Groundwater is an important natural resource in the North China Plain (NCP) with high economic benefits and social significance. It fulfills 60% of drinking and 70% of irrigation water requirements. In this review, the information is retrieved from high-quality articles published in MEDLINE and other sources. We saw that groundwater is declining faster (>1 m yr−1) and polluting with NO3− (>30 mg L−1) due to excessive water pumping and application of a nitrogen (N) fertilizer, respectively. The water pumping (>600 mm ha−1 yr−1) for agricultural purposes in the region is higher than the recharge amount (<200 mm yr−1). The low recharge is the result of low rainfall (<600 mm yr−1), and high evapotranspiration (>800 mm yr−1) under the impact of dominant vegetative characteristics of winter wheat–summer maize (WW-SM) rotations, covering >80% of the land. Furthermore, N application exceeds the crop assimilation capacity (>250 kg ha−1 yr−1) and leach deep down (>50 kg ha−1) as well as loss in the atmosphere. Presently, Beijing, Tianjin, and Hebei are ecologically the most affected areas. We suggest that excessive water and N fertilizer use for intensive cropping systems should be controlled by paying high attention to groundwater-friendly farming practices. In addition, artificial groundwater recharge options and their safe utilization would be explored across the region to replenish aquifers. This literature review contributes valuable insights to the knowledge bank and offers a foundation for further research and policy development.

为了明确黄褐土区小麦—玉米轮作体系最佳的氮肥减施量,2018-2020年在黄褐土区设置不施氮肥(CK)、常规施肥(FP,施氮225 kg/hm2)、优化施肥(CF,施氮180 kg/hm2)、常规施肥基础上减氮10%(90%FP,施氮202.5 kg/hm2)、常规施肥基础上减氮20%(80%FP,施氮180 kg/hm2)、常规施肥基础上减氮30%(70%FP,施氮157.5 kg/hm2)、控失尿素和普通尿素7∶3配施(CRU,施氮180 kg/hm2)共7个处理,探讨氮肥减施对小麦—玉米轮作体系产量和氮肥吸收利用的影响.结果表明,所有施氮处理中,2个轮作周年,CF处理小麦、玉米产量均最高,CRU处理次之,两者无显著差异.与FP处理相比,在减氮20%条件下,2个轮作周年,CF处理和CRU处理小麦产量分别提高3.62%和2.57%,玉米产量分别提高3.53%和1.85%;80%FP处理小麦、玉米产量均降低,但不显著.减氮30%处理小麦、玉米产量均较FP处理明显减产.2个轮作周年,CF处理和CRU处理土壤中有机质、全氮和水解氮含量较高,高于其他处理,但两者差异不显著,70%FP处理总体上较FP处理显著降低土壤水解氮含量.2个轮作周年,CF处理和CRU处理小麦、玉米的氮肥回收率、氮肥农学效率和氮肥偏生产力均较高,两者差异不显著,但均显著高于FP处理.其中,CRU处理小麦和玉米的氮肥回收率分别提高32.1%～50.8%和41.7%～44.2%,氮肥农学效率分别提高31.7%～35.6%和29.5%～31.9%,氮肥偏生产力分别提高27.4%～28.9%和26.9%～27.7%.综上,黄褐土区小麦—玉米轮作体系中,减氮20%条件下优化施肥、控失尿素和普通尿素7∶3配施均能提高作物产量和氮素利用效率,而减氮30%则存在减产风险.综合考虑,控失尿素和普通尿素7∶3配施并一次性施肥为黄褐土区小麦—玉米轮作区的最佳施肥措施.

