土壤速效磷是重要的土壤肥力和环境质量评价指标.为了获得更简单适用的土壤速效磷测定方法,以环境行业标准和农业行业标准的方法为参照,从试剂配制、显色容器、样品和试剂用量等方面进行了改进,建立了一种新的基于Olsen法测定土壤速效磷的操作方法.与两种标准操作方法相比,本方法简化了操作,减少了误差来源,标准曲线的相关性高,相同样品多次测定的变异系数小于2％,加标回收率最接近100％,样品和浸提剂的用量减少了60％,显色剂和标准磷的用量减少了80％.本方法通过对比试验消除有机质颜色的干扰,避免了制备无磷活性炭的麻烦,消除了活性炭带来的干扰.本操作方法误差来源少、操作简单、准确性高、重复性好、成本低廉,是一种值得在土壤速效磷测定中推广应用的操作方法.

为了改良酸性土壤和降低水稻镉含量,进行土壤施用调理剂种植水稻的田间试验.测定实验前后土壤的pH、交换性铝、有效锰、盐基饱和度、有效镉、总镉和收获稻谷的产量及其镉含量.结果表明,与对照相比,施用土壤调理剂后,土壤pH增加0.23～0.60个单位,土壤交换性铝、有效锰、有效镉和稻谷镉含量分别降低9.4％～34.4％、7.0％～21.9％、12.2％～15.4％和32％～56％,土壤盐基饱和度和稻谷产量分别增加11％～22％和36.7％～44.2％.土壤调理剂的施用量与土壤pH、盐基饱和度、交换性铝的降低率、有效锰的降低率、土壤有效镉的降低率和稻谷镉含量的降低率呈显著的线性正相关,与土壤交换性铝含量、有效锰含量、稻谷镉含量呈显著的线性负相关,与稻谷产量呈显著的二次函数相关.由此可见,所用调理剂能通过提升土壤pH、降低交换性铝和有效锰含量,增加土壤盐基饱和度来改良土壤酸性,从而降低土壤镉的有效性来降低稻谷镉含量,说明供试土壤调理剂可以在酸性土地区推广应用,具有良好的改酸、增产和降镉效果.

分析长江流域施用氮、磷和钾肥对水稻的增产效应及其影响因素的贡献率,为该水稻种植区域的养分管理提供依据.数据来源于国际植物营养研究所在中国长江流域开展的水稻田间试验以及通过在中国知网检索关键词为"水稻""水稻+产量"的文献,符合Meta分析标准的氮磷钾数据分别有1107、745和785组.以不施肥处理作为对照,以反应比作为增产效应值,利用Meta分析方法探究施肥对长江流域中稻的增产效应及其影响因素.与不施氮、磷或钾肥处理相比,长江流域中稻施用氮、磷和钾肥均具有显著的增产效应,施用氮、磷和钾肥的产量分别平均增加了35.1％、10.9％和11.9％,其中以氮肥的增产效应最高.不同基础地力水平对水稻增产效应具有显著影响,施用氮、磷和钾肥的增产效应均以低地力土壤(产量<5.0 t/hm2)的增产效应最高,增产率分别为45.9％、15.1％和17.0％.长江流域各省市种植区域中稻施用氮、磷和钾肥的增产效应具有显著差异,以上海市的施氮增产效应最高,为43.9％,以重庆市的施磷和施钾增产效应最高,分别为16.4％和16.1％.施用氮肥在碱性土壤条件下增产效应最好,施用磷和钾肥均在弱酸性(pH 6.0～7.0)土壤条件下最好,增产率分别为39.0％、14.1％和15.7％.不同土壤有机质含量间施用氮和钾肥增产效应具有显著差异,而施用磷肥的增产效应影响不显著.当土壤全氮≤1.0 g/kg、全磷>0.9 g/kg、全钾<13.0 g/kg、碱解氮≤100 mg/kg、速效磷<9.0 mg/kg、速效钾≤70.0 mg/kg时,施氮的增产效应最好;当土壤全磷<0.3 g/kg、全钾>20.0 g/kg、碱解氮>150.0 mg/kg、速效磷≤9.0 mg/kg、速效钾≤70.0 mg/kg时,施磷和钾肥均获得最好的增产效应.低肥力土壤有助于增加施肥的增产效应,然而土壤pH和不同土壤理化性质影响着施肥增产效应,导致长江流域不同省市之间的施肥增产效应存在差异.施用氮肥的增产效应分别在土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量较低的土壤上最高,施用磷钾肥的增产效应在土壤碱解氮含量较高和速效磷、速效钾含量较低时最高.施用氮肥在碱性土壤、施用磷肥和钾肥在弱酸性土壤的增产效果最好.因此,各种植区域水稻养分管理应结合土壤pH、有机质及土壤理化性质等方面进行综合考虑,作为肥料投入的依据.

