农业综合

白玲玉，曾希柏，李莲芳，等

不同农业利用方式对土壤重金属累积的影响及原因分析

白玲玉，曾希柏，李莲芳，等

目的：土地利用方式变化通常也会引起土地管理措施的改变，这些改变对土壤质量产生深刻的影响。土壤重金属含量由于关系到食物安全及人类和动物健康，作为土壤质量的一个重要评价指标越来越受到人们的关注。本研究以吉林四平市为研究区域，通过对设施菜地、露天菜地、玉米地及林地土壤中重金属元素含量变化进行分析，探讨不同农业利用方式对土壤中重金属累积的影响及其成因。方法：根据吉林四平市主要土地利用方式，布点时以乡镇为单位，用蛇形5点法分别采集了设施菜地、露天菜地、玉米地及林地等4种利用类型的0～20 cm表层土壤样品148个（不同年限设施菜地样83个、露天菜地样18个、玉米地样37个、林地样10个）。采用美国国家环保局（USEPA）推荐HNO3-H2O2消煮法，加入国家标准土壤参比物质（GSS-1、GSS-4）进行质量控制，用ICP-MS（PQ-ExCell，TJA Solutions，USA）测定待测液中的重金属元素含量。以单项污染指数法Pi＝Ci/Si作为土壤重金属累积评价方法（Pi为土壤单项重金属污染指数，Ci为土壤中重金属i的实测值，Si为重金属i的评价标准）。结果：4种不同利用类型土壤中重金属元素Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn含量分析统计结果表明，土地利用方式对土壤重金属累积产生了显著影响：（1）在4种不同土地利用类型中，除Pb外，土壤中重金属元素Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn含量平均值排列顺序均为设施菜地＞露天菜地＞玉米地＞林地；（2）与林地相比，设施菜地中Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的含量均达到显著或极显著水平，露天菜地土壤中Cr、Ni、Cu、As、Zn平均含量达到极显著或显著水平，玉米地土壤中Cr、Ni、Cu、As、Zn含量达显著水平。与玉米地相比，设施菜地中Cr、Cu、As、Cd、Zn平均含量达极显著或显著水平，露天菜地土壤中Cr、Cu、As、Zn平均含量达到极显著或显著水平。与露天菜地相比，设施菜地土壤中Cr、Cu、As、Cd、Zn平均含量达到极显著或显著水平；（3）以四平市20世纪80年代调查的土壤重金属背景值为依据，用单因子污染指数法对4种土地利用方式下土壤中7种重金属的现状进行评价，表明4种利用方式中林地土壤的7种重金属Pi值均未大于1.0，林地未出现重金属累积。玉米地Cd、Cu、Ni、Cr的Pi值均大于1.0，表明大田玉米地有一定程度的累积。露天菜地和设施菜地土壤Cr、Ni、Cu、As、Cd、Zn的Pi值均大于1.0，表明露天菜地和设施菜地中等重金属均出现了一定的累积，以Cd累积最为严重，其次是Cu；（4）以国家《土壤环境质量标准》（GB15618-1995）II级标准为依据计算，林地、玉米地和露天菜地土壤Cr、Ni、Cu、As、Cd、Pb、Zn和设施菜地土壤中Cr、Ni、Cu、As、Pb、Zn含量平均值低于国家土壤II级标准，但设施菜地土壤Cd平均值到达0.467 mg·kg－1，为林地土壤Cd含量平均值的5.2倍，超过了国家土壤II级标准（0.3 mg·kg－1，6.5＜pH＜7.5)，其中，分别有27.7%、12.1%的样点超过了国家II级和III级标准；（5）研究区域不同土地利用方式的施肥量大小顺序为设施菜地＞露天菜地＞玉米地＞林地，设施菜地中化肥（复合肥、氮肥为主）的投入量一般为1500～9000 kg·hm2，是玉米地的3～20倍，有机肥（以猪粪、鸡粪为主）施用量（干重）为20 t·hm2左右，露天菜地次之，而玉米地则基本上不施用有机肥；（6）研究区域施用的猪粪中Cu、Zn、As、Cd平均值分别为337.97、528.86、32.63、1.79 mg·kg－1，最高值分别达到1006.8、830.87、66.80、6.12 mg·kg－1，复合肥中Cd含量平均值为6.26 mg·kg－1，最高达到54.12 mg·kg－1。结果表明，与土地利用年限相比，农用化学品、特别是肥料的质量和数量是导致不同利用方式下土壤重金属含量差异的重要原因。结论：土地利用方式对土壤中重金属累积具有显著影响，其中以设施菜地中重金属的累积最为显著，其次是露天菜地、大田玉米地，而林地的影响则最小，未出现重金属累积。土壤中重金属累积以Cd最为严重，其次是Cu，部分设施菜地土壤中Cd的含量超过国家土壤限值，危及土壤质量安全，应对设施菜地中Cd的累积问题予以密切关注。重金属高含量的化肥、有机肥的施用是土壤中重金属累积的重要来源，施肥量的差异是导致调查区内不同利用方式下土壤重金属累积不同的主要原因。避免施用重金属高含量化肥、有机肥是防止土壤重金属累积、促进土壤健康及可持续利用的重要保障。