核苷酸作为构成生命的基础物质,参与生命物质和能量代谢的全过程,在细胞结构、代谢、能量及调节功能等方面都起着无可替代的作用.农业生产上,核苷酸常作为调节作物生长发育及补充施肥的一种绿色健康农业生产资料,其无毒无害、高效环保等特点符合新时代我国建设农业强国的要求,对保证国家粮食安全生产有着重要意义.在总结目前生产核苷酸常用的制备方法及其特点的基础上,综述了核苷酸叶面肥对粮食作物和经济作物(水果、蔬菜)在生长生理、生物学性状、经济性状及抗逆性等方面的作用,分析了我国目前核苷酸叶面肥在农业生产上未大面积推广应用的原因,展望了核苷酸肥发展方向,提出了思路与对策,以期为农业核苷酸肥产业发展及推广应用提供参考.

为了明确尿素硝酸铵(UAN)肥料减量优化施用对夏玉米产量和氮肥表观利用率及土壤环境的影响,选用夏玉米"郑单958",在河南省褐土上进行.结果表明,UAN肥料在夏玉米上施用增产效果显著,和同等用量尿素相比,夏玉米增产292.3 kg/hm2,增产率3.37％;和常规施尿素相比,肥料用量减少45kg/hm2,夏玉米产量增加652.53 kg/hm2,增产率7.86％.在减量施肥方面,UAN肥料80％施氮量和优化施尿素相比,肥料用量减少30 kg/hm2,夏玉米产量无显著差异;和常规施尿素相比,肥料用量减少75 kg/hm2,夏玉米产量显著增加379.5 kg/hm2,增产率4.57％;说明减量施用UAN肥料在夏玉米上施用可以稳产.UAN肥料中添加元素锌时,与同等用量UAN肥料相比,夏玉米产量无显著差异.在氮肥表观利用率方面,施用UAN肥料显著提高夏玉米的氮肥表观利用率.在环境保护方面,施用UAN肥料土壤不同土层硝态氮含量均显著降低.

为探究尿素中添加不同量的腐殖酸对农作物产量和氮素利用率的影响,以冬小麦为试验对象,以施用普通尿素和不施氮肥处理为对照,与施含腐殖酸尿素的处理进行比对,开展了田间小区试验.结果表明:施氮肥处理的冬小麦增产效果较好,与不施氮肥处理的相比差异达极显著水平,但各施氮肥处理间无显著性差异;与施用普通尿素处理相比,施用含腐殖酸尿素的处理均降低了土壤中硝态氮的含量,且硝态氮含量变化趋势基本一致;与施用普通尿素处理相比,施用含腐殖酸尿素的处理对冬小麦的增产效果并不明显,可能是因为腐殖酸添加量过少、施用时间较短.

通过田间试验,研究了腐植酸复合肥对夏花生增产效果的影响.结果表明:Ⅲ型、Ⅵ型、Ⅰ型、Ⅶ型、Ⅳ型、Ⅱ型、Ⅷ型腐植酸复合肥比普通复合肥(CK)分别显著增产7.7％、7.4％、6.8％、5.5％、4.5％、1.9％、1.0％;比 CK 亩增收 4.2％、5.3％、6.7％、7.4％、7.7％、9.3％.其中以 V型腐植酸复合肥产量最高,为亩产380.2 kg,比CK亩增产31.8 kg,增产率9.1％;经济效益提高 9.3％.

为探讨砂姜黑土区秸秆还田量对土壤生物学特性的影响,以小麦-玉米轮作为研究对象,通过2年的大田试验,分析了0、1/3、2/3和100％玉米秸秆还田量处理(CK、S3、S6和S9)土壤酶活性、微生物生物量及细菌群落变化的特征.结果表明:与CK处理相比,S6和S9处理显著提高了土壤有机碳(12.9％和14.4％)、碱解氮(21.4％和25.6％)、有效磷(17.9％和20.5％)和速效钾含量(25.9％和29.8％).秸秆还田处理下土壤脲酶、纤维素酶活性和微生物生物量碳含量显著增加,增幅分别为22.5％～44.6％、23.9％～52.1％和16.6％～46.7％,且S6和S9处理较CK处理显著提高了木聚糖酶活性(32.7％和21.2％)和微生物生物量氮含量(53.5％和54.4％).与CK处理相比,S6和S9处理细菌群落多样性显著增加,而S3处理则无显著变化.放线菌门、变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门和厚壁菌门为优势细菌门,其中酸杆菌门相对丰度在秸秆还田处理下显著降低了2.6～4.7个百分点,而变形菌门相对丰度在S6和S9处理下显著增加了3.8、4.9个百分点;热酸菌属、布氏杆菌属和芽孢杆菌属为优势细菌属,其中芽孢杆菌属相对丰度在秸秆还田处理下显著增加了1.2～2.9个百分点,而布氏杆菌属相对丰度在S6和S9处理下显著降低了1.4、1.8个百分点.冗余分析结果表明,有机碳、微生物生物量碳和脲酶是影响细菌群落组成的关键因子.综上,在砂姜黑土区,2/3(6000 kg·hm-2)和100％玉米秸秆还田量(9000 kg·hm-2)均能够改善土壤养分状况及生物学特性,可根据当地情况选择适宜用量.