为了弄清硒矿粉中硒的生物有效性,设置了土壤施硒矿粉0、3、5、10、20、25、50 g/kg共7个处理,进行了为期2个月的萝卜苗盆栽试验,测定了萝卜苗硒含量、生物量和维生素C(Vc)、可溶性糖、丙二醛(MDA)、光合色素含量以及过氧化氢酶(CAT)活性.结果表明,土壤硒矿粉的施用量与萝卜苗硒含量呈极显著正相关,但硒矿粉处理下萝卜苗生物量均显著低于对照;施用10 g/kg的硒矿粉使萝卜苗的Vc和可溶性糖含量较对照分别增加了70％和50％,但最高施用量50 g/kg显著降低了Vc和可溶性糖含量;除对照外,萝卜苗CAT活性与硒矿粉施入量呈极显著正相关;施用硒矿粉10和25 g/kg显著降低了萝卜苗的MDA含量;适量施入硒矿粉能增加萝卜苗叶片光合色素含量,以10 g/kg处理最高,最高施硒处理50 g/kg显著降低了光合色素含量;除25 g/kg处理外,其余处理均显著降低了叶绿素a与叶绿素b的比值;在土壤施用硒矿粉条件下,萝卜苗叶片的光合色素含量与其可溶性糖含量呈极显著的线性相关.综上,土壤施硒矿粉能增加萝卜苗的硒含量和CAT活性,适量的施用有利于萝卜苗Vc、可溶性糖、光合色素含量的提升和MDA含量的降低,说明硒矿粉能够通过影响萝卜苗的生理生化代谢过程而影响萝卜苗的生长发育,证明硒矿粉中的硒具有生物有效性,但硒矿粉对萝卜苗生物量的影响还有待于进一步研究.研究结果为硒矿粉资源的农业利用提供了科学依据.

为了认识湿地植物对富营养化水体的改善效果,为富营养化水体的植物修复提供依据,进行了模拟富营养化水体种植6种挺水植物、3种浮叶植物和6种沉水植物的水培实验,并测定了培养期间水体总氮和硝氮的含量变化.结果表明,水体总氮浓度随植物生长时间总体上呈下降-回升-下降的变化趋势,水体硝氮浓度则随生长时间而下降,尤其是6种挺水植物生长下水体硝氮浓度均与生长时间呈显著的负指数相关.这说明湿地植物生长既能吸收水体中的氮,也会向水体释放氮,但不会向水体释放硝氮.挺水植物的总氮去除率变化范围为22％～86％,浮叶植物为38％～80％,沉水植物为35％～99％,均以栽培20 d时的去除率最高,去除率都在75％以上.供试植物对硝氮的去除率在10 d时达到64％以上,20 d时达到83％以上.无论是对总氮的去除率还是硝氮的去除率,均呈现出沉水植物>浮叶植物>挺水植物的趋势,但三类植物总氮去除率的差异在后期,而硝氮去除率的差异在前期.总之,本实验结果表明,供试湿地植物具有较强的去除水体氮的效果,短期种植湿地植物和优先选择沉水植物更有利于去除水体氮.

