了54.1%，根体积（RV）增大了51.5%，根直径（RD）增大了21.9%。随着生育时期推进，各根系性状增幅逐渐下降，其中RL增幅为39.0%—28.8%,SA为21.7%—10.8%,RV为12.4%—17.8%,RD为17.5%—24.5%。与RT-RT-RT处理相比，轮耕处理的小麦光合特性均有所改善，净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）以DT-SRT-RT处理较为明显，在拔节期涨幅分别为25.7%、41.5%和20.5%；在开花期分别提高了55.4%、21.7%和17.4%，但在灌浆期只有Pn和Gs分别提高了9.7%和13.6%，而Tr则降低了6.7%。与RT-RT-RT处理相比，不同轮耕处理不同程度上提高小麦各器官内全量养分含量，其中DT-SRT-RT处理叶、茎和根中氮含量分别提高了66.2%,80.1%和61.1%；叶和茎中的磷含量提高了31.2%和38.4%；根系钾含量提高达50.0%。相较于RT-RT-RT,DT-SRT-RT处理显著提高了20—30 cm土层土壤孔隙度，最高提高了27.1%；轮耕处理显著降低了0—30 cm土壤容重。轮耕处理有助于提高>0.25 mm土壤大团聚体的占比，其中DT-SRT-SRT处理显著提高了0—20 cm土层>0.25 mm大团聚体的占比；但轮耕处理降低了<0.053mm黏粉粒的占比。此外，不同轮耕模式的小麦根冠比、穗数、穗粒数、千粒重和产量均高于RT-RT-RT处理，其中DT-SRT-RT处理根冠比增加了55.6%，穗数提高了45.3%，产量提高了20.7%。由相关性分析可得知，根长、净光合速率、气孔导度和产量均呈正相关关系。【结论】在豫北潮土小麦玉米轮作区，轮耕模式改善了土壤孔隙性及小麦根系构型，提高了小麦光合速率、植株全量养分含量和产量，其中以深耕-浅旋耕-旋耕效果最佳。

关键词：小麦轮耕根系光合作用产量潮土

我国规模化养猪场粪便重金属污染特征与农用风险评价

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农业机械学报 2018年第1期49卷 258-267页

作者：薄录吉李彦 LUO Jiafa 张英鹏井永苹刘兆辉山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100 农业部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250100 新西兰农业科学院鲁亚库拉研究中心山东省农业科学院济南250100

系统收集了我国21省市规模化养猪场粪便和11省市猪饲料重金属浓度数据,分析了其污染特征,同时对各省市猪粪总量及其重金属总含量、猪粪安全农用年限进行了估算。结果表明:在21省市中,猪粪中Cu、Zn、As、Cd、Cr平均含量超标省市分别占到9... 详细信息

系统收集了我国21省市规模化养猪场粪便和11省市猪饲料重金属浓度数据,分析了其污染特征,同时对各省市猪粪总量及其重金属总含量、猪粪安全农用年限进行了估算。结果表明:在21省市中,猪粪中Cu、Zn、As、Cd、Cr平均含量超标省市分别占到95.2%、85.7%、33.3%、20%和5.26%。在其中有猪饲料数据的11省市中,猪饲料Cu含量超标的样品数量占到100%(四川除外,为75%),超标倍数在13.2~49.0之间;猪饲料Zn含量超标的样品数量占到60.0%~100%,超标倍数在1.3~9.5之间。猪粪和饲料间Cu、Zn达到极显著相关水平(p环境质量二级标准。建议在生猪养殖及其粪便农用过程中,不仅要从源头严格控制饲料中Cu、Zn等微量元素添加量,还应按照标准严格控制猪粪农田施用量。

关键词：规模化养猪场猪粪重金属农用风险安全年限

长期施肥对设施菜田土壤氮、磷时空变化及流失风险的影响

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农业环境科学学报 2018年第11期37卷 2434-2442页

作者：石宁李彦井永苹薄录吉张英鹏孙明仲子文山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100 农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250100 山东省农业面源污染防控重点实验室济南250100

研究山东省设施农业生产体系养分的投入情况,常年施肥的设施菜田土壤肥力变化以及土壤氮、磷累积和迁移在时间和空间上的变化规律,为未来设施菜田清洁生产,降低氮磷流失风险提供理论参考。通过对山东省不同区域设施黄瓜和番茄化肥和有... 详细信息

研究山东省设施农业生产体系养分的投入情况,常年施肥的设施菜田土壤肥力变化以及土壤氮、磷累积和迁移在时间和空间上的变化规律,为未来设施菜田清洁生产,降低氮磷流失风险提供理论参考。通过对山东省不同区域设施黄瓜和番茄化肥和有机肥施用情况的调研,以及对种植5、10、15年和20年的设施菜田土壤进行0~100 cm分层取样,以周围粮田土壤作为参照,分别测定土壤理化性质等指标。结果表明:设施蔬菜化肥养分投入量显著降低,有机肥的养分投入量和化肥投入相当,总养分投入量仍然过高,黄瓜氮、磷、钾的总投入量分别为1033、765 kg·hm^(-2)和1068 kg·hm^(-2),番茄为710、503 kg·hm^(-2)和755 kg·hm^(-2);设施蔬菜果实养分输出占总养分投入比例提高,分别为25%(N)、10%(P_2O_5)和29%(K_2O);长年施肥的设施菜田土壤中,硝态氮发生严重淋洗,速效磷含量随着种植年限的延长而增加,表层0~20 cm土壤中,速效磷含量达到了345 mg·kg^(-1),常年轮作模式种植,加剧了土壤酸化以及速效养分的累积和迁移;40~60 cm是硝态氮向深层土壤迁移和累积的关键土层,主要发生在种植10~15年间;速效磷的累积在前期5~10年,主要发生在浅层土壤0~40 cm,并随着种植年限的延长逐渐向深层发生迁移,在10~15年间主要表现在深层土壤40~100 cm。设施菜田养分投入量降低,但投入总量仍然过高;长期化肥-有机肥配合施用会促进土壤速效养分的累积和迁移,对环境造成潜在威胁;硝态氮和速效磷在设施菜田中由浅层向深层土壤迁移和累积存在时空差异,10年左右的种植年限是设施菜田0~100 cm土层中养分累积和迁移速率转变的关键时期。