我国小麦种植面积居世界前列,小麦生产中农药平均使用量远高于世界平均水平,由此带来的环境污染、食品安全等问题日益严重.化肥农药减施成为解决问题的关键,但相关研究主要关注化肥农药减施单项技术,缺少相应的技术规程以及多技术的集成与融合.

以苜蓿、绿豆与玉米间作为对象,探明不同间作模式对土壤养分的影响,为豆科与玉米间作的生产实践和稳定优质饲草来源提供理论依据和技术支撑.结果表明:与玉米单作相比,苜蓿单作和绿豆单作均不同程度地提高土壤有机质、碱解氮和有效磷含量,其中,绿豆单作土壤w(有机质)显著提高13.09％,苜蓿单作土壤w(碱解氮)显著提高28.51％,但均不同程度地降低土壤w(速效钾),分别降低23.90％和10.60％.豆科作物与玉米间作模式下,与玉米单作和豆科作物单作相比,均不同程度地降低土壤有机质、碱解氮和有效磷含量,苜蓿与玉米间作和绿豆与玉米间作均能显著提高土壤w(速效钾),分别提高40.94％和34.92％.豆科作物单作或与玉米间作对土壤pH影响不明显.

烟草青枯病是一种细菌性病害,对烟株生长危害严重,为探究烟株发病后土壤微生物群落结构变化及其生物学调控机制,采用大田试验方法,设置ZCTR(常规施肥,健康烟株的根际土壤)、ZCSW(施加1.2 t·hm-2生物炭,健康烟株的根际土壤)、QKTR(常规施肥,青枯病烟株的根际土壤)和QKSW(施加1.2 t·hm-2生物炭,青枯病烟株的根际土壤)4个处理,研究细菌群落结构的差异.结果 表明,生物炭施用后细菌α多样性升高,但差异不显著,细菌群落丰富度和菌群结构均有所改变.相同施肥条件下,青枯病烟株的根际土壤细菌α多样性和群落丰富度均小于健康烟株根际土壤;未添加生物炭的青枯病烟株根际土壤与健康烟株根际土壤相比,芽单胞菌门、酸杆菌门的丰度增加0.26、1.27个百分点,变形菌门、放线菌门的丰度降低1.08、0.14个百分点.施用生物炭后烟株的株高、叶长、叶宽、茎围分别较未添加生物炭处理增加了11.83％、16.88％、6.70％、10.80％,同时降低了烟株的病害指数,施加生物炭处理青枯病的发病率较未施加生物炭处理低9.1个百分点.研究表明,生物炭的施用会缓解青枯病带来的细菌丰富度下降,减少致病性细菌门类的相对丰度,并驱动功能促生性细菌(芽单胞菌门)相对丰度增加,从而降低青枯病发病率.研究初步明确了生物炭对植烟土壤青枯病微生态调控的作用机制.