Metal mining is one of the main contributors of soil heavy metals. Previous studies examining the impact of metal mining on surrounding soil have mainly focused on one or a few metal mining areas. However, such studies cannot effectively inform the management of heavy metal pollution in soil at an inter-provincial scale. As part of this study, literature was collected on soil heavy metals (i.e., As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn) affected by metal mining in regions of Southwest China (i.e., Yunnan Province, Sichuan Province, Guizhou Province, Chongqing Municipality, and Tibet Autonomous Region); Next, the impact of metal mining on the soil concentrations of these metals was quantified through meta-analysis, and the relationships between the selected factors (i.e., different sub-regions, metal minerals, and land-use types) and soil heavy metal concentrations were explored. Finally, the literature data was tested for publication bias. The results showed that metal mining in Southwest China has significantly increased the concentrations of heavy metals in topsoil. The different metals were ranked according to their weight effect sizes (ES+) in the following order Cd > Pb > Hg > Zn > As > Cu > Ni > Cr. Metal mining in both Sichuan and Yunnan led to higher effect sizes of soil Cd (ES+Sichuan=4.16, ES+Yunnan=3.20) and Pb (ES+Sichuan=3.47, ES+Yunnan=2.54) than those of the other heavy metals, while metal mining in Guizhou led to a higher effect size of soil Hg (ES+=2.80). The effect size of metal mining on soil heavy metals was higher in cultivated soil (ES+=1.42) than in forested soil (ES+=0.50). The mining of lead-zinc and tin significantly increased the concentrations of soil Cd, Pb, and Zn, and the mining of copper significantly increased the concentrations of soil Cu, Cd, and Pb. Of the investigated soil heavy metals in Southwest China, Pb and Zn showed slight potential publication biases (P<0.05). The above results can provide more effective information for the environmental protection of soil in metal mining areas of Southwest China.

[目的]探究优化施肥条件下长江流域中稻施用氮、磷和钾肥的产量反应、增产效应和利用率特征,为该区域的肥料调控、解决施肥不合理等问题,及促进水稻的肥料高效利用和清洁生产提供科学依据.[方法]数据来源于国际植物营养研究所于2000—2017年在我国长江流域开展的水稻田间试验及在中国知网数据库通过字段或字段组合(水稻、水稻+产量及水稻+肥料利用率等)检索到的此时间段内有关长江流域中稻田间试验的论文,共采集到2165组田间试验数据.试验处理包括:优化施肥处理,农民习惯施肥处理,以及在此基础上的不施氮、不施磷和不施钾肥处理,以探究长江流域各省(市)(四川、云南、贵州、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江和上海)中稻在优化施肥下的可获得产量、产量反应、相对产量、农学效率和偏生产力特征.[结果]我国长江流域中稻优化施肥技术平均产量为9.3 t/hm2,其中安徽省的平均产量最高,为10.1 t/hm2,湖北省最低,平均为8.7 t/hm2.施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为2.1、0.8和0.9 t/hm2,平均相对产量分别为0.76、0.91和0.90.优化施肥处理下氮、磷和钾肥的平均农学效率分别为11.3、11.3和9.2 kg/kg,平均偏生产力分别为49.8、126.7和92.9 kg/kg.与农民习惯施肥措施相比,优化施肥平均增产0.7 t/hm2,增幅为8.3％;氮、磷和钾肥的农学效率分别增加了4.5、5.0和3.4 kg/kg;氮肥偏生产力提高了10.0 kg/kg.[结论]优化施肥有效提高了长江流域中稻的产量和肥料利用率,施用氮、磷和钾肥对长江流域水稻产量的贡献率分别达到了24％、9％和10％,但各省市间存在差异性且省市内的变异较大.水稻产量高低与肥料平衡施用紧密相关,但长江流域水稻生产存在着氮肥施用过量,钾肥施用不足的现象,优化养分管理策略对提高该区域水稻产量和肥料利用率具有重要意义.