来源出版物：中国农业科学, 2010, 43(1): 96-104

入选年份：2015

粳型超级稻产量构成因素协同规律及超高产特征的研究

吴桂成，张洪程，钱银飞，等

摘要：目的：追求高产、超高产是水稻生产的主要目标。因生态区域、品种类型、产量水平、栽培技术等方面差异，水稻产量构成因素不尽相同，其相互间协同规律亦难寻。在立足长江中下游地区，在超高产栽培条件下，就不同产量等级进行分析，探索粳型超级稻产量构成因素协同规律，提出超高产特征。方法：2005—2006年，在国家粮食丰产科技工程江苏省水稻项目实施区中，选取常熟、如东、兴化、东海4个市（县）千亩连片丰产方，以4个超级粳稻品种（武粳15、淮稻9号、徐稻3号、常优1号）为材料，在高产（8250～9750 kg·hm－2）、更高产（9750～11250 kg·hm－2）和超高产（＞11250 kg·hm－2）3个产量等级上，对群体产量及其结构、群体颖花量与产量的关系、穗数和每穗粒数与群体颖花量的关系以及群体库容充实度与充实量进行系统的比较。结果：（1）产量水平由高产到更高产再到超高产，4个粳型超级稻品种的群体颖花量不断提高（差异显著），结实率与千粒重在3个产量等级间略有增减（差异不显著）。（2）在高产、更高产2个产量等级上，穗数与群体颖花量呈正相关、每穗粒数与其呈负相关（水平均不显著），与群体颖花量的通径系数前者大于后者；在超高产水平上，亩穗数、每穗粒数与群体颖花量均呈正相关（水平不显著），与群体颖花量的通径系数后者大于前者。（3）对群体颖花量的净贡献率，在高产、更高产2个产量等级上，4个粳型超级稻品种的穗数起主要作用，每穗粒数则起弱的负作用；在超高产水平下，其穗数、每穗粒数均起作用，后者大于前者。（4）在高产到更高产水平上，4个粳型超级稻品种的穗数与群体颖花量呈显著、极显著正相关（相关系数分别为r武粳15＝0.817**、r淮稻9号＝0.685**、r徐稻3号＝0.713*、r常优1号＝0.783**），每穗粒数与其呈弱的正相关（水平不显著）；在更高产到超高产水平上，其穗数与群体颖花量呈弱的正相关（水平不显著），每穗粒数与其呈显著、极显著正相关（相关系数分别为r武粳15＝0.799**、r淮稻9号＝0.789**、r徐稻3号＝0.742**、r常优1号＝0.756*）。（5）在安全成熟条件下，粳型超级稻群体库容充实度在3个产量等级间因种略有增减，差异不显著，而群体库容实际充实量则随产量的增加而增加。结论：（1）在安全成熟的情况下，粳型超级稻群体颖花量与产量呈极显著正相关；群体颖花量的增加在产量等级由高产提高到更高产的水平上，主要依靠单位面积穗数的增加，而由更高产提高到超高产水平上，则主要依靠足穗基础上增加每穗粒数；随产量的增加，群体库容充实度正常，其实际充实量随之增加。（2）以足量大穗构成群体安全大库容（安全成熟的群体高颖花量），通过保持正常的充实度（即保证常年的结实率与千粒重），从而提高群体库容总充实量是粳型超级稻超高产特征。