采用盆栽试验,研究聚磷酸铵(APP)添加不同生物源增效剂[腐植酸(HA)、氨基酸(AA)、海藻酸钠寡糖(AOS)]对小麦产量及磷素利用效率的影响,旨在明确生物源增效剂在APP上的应用效果,为以APP为原料的增值肥料研发提供依据.结果表明,与APP处理相比,APP添加生物源增效剂处理可不同程度促进小麦生长,提高分蘖,增加有效穗数8.5％～12.8％,APP+HA和APP+AA处理的小麦成穗率也显著提高;APP+HA处理还可提高开花期小麦旗叶胞间CO2浓度和净光合速率,降低气孔限制值,从而促进光合作用的进行;APP添加生物源增效剂处理小麦增产6.2％～13.5％,以APP+AA处理产量最高;APP添加生物源增效剂处理的小麦磷素利用效率、磷素干物质生产效率、磷素农学利用效率、磷肥生理利用率和磷肥生产效率分别较APP处理显著增加18.3％～29.1％、23.6％～33.4％、20.5％～44.9％、60.1％～102.8％和6.2％～13.5％,后三者均以APP+AA处理最高;但植株总磷积累量、磷素吸收效率和磷素表观回收率显著降低21.5％～29.2％、14.9％～20.2％和24.6％～33.4％,且不同增效剂处理间无显著差异;APP添加生物源增效剂处理的磷素收获指数也显著下降1.07～3.83个百分点,以APP+AOS处理降幅最小.综上,APP中添加生物源增效剂可进一步促进小麦增产,但对磷吸收及其向籽粒的转运有一定的不利影响.

通过采集养殖污水灌溉和常规清水灌溉农田不同土层深度土壤,采用连续提取法进行土壤磷素的形态分级,分析比较了污水灌溉和清水灌溉条件下不同土层中各磷素形态含量及其分布差异,探明养殖污水灌溉后土壤磷素形态转化规律.结果表明,与清水灌溉处理相比,养殖污水灌溉后各土层水溶性-Pi和NaHCO3-Pi的含量显著增加,0～20 cm土层两者之和(为活性磷)占该土层总磷比例提高了15.03个百分点.污水灌溉还能显著增加0～20和20～40 cm土层中NaOH-Pi含量,但各土层活性磷含量的增幅显著高于NaOH-Pi含量,表明污水灌溉对活性磷形态的影响最大.同时,各土层中HCl-Pi、有机磷、残渣态-P占总磷比例均相应减少,从而降低了磷的固定,结果均表明污水灌溉后土壤有效形态磷含量增加,这对小麦的生长发育具有重要意义.

以小麦—玉米轮作[WM,玉米秸秆还田量分别为3 t/hm2(WM3)、6 t/hm2(WM6)、9 t/hm2(WM9)]为对照,分析大球盖菇—玉米轮作(SM,玉米秸秆投入量为120 t/hm2)下秸秆降解率、秸秆木质纤维素组分、土壤理化性质、作物产量及经济效益的变化,旨在为促进秸秆高效转化及土壤肥力提升提供新思路.结果表明,与WM处理相比,SM处理秸秆降解率(73.1％)显著提高了 35.4～46.7个百分点,残留秸秆中纤维素、半纤维素、木质素含量分别显著降低了 40.7％～57.1％、29.9％～50.2％、12.1％～17.3％;SM处理土壤含水量较WM处理显著提高了 5.4～8.7个百分点,且分别较WM3、WM6处理显著降低了土壤容重(9.4％、6.5％)、增加了土壤孔隙度(5.7、4.0个百分点);SM处理土壤有机质、速效磷、速效钾含量分别较WM处理显著提高了 17.7％～31.1％、42.2％～65.9％、14.2％～24.5％,同时,SM处理土壤碱解氮含量较WM3处理显著提高了 18.5％.SM处理大球盖菇和玉米产量分别为33 543.1、10 266.9kg/hm2,其中玉米产量较WM处理显著提高了 13.9％～22.9％,但WM3、WM6、WM9处理之间玉米产量差异不显著.SM处理经济效益较WM处理增加了 9.66万～9.91万元/hm2.综上所述,大球盖菇—玉米轮作不仅能够促进秸秆降解、提高土壤肥力,而且还能够增加经济效益,是实现秸秆资源化高效利用及土壤肥力提升的一种有效措施.