随着工农业的高速发展,大量的人为铅排放到环境,引起了一系列的生态健康问题.本文以工农业集产区浙江省为案例,系统构建了18个铅排放源排放清单,其中新增添了纺织业、制革业、造纸业、秸秆利用、牲畜废物利用、化肥消费、农药消费等铅排放行业,估算了浙江省1990-2018年各污染源铅排放量,分析了其时空变异趋势.结果 表明,浙江省前期(1990-2000)铅排放通量增长有限,其排放量仅约2500 t.a-1,有色金属开采贡献了约55％;其后增长速度较快,到2014年以后达到较高的稳定值,约35000 t·a-1,是1990年的14倍,铅酸蓄电池生产是其主要排放源,占比从14％增长到了80％.从排放的去向来看,98％左右的铅通过固废的形式进入环境,而进入大气和废水的只有2％和0.2％左右,其主要排放源分别为铅酸蓄电池生产、原煤燃烧、纺织业.而浙江省各个地区铅排放表现出较大的空间差异,各地区因工农业发展模式不一样,人为排放源也不一样.总体来看北部高于南部,尤其湖州、绍兴、舟山等地铅排放量较高.可见,浙江省人为铅排放形势仍然很严峻,控制好铅酸蓄电池生产固废资源化无害化处理是源头控制的重中之重,调整原煤燃烧将有利于降低大气铅排放,纺织业废水净化处理对缓解水体铅污染有重要意义.本研究不仅为浙江省铅污染治理提供了重要科学依据,同时也为铅污染源端防控提供了数据基础.

Previous studies on the impact of the mining of metal-bearing minerals on surrounding soil mainly focused on single or a few areas. However, these studies' results cannot provide effective making-support for soil pollution control in large-scale areas, especially in cross-provincial scale. This study first collected 78 literature before 2020 on soil heavy metals (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn) affected by the mining of metal-bearing minerals in Southwest China. Then, the geo-accumulation index, ecological risk, and health risk were assessed based on the extracted heavy metal data. Results showed that As, Cd, Hg, and Pb should be selected as the preferentially controlled heavy metals; Yunnan and Guizhou Provinces should be selected as the preferentially concerned areas; children should be given priority attention. The results provided more effective decision support for reducing heavy metal pollution in the areas affected by the mining of metal-bearing minerals in Southwest China.

[目的]明确景观植物对富营养化水体中有机物磷的净化能力,为有效解决水体富营养化问题和筛选具有一定净化能力又能营造良好景观效果的湿地水生植物提供参考依据.[方法]采用室内水培法模拟水体富营养化条件,以不种植物为对照(CK),研究华中地区常见的6种挺水植物、6种沉水植物及3种浮水植物的生物量变化和TP、PO43--P的去除能力.[结果]在夏季高温条件下,狐尾藻和金鱼藻的植株有腐烂,紫叶美人蕉、路易斯安娜鸢尾和黄菖蒲的叶片有枯黄,其余11种植物表现较好,粉绿狐尾藻和凤眼蓝长势最好,生物量较试验开始时增加130 g以上.栽植植物各处理水体中TP、PO43--P的去除率均高于CK;TP去除效果以金鱼藻最好,去除率为86.59％,其次为紫叶美人蕉、千屈菜和狐尾藻,去除率分别为85.92％、79.88％和77.20％;对PO43--P的去除率以黄菖蒲最高,为99.86％,金鱼藻其次,为97.20％.综合看,金鱼藻去除磷的效果最佳,紫叶美人蕉和千屈菜去除磷素的能力较好;3种生活型的植物对TP和PO43--P去除效果无显著差异.[结论]在水体富营养化修复中,沉水植物对水体中有机物磷的去除效果最佳.