关键词：设施菜田土壤养分累积迁移

施肥对蔬菜产量的影响——以寿光市设施蔬菜为例

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应用生态学报 2014年第6期25卷 1752-1758页

作者：刘苹李彦江丽华刘兆辉高新昊林海涛郑福丽石璟山东省农业科学院农业资源与环境研究所济南250100 农业部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250100 山东省农业科学院济南250100

以寿光市具有代表性的51个设施大棚为研究对象，通过问卷调查的方法分析了化肥施用对蔬菜产量的影响、有机肥施用与增产的关系、施肥量的影响因素和演变规律等．结果表明：寿光市设施大棚周年投入肥料养分平均为N3338kg·hm^-2、P205171... 详细信息

以寿光市具有代表性的51个设施大棚为研究对象，通过问卷调查的方法分析了化肥施用对蔬菜产量的影响、有机肥施用与增产的关系、施肥量的影响因素和演变规律等．结果表明：寿光市设施大棚周年投入肥料养分平均为N3338kg·hm^-2、P2051710kg·hm^-2、K2O3446kg·hm^-2，是当地小麦-玉米轮作种植模式的6～14倍，其中，化肥投入的氮、磷、钾量分别约占总量的35％、49％和42％．化肥投入的氮、磷、钾量对蔬菜产量没有显著影响，有机肥投入对蔬菜表现出明显的增产效果．随大棚棚龄的增加，化肥氮、磷、钾的投入量没有显著的变化，有机肥投入量明显降低．蔬菜种植种类、模式和大棚棚龄的差异是导致大棚养分投入量差异大的原因之一．近十几年来，寿光市设施大棚蔬菜有机肥养分投入量明显增加，化肥氮和磷的投入量呈现下降趋势，化肥钾的投入量增加显著，氮、磷、钾养分投入比例日趋合理．

关键词：设施蔬菜施肥产量演变规律寿光

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中国种养业废弃物肥料化利用发展分析

农业工程学报 2018年第B11期34卷 123-131页

作者：田慎重郭洪海姚利宫志远董亮边文范罗加法张玉凤山东省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室农业农村部废弃物基质化利用重点实验室山东省植物营养与肥料重点实验室济南250100 新西兰农业科学院鲁亚库拉研究中心新西兰哈密尔顿3240

近年来中国种养业发展迅速,随之产生的废弃物数量也呈现大幅度增长,由于人们对种养业废弃物资源的认识不够,特别是将废弃物肥料化利用重视程度不够,造成了资源浪费,加重了环境污染。在国家大力推进"加快废弃物资源化利用"的背景下,该文... 详细信息

近年来中国种养业发展迅速,随之产生的废弃物数量也呈现大幅度增长,由于人们对种养业废弃物资源的认识不够,特别是将废弃物肥料化利用重视程度不够,造成了资源浪费,加重了环境污染。在国家大力推进"加快废弃物资源化利用"的背景下,该文总结了中国种养业废弃物肥料化利用的现状,概述了废弃物肥料化利用的主要方式和相关技术,分析了中国在种养业废弃物肥料化利用过程中存在的突出问题,提出了相应对策建议,并对未来中国种养业废弃物肥料化利用的发展趋势进行了展望,为中国种养业废弃物资源化利用,特别是肥料化利用的发展提供参考。

关键词：废弃物处置秸秆粪废弃物肥料化废弃物资源化种养业研究进展

玉米生物炭和改性炭对土壤无机氮磷淋失影响的研究

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农业环境科学学报 2018年第12期37卷 2810-2820页

作者：王静付伟章葛晓红郑书联薄录吉山东农业大学资源与环境学院山东泰安271018 山东省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部黄淮海平原农业环境重点实验室济南250000

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影... 详细信息

利用玉米秸秆为原料制作生物炭,并用氯化铁进行改性,考察了改性前后生物炭对硝态氮和磷的吸附等温和吸附动力学过程,将生物炭和改性炭制作3 cm厚的物理隔离层,施入土柱50 cm处,通过淋溶实验,研究生物炭改性前后对土壤无机氮磷淋失的影响。结果表明,炭化温度为500℃时,铁炭比为0.7的生物炭和改性炭对氮磷的吸附能力最强。吸附动力学和等温吸附曲线分析表明:生物炭改性后对硝态氮和磷的吸附增大,生物炭和改性生物炭对硝态氮的最大吸附量分别为0 mg·g-1和2.414 mg·g-1、对磷的最大吸附量分别为1.723 mg·g-1和16.062 mg·g-1。与对照相比,生物炭处理和改性炭处理硝态氮的淋失量分别降低11.2%和31.6%,磷的淋失量分别显著降低33.1%和82.9%,氨氮的淋失量分别显著降低44.3%和68.6%。淋溶试验后对土壤残留养分分析表明,隔离层的添加并不会对0～50 cm土层内NO-3-N、NH+4-N和PO3-4-P含量产生明显影响,同时改性生物炭能有效减少NH+4-N和PO3-4-P向更深土层中迁移,表明土壤中添加改性生物炭能够有效降低土壤无机氮磷的淋失风险。

关键词：改性生物炭吸附氮磷淋失物理隔离层