采用大田小区处理方式,分别设置常规施肥(CK)和750 kg/hm2生物炭+常规施肥(T)2组试验,探究生物炭对植烟土壤微生物群落和土壤养分的变化规律及其对烟叶质量的影响.结果显示:生物炭可以显著提高土壤p H、速效磷、速效钾和有机碳含量,促进烟株生长发育;与CK相比,生物炭处理后绿弯菌门(Chlo-roflexi)、酸杆菌门(Acidobacteriota)和厚壁菌门(Firmicutes)丰度增加,分别提高了1.82％、12.36％和64.55％;放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)丰度分别降低了2.02％和9.00％;聚类和主成分分析结果显示,烤烟根际土壤中优势细菌与土壤pH、速效钾、速效磷和有机碳均存在显著的相关关系,其中厚壁菌门(Firmicutes)、Myxococcota和Desulfobacterota与土壤pH、速效磷、速效钾和有机碳存在显著的正相关关系(P<0.05),Bacterdidota与Patescibacteria与土壤pH、速效钾、速效磷和有机碳存在显著负相关关系;生物炭施用通过改善根系周围矿质营养和微生物群落进而提高烟叶质量.生物炭有利于成熟期土壤养分固持及根际促生细菌群落增加.

为了进一步提高豫南砂姜黑土区玉米产量与改善土壤环境条件,本研究以常规尿素为对照(CK),通过2年的大田试验,对比分析同等施肥条件下施用控释尿素(CRU)及含生物质炭(BU)、微肥(MU)、腐植酸(HAU)尿素4种玉米新型肥料对玉米生长与养分吸收的影响,同时,评价施用新型肥料对土壤硝态氮残留及玉米经济效益的影响.结果表明:施用新型肥料较CK均提高了玉米子粒产量,增幅范围为2.7％～10.9％,其中,以HAU增幅最高(10.9％),CRU(8.8％)次之,BU和MU增幅相对较低.与CK相比,HAU穗粒数和百粒重分别提高了 9.7％和9.2％,植株氮和磷吸收量分别提高了 20.6％和27.5％,差异显著;其他处理产量构成因素、养分吸收量与CK之间差异均未达到显著水平.同时,HAU较CK显著降低了 0～40 cm土层硝态氮含量:其中,0～20 cm土层降幅为26.4％,20～40 cm土层降幅为32.4％.各处理产投比由高至低依次表现为HAU(2.14)＞CRU(2.05)＞MU(2.04)≈CK(2.04)＞BU(2.03).因此,在豫南砂姜黑土区施用含腐植酸尿素不仅能够促进玉米增产增收,而且能够降低土壤硝酸盐污染的风险,具有较为广阔的应用前景.

为了明确葡萄栽培中氮肥的适宜用量及施肥方式,通过田间小区试验,探讨了不同施氮措施对"巨玫瑰"葡萄生长发育和品质的影响.结果表明:当氮肥品种为控释尿素,施氮量为180 kg/hm2,施入方式为一次性施入时可以显著增加葡萄的果粒横径和果实中可溶性固形物含量,降低可滴定酸含量,增加固酸比,从而有效地改善葡萄的果实品质,较农民习惯施肥处理的果粒横径增加了11.65％,成熟期可溶性固形物含量提高了1.34个百分点,可滴定酸含量降低了0.19个百分点,固酸比增加了12.27％,产量增加了3.62％;成熟期氮、磷、钾含量分别较农民习惯施肥处理增加了36.20％、77.93％和56.43％.综合分析,当施氮量为180 kg/hm2时,控释氮肥一次性施入是葡萄生产中较为适宜的氮肥施用措施.