近年来,随着工农业的迅猛发展,大量的人为镉排放对我国生态环境安全构成了严重威胁,而污染源识别在污染治理中具有举足轻重的作用.为此,本文以工农业集产区浙江省为案例,通过文献调研,构建了浙江省人为镉工农业排放因子清单,并采用清单核算法对浙江省人为镉排放的源汇进行了估算.结果表明,浙江省人为镉排放在1995-2017年期间基本呈上升趋势,从1995年的39 t增加到2007的141 t,自2007年以后,浙江省的镉排放量达到了一定的峰值,其排放量在140 t·a-1左右.其中75％以上的镉通过固废的形式排放进入环境,而进入大气和水体的镉分别约占15％和10％.在所有排放源中,原煤燃烧的镉排放贡献率最大,占总排放量的50％以上;其他排放源从大到小依次是钢铁生产、有色金属冶炼、造纸生产、水泥生产、塑料生产、有色金属开采、油料消费、磷肥生产、蓄电池生产、平板玻璃生产和陶瓷生产.各个地区镉排放表现出较大的空间差异,2015年杭州市和宁波市镉排放量已达到20 t以上,以杭州和宁波为中心的北部区域远远高于南部区域.因此,建议未来浙江省镉污染排放源头治理重点是减少原煤燃烧,其次是钢铁生产、有色金属冶炼、造纸生产、水泥生产,尤其北部区域.

In this study, Mg and/or Al modified biochars (MABC(1), MBC2, ABC(3)) prepared by co-precipitation were to explore their phosphate adsorption capacity from aqueous solution and the potential for soil phosphate interception. The results revealed that MABC composites contained more functional groups than MBC and showed a higher surface area than ABC. The surface of MABC contained dispersed MgAl2O4, Mg(OH)(2), AlOOH and Al2O3 crystals that were associated with its enhanced maximum phosphate adsorption capacity (153.40 mg g(-1)). According to Langmuir model, the maximum adsorption capacity of MABC was 15.91, 1.85, and 93.54 times the capacity of MBC, ABC, and raw biochar (BC4), respectively. The addition of MABC in red soil could significantly slow down the release of soil phosphorus, and MABC also had a stronger phosphate interception capacity (59.89%) than other BCs. In summary, MABC exhibits superior phosphate adsorption and interception capacity, making it ideal for treatment and prevention of phosphorus-polluted water. (C) 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved.

[目的]针对长江流域冬小麦不合理施肥带来的肥料利用率低的现状,探讨冬小麦产量分布特征及施用氮、磷和钾肥料的增产效应,为长江流域冬小麦肥料减施增效和优化养分管理措施提供依据.[方法]本文数据来源于国际植物营养研究所(IPNI)于2000—2018年在我国长江流域开展的田间试验,以及在中国知网(CNKI)数据库通过检索字段或字段组合(冬小麦、冬小麦+产量及冬小麦产量+肥料利用率等)得到的此期间关于长江流域冬小麦田间试验的论文,共1732个田间试验.试验处理包括:优化施肥处理,农民习惯施肥,以及在优化施肥和农民习惯施肥基础上的不施氮肥、不施磷肥和不施钾肥处理,以探究长江流域各省(市)(四川、云南、贵州、重庆、湖北、安徽、江苏、浙江和上海)冬小麦在优化施肥下的可获得产量、产量反应、相对产量、农学效率和偏生产力特征.[结果]我国长江流域冬小麦优化施肥处理下的平均产量为6.6 t·hm-2,其中安徽省平均产量水平最高,为7.3 t·hm-2,重庆市最低,为3.6 t·hm-2.施用氮、磷和钾肥的平均产量反应分别为2.3、0.9和0.6 t·hm-2,但变异范围较大.氮、磷和钾肥平均相对产量分别为0.6、0.8和0.9,氮是小麦产量的主要限制因子.优化施肥处理的氮、磷和钾肥的平均农学效率分别为12.6、11.6和7.7 kg·kg-1,平均偏生产力分别为34.0、78.9和73.4 kg·kg-1.与农民习惯施肥措施相比,优化施肥处理平均增产0.5 t·hm-2,增幅为8.8％;氮、磷、钾肥的农学效率分别提高了41.1％、121.1％和84.6％;偏生产力分别提高了42.4％、23.5％和25.4％.[结论]优化施肥有效提高了长江流域冬小麦的产量和养分利用率,但各省(市)间存在一定差异且省(市)内变异较大.四川、云南、湖北和江苏省的部分地区具有较低的产量反应,说明具有较高的土壤养分供应,应因地制宜地制定养分优化管理方案.分析长江流域优化养分管理措施下的小麦产量反应和肥料利用率等参数,可以确定氮为小麦产量的第一限制因子.