来源出版物：中国农业科学, 2010, 43(2): 266-276

入选年份：2015

温室栽培系统的养分平衡及土壤养分变化特征

余海英，李廷轩，张锡洲

摘要：目的：中国自20世纪70年代中期引进温室栽培技术以来，温室生产在全国各地得到了大面积的推广应用，其栽培面积及总产量均居世界首位。但长期以来，温室栽培的数量增长很快但质量水平较低，实际应用中出现了诸多不同于露地常规栽培的生产问题，尤其是不合理施肥所产生的土壤质量恶化及相关环境问题，从而导致温室生产越来越偏离其优质、高产、环境友好的发展方向。因此，本研究通过深入研究设施栽培系统的养分投入产出平衡和土壤养分的累积变化，为评判施肥制度的合理性，预测土壤肥力的发展方向和可能产生的环境影响，实现中国温室栽培的可持续发展提供依据。方法：以中国典型温室栽培地区山东寿光具有代表性的18个温室大棚为研究对象，基于对不同使用年限温室的肥料投入、作物种类及产量等情况的详细调查与统计分析，结合土壤剖面不同土层的养分测定结果，对当前温室生产中存在的施肥问题及养分的表观平衡和土壤养分的累积变化特点进行全面剖析。结果：（1）在中国典型温室栽培生产基地，大量施用有机肥和化肥是实现设施栽培高产的重要措施。设施生产每年氮、磷、钾养分的平均投入量为4088、3656和3438 kg·hm－2，其中随化肥投入的氮、磷、钾养分分别为2539、2184、2202 kg·hm－2，占各养分总量的63%、61%和66%，是土壤养分的主要来源。（2）温室栽培系统中，养分投入的总量及结构均不合理，高质量有机肥投入不足，高浓度复合肥使用较多，养分投入量远高于作物需求量，氮、磷、钾养分的利用率分别仅为24%、8%、46%，且施用比例（1︰0.9︰0.8）与作物的需求比例（1︰0.3︰1.4）严重不符，磷素投入比例过高，钾素投入比例相对较低，从而造成温室土壤普遍出现有机质缺乏而速效养分过剩的问题。具体表现为耕层土壤有机质的含量为10.8～30.1 g·kg－1，平均达16.7 g·kg－1（CV＝25%），其中88%处于缺乏水平（＜20 g·kg－1），而土壤氮、磷、钾养分的理论盈余量分别高达3214、3401和2322 kg·hm－2。（3）温室土壤全氮、硝态氮、速效磷、速效钾的实际含量均显著高于露地土壤，以耕层（0～20 cm）的累积量最高，其平均含量分别为露地土壤的1.9倍、21.2倍、5.4倍和3.7倍。各养分在土壤剖面存在不同程度的向下迁移现象，其中的大量累积和向下迁移是造成蔬菜硝酸盐累积和当地地下水污染风险的关键因子。结论：温室栽培系统中，盲目过量的施肥，不仅造成肥料资源的浪费，破坏土壤－植物的养分供需平衡，引发土壤由“肥害”导致的盐渍化、酸化、蔬菜硝酸盐累积等问题，同时氮、磷的随水淋失也会带来巨大的环境风险。温室生产中不仅应重视高质量有机肥的投入，还应根据作物的需肥特性及土壤供肥能力进行计量施肥，以实现温室生产高效、优质、环境友好的发展目标。

来源出版物：中国农业科学, 2010, 43(3): 514-522

入选年份：2015