经济社会的快速发展促使旅游形态的多样化,特色小镇是以特色产业为主导、资源凝聚为原则、产城融合为理念的多元化发展模式,对促进区域农业现代化和城乡融合发展具有重要的推动作用.水果主题特色小镇规划建设是果业转型升级、果旅产业融合背景下的重要实践,是以果树为载体将农业与旅游业、新农村与人居环境、乡村与城市在要素配置、产业发展、生态保护等方面进行有机联系,为城乡融合发展提供广阔思路,为乡村振兴提供不竭动力.结合乡村振兴的时代要求,对水果特色小镇规划建设的内涵、路径、形象设计进行系统论述,并从“三生融合”、人居环境建设等视角探讨水果特色小镇规划建设的方向,对丰富特色小镇内涵、打造新时代的宜居乡村具有重要的实践意义.

在施氮量为180 kg·hm-2水平下,以不施氮肥为对照,设置普通复合肥全量、 腐植酸有机肥+有机替代20％、 炭基有机肥+有机替代20％和生物有机肥+有机替代20％等处理,研究不同有机替代对冬小麦氮素利用效率的影响.结果表明,在化肥有机替代20％条件下,3个有机替代处理的氮肥表观利用率显著提高,为32.4％～37.8％,与化肥处理相比,腐殖酸有机肥有机替代处理最高,提高24.3％.与普通复合肥全量相比,3个有机替代处理能显著提高氮肥表观残留量,为15.8％～27.4％,其中,炭基有机肥处理最高,较普通复合肥全量处理提高27.4％.3个有机替代处理能显著降低氮肥表观淋溶损失量,达13.2％～23.3％,其中,炭基有机肥处理最低,淋溶损失量为32.58 kg·hm-2.有机替代化肥能显著降低氮肥表观气态损失量,达28.9％～51.6％,其中,腐植酸有机肥处理最低,气态损失量为16.88 kg·hm-2.

以冬小麦为试验对象,研究腐植酸复合肥在冬小麦上的肥效作用.结果 表明:在复合肥中添加不同剂量的腐植酸,对产量增加差异较大,施用Ⅲ型腐植酸复合肥冬小麦产量最高,达到484.7千克/亩,比不施肥处理(产量335.0千克/亩)每亩增产149.7千克,提高44.7％;比普通复合肥增产34.8千克/亩,提高7.7％.施用Ⅰ型、Ⅴ型、Ⅵ型腐植酸复合肥冬小麦产量分别为472.8、466.9和474.3千克/亩,与不施肥处理比,增产率分别为41.1％、39.4％和41.6％;施用Ⅱ型腐植酸复合肥冬小麦产量为449.1千克/亩,与普通复合肥产量无显著差异.在复合肥中添加不同剂量的腐植酸能够提高冬小麦氮肥利用率,降低不同土层硝态氮含量.综上,以Ⅲ型腐植酸复合肥在冬小麦上的应用效果最佳.

为有效提高夏玉米水肥利用效率,通过田间试验对滴灌施肥一体化高效调控与利用技术进行系统的探究.结果 表明,与常规漫灌(T1)相比,采用滴灌施肥一体化技术(T2和T3)可显著提高夏玉米大喇叭口期至灌浆期的叶面积指数;显著促进吐丝期至成熟期的干物质积累;在产量构成因素方面显著增加穗粗和稳粒数,并在一定程度上降低玉米穗的秃顶长度,进而显著提高夏玉米的产量.与T1相比,T2和T3增产5.32％ ～6.13％;水分利用效率提高36.10％～39.42％;氮、磷、钾肥利用率分别提高37.56％～ 35.29％、23.09％～30.30％、106.21％～121.51％.此外,采用滴灌施肥一体化技术可显著提高夏玉米生产经济效益.与T1相比,T2和T3可有效降低投产比,收益率平均提高4.71个百分点.在化肥用量较常规灌溉模式减少20％条件下,采用滴灌施肥一体化技术既能显著提高夏玉米产量,又能提高经济效益,是适宜在潮土区推广的一种高效节本增收的灌溉模式.