钉螺孳生与土壤环境密切相关,通过研究不同土壤类型对钉螺孳生的适宜性,可以判断某一地区钉螺孳生及扩散的风险程度.以江汉平原为研究区,运用GIS空间叠加分析和集中指数方法,综合分析了土壤类型与钉螺的密度及空间分布的关系,并根据钉螺孳生的适宜程度对土壤进行分类.结论 如下:(1)不同土壤类型在有螺区的面积差异明显,灰潮土面积最大,为2575.01 km2,占有螺区总面积的34.16％;(2)不同土壤类型的平均钉螺密度差异明显,淹育水稻土平均钉螺密度最高,为7.27只m-2;(3)不同土壤类型在有螺区和较高钉螺密度区分布的集中程度差异明显.在有螺区和高钉螺密度区分布的集中程度较高的土壤亚类有淹育水稻土、潜育水稻土、棕红壤、石灰性草甸土;(4)按对钉螺孳生的适宜程度,将淹育水稻土、潜育水稻土和石灰性草甸土划分为宜孳生型,将潴育水稻土、典型潮土、灰潮土、棕红壤和水域变化地带划分为较宜孳生型,将漂洗水稻土、典型黄棕壤、黄棕壤性土、红壤性土、黑色石灰土、棕色石灰土、典型沼泽土、草甸沼泽土和石灰性紫色土划分为不宜孳生型.研究有利于深入不同土壤类型对钉螺孳生影响的认识,为因地制宜的钉螺防治策略实施提供参考.

为了认识恩施野生川续断的硒含量及其富硒特征,在恩施地区8个不同硒含量地点采集了川续断植株及其生长地的土壤样品,运用氢化物发生原子荧光法测定了川续断根、茎、叶、花和土壤样品的硒含量,分析了野生川续断的富硒特征.结果表明:①供试川续断样品根、茎、叶、花和土壤样品的硒含量变化范围分别为0.029～94.87、0.008～39.45、0.040～123.14、0.026～143.94和0.6～277.3 mg/kg,且不同部位的硒含量与土壤硒含量均呈极显著的线性相关;②供试川续断样品对硒的生物富集系数和转运系数分别为0.012～0.727和0.279～2.200,均以茎最低;③根据川续断对硒的转运系数可以将所采集的川续断样品分为叶富集型和花富集型,低硒土壤环境下,川续断为叶富集型,高硒土壤环境下,川续断为花富集型;④恩施野生川续断在高硒土壤环境中仍能正常生长,具有较强的富集土壤硒的能力,应属于聚硒植物.本结果对川续断在富硒环境下的培育和开发具有实际意义.

指出了2018年武汉市启动了全市生活垃圾分类制度的试点推进,通过分三步走来逐步实现全面分类,至今时间任务过半,取得了一些成效,但也暴露出一些问题.分析了武汉市推行生活垃圾分类制度存在对垃圾分类相关的认识不太明确、垃圾分类制度的相关机制不太健全、垃圾分类设施建设项目结构不太合理3个主要问题,提出了建议武汉市采取提高垃圾分类制度的认识水平、健全垃圾分类制度的配套机制、加快垃圾分类设施建设和调整三项对策.以促使提高政府垃圾分类的城市管理和社会治理能力,实现城市管理从粗放化走向精细化.

Previous studies on the source apportionment of soil total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) mainly focused on specific spatial point sites and the closely related information such as soil-type map was seldom used. Moreover, traditional geostatistical models are usually sensitive to outliers. To address these problems, this study first proposed robust residual kriging (RRK) with soil-type data as auxiliary information to increase the spatial prediction accuracies for TN and TP in topsoil (0-20 cm) in Jintan County, China. Then, the spatial distribution patterns of the background concentrations of soil TN and TP were quantitatively assessed based on profile samples (80-100 cm) and the soil-type map. Last, the spatial distribution patterns of exogenous net inputs of TN and TP in topsoil and the corresponding contribution ratios were further calculated. Model comparisons showed that the relative improvement (RI) accuracies of RRK and residual kriging (RK) over the traditionally-used ordinary kriging (OK) were 23.91% and 15.22% for soil TN and 24.14% and 20.69% for soil TP, respectively. The results of the source apportionment indicated that (i) the exogenous net inputs of TN and TP had similar spatial distribution patterns, with the low inputs mainly in the west and high inputs mainly in the northeast and east of the county; (ii) high contribution ratio of exogenous net input of TN (>= 67%) in topsoil was mainly located in the north, southeast, and middle of the study area, and the area with the contribution ratio over 70% is 294.16 km(2), covering 30.16% of the area of the county; (iii) high contribution ratio of exogenous net input of TP (>= 53%) in topsoil was mainly located in the north, northeast, and southeast of the county, and the area with contribution ratio over 70% is 24.35 km(2), covering 2.50% of the area of the county. These results provided more accurate spatial decision support for effectively regulating TN and TP in topsoil.

[目的]采用基于产量反应和农学效率的冬小麦养分专家系统的推荐施肥方法(Nutrient Expert for wheat,NE),在长江流域开展田间试验,并通过与该地农民习惯施肥方法的比较,确定该系统在长江流域冬小麦应用的可行性.[方法]2019年于长江流域的四川、云南、安徽、湖北、江苏和浙江6省共布置了50个冬小麦田间试验,每个试验包括5个处理:小麦养分专家系统推荐施肥处理(NE)、农民习惯施肥处理(FP),以及基于NE处理的不施氮、不施磷和不施钾肥处理,从产量、经济效益、肥料利用率、氮损失和温室气体排放5个方面,比较了NE与FP的差异.[结果]与FP处理相比,NE处理显著降低了N、P2O5和K2O施用量57、10和8 kg/hm2(P<0.001),降幅分别达到了26.6％、13.3％ 和12.9％;小麦产量明显提高(P<0.001),平均增产365 kg/hm2,增幅为7.9％;显著降低了肥料成本(P<0.001),平均减少了429元/hm2,降幅为20.9％;显著提高了经济效益,平均增加了1446元/hm2,增幅为17.7％,且所有增加经济效益中有55.5％ 来自于产量的增加(P<0.001).NE处理显著提高了长江流域冬小麦的肥料利用效率(P<0.001),与FP处理相比,氮、磷和钾农学效率分别提高了6.5、8.3和8.6 kg/kg,增幅分别为67.7％、143.1％ 和159.3％;氮、磷和钾偏生产力分别增加了10.9、17.9和24.8 kg/kg,增幅分别为49.1％、28.8％ 和34.4％;氮、磷和钾回收率分别增加了15.3、11.9和27.2个百分点,增幅分别为52.9％、132.2％ 和87.7％.NE处理较FP处理显著增加了地上部氮素吸收量(P<0.001),且显著减少了氮素损失(P<0.001),地上部氮素吸收量平均增加了3.0 kg/hm2,增幅为2.5％;活性氮损失强度平均减少N 4.0 kg/t,降幅为37.7％;N2O总排放量平均减少了0.7 kg/hm2,降幅为28.0％;温室气体排放强度平均减少CO2 eq 308.4 kg/t,降幅为36.5％.[结论]在长江流域冬小麦生产中,采用基于小麦产量反应和农学效率的NE推荐施肥方法,可较农民习惯施肥(FP)平均分别降低26.6％、13.3％ 和12.9％ 的氮磷钾肥施用量,同时提高冬小麦产量7.9％,显著提高经济效益和肥料利用率,并有效地降低活性氮损失强度和温室气体排放量,适用于我国长江流域冬小麦的推荐施肥.

[目的]分析长江流域施用氮、磷、钾肥对小麦产量的增产效应及主要影响因素的贡献率,旨在明确不同条件下施用氮、磷、钾肥对小麦产量的影响,为优化长江流域的小麦养分管理提供科技支撑.[方法]数据来源于国际植物营养研究所在我国长江流域开展的小麦田间试验,以及在中国知网通过检索到的有关施肥增产效应的文献,检索关键词为“冬小麦”、“冬小麦+产量”、“冬小麦产量+肥料利用率”,符合Meta分析标准的氮、磷和钾数据分别有724、624和658组.以不施某种养分处理为对照,以反应比作为该养分的增产效应值,采用Meta分析方法,定量分析施用氮、磷、钾肥对小麦产量变化的贡献,并分别分析施肥水平、基础地力水平、种植区域、土壤有机质、pH及土壤养分对产量效应的影响.[结果]与不施氮、磷或钾肥处理相比,长江流域冬小麦施用氮、磷和钾肥分别可显著增加小麦产量66.0％、17.9％和10.0％,以氮肥增产效应最高.基础地力对氮、磷、钾肥的增产效应均具有显著影响,氮、磷、钾肥均在低肥力土壤(产量＜ 2.0 t/hm2)上的增产率最高,分别为134.2％、30.0％和12.1％,氮、磷肥的增产效应与基础地力呈负相关关系.长江流域不同种植区域冬小麦氮、磷、钾肥的增产效应差异显著,以重庆市的氮效应最高,为136.1％ [ln(R)=0.859],以浙江省的磷效应最高,为39.1％ [ln(R)=0.330],贵州省的钾效应最高,为19.1％ [ln(R)=0.175].氮、磷、钾肥均在酸性土壤的增产效果最好,增产效应随着土壤pH升高呈降低趋势,增产率分别为95.2％、29.4％和14.0％.土壤有机质含量对磷效应影响显著,对氮和钾效应影响不显著.当土壤全磷＞1.0 g/kg、全钾＞20.0g/kg、碱解氮＜80.0 mg/kg、速效磷＞25.0 mg/kg及速效钾＜90.0 mg/kg时,施氮增产效应最显著;在土壤全磷＜0.7 g/kg和土壤速效磷＜15.0 mg/kg时,施磷增产效应最显著;在土壤速效钾＜90.0 mg/kg时,施钾增产效应最显著.[结论]长江流域冬小麦施用氮、磷、钾肥的增产率分别为66.0％、17.9％和10.0％,氮肥仍是影响长江流域冬小麦增产的最重要养分因子.基础地力决定着施肥效应,产量＜ 2.0 t/hm2的土壤施肥的增产潜力最高.土壤肥力因素中,pH、有机质和矿质养分含量应作为肥料投入的依据.

为了探讨不同作物生长和施肥对土壤酶活性的影响,利用盆栽实验种植了大豆、棉花、玉米和高粱,测定了植物收获后土壤的过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性.结果表明作物生长和施肥显著影响这几种土壤酶的活性.同对照相比,大豆生长分别使土壤过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性增加了7.2％、18.1％、81.3％、37.2和52.5％.棉花和玉米生长对土壤过氧化氢酶和脲酶活性无显著影响,但使蛋白酶、蔗糖酶和淀粉酶的活性分别增加了84.8％、31.6％、14.1％和46.1％、23.0％和60.3％,高粱生长对过氧化氢酶活性无显著影响,而使土壤脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和淀粉酶活性分别增加了11.8％、99.4％、31.1％和73.5％.比较两种不种作物的土壤,提高土壤施肥水平使土壤脲酶和淀粉酶活性分别增加了68.5％和12.4％,使过氧化氢酶活性降低了12.2％,对土壤蔗糖酶和蛋白酶活性则无显著影响.由此可见,在本实验条件下,土壤脲酶和淀粉酶对植物生长和施肥都敏感,蛋白酶和蔗糖酶只对作物生长敏感,豆类与非豆类作物生长对土壤酶活性影响的差异体现在过氧化氢酶和脲酶上.