农业综合

不同来源畜禽粪的养分和污染物组成

单英杰，章明奎

摘要：目的：随着集约化养殖业的快速发展，畜禽粪产量越来越高，这些畜禽粪可作为有机肥在农业中应用，使所含的养分得到循环利用。为了有效地利用畜禽粪并保护环境，需要配套相关管理措施。目前，畜禽粪便利用已考虑的环境问题主要集中在N和P养分对地表水和地下水的污染方面。随着铜等微量元素和抗生素作为防病药物在畜禽养殖饲料中应用的增加，畜禽粪已成为农田土壤重金属（Cu、Zn和As等）和抗生素的重要来源。如果这些畜禽粪在农用时只考虑其对土壤N、P等养分的贡献而不考虑重金属等的污染问题，可能会导致土壤重金属和抗生素的积累，直接影响食品安全。为了减轻这些污染物对土壤的污染风险，对畜禽粪中养分元素和污染物质进行鉴定显得非常重要。方法：从浙江省采集了155个代表性畜禽粪样（包括93个猪粪样，31个鸡粪样，18个鸭粪样和13个牛粪样）。畜禽粪样中重金属元素（Cr、Cu、Ni、Pb、Cd、As、Hg和Zn）和K、P分析采用HNO3-HClO4消化，用ICP-OES测定P、K、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn，用原子荧光分光光度计法测定As和Hg，用石墨炉原子吸收分光光度计法测定Cd和Pb。全氮采用开氏法测定。四环素类抗生素用pH为4的EDTA-McIlvaine缓冲液提取，用高效液相色谱法测定。应用Excel 2003软件统计最大值、最小值、平均值、标准差和变异系数，应用SPSS软件进行方差分析（LSD法）和主成分分析。结果：畜禽粪中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金属含量较低，但Cu和Zn含量普遍较高。Cu和Zn含量分别在18.56～1788.04 mg·kg-1和12.46～10056.68 mg·kg-1之间，平均值分别为525.38 mg·kg-1和897.14 mg·kg-1。畜禽粪中As的含量有较大的变化，在0.69～76.43 mg·kg-1之间，平均值为10.01 mg·kg-1。与我国农用污泥污染物控制的国家标准（GB4284—84）相比，Cu、Zn和As的超标率分别为53.55%、43.87%和0.65%。畜禽粪中Cu和Zn的变化有相似趋势，均是规模化养殖场明显高于农户家庭养殖。无论是规模化养殖场的畜禽粪还是农户家庭养殖产生的畜禽粪，Cu和Zn含量均以猪粪最高，其次为鸡粪和鸭粪，牛粪最低。规模化养殖场产生的猪粪、鸡粪、鸭粪和牛粪中Cu的平均含量分别为农户家庭养殖的5.45倍、2.96倍、5.73倍和2.21倍；规模化养殖场产生的猪粪、鸡粪、鸭粪和牛粪中Zn的平均含量分别为农户家庭养殖的4.75倍、2.13倍、3.60倍和3.60倍。畜禽粪中四环素、土霉素和金霉素等抗生素的残留含量分别为0～16.75 mg·kg-1、0～29.60 mg·kg-1和0～11.63 mg·kg-1，平均残留含量：土霉素（5.10 mg·kg-1）＜金霉素（2.17 mg·kg-1）＜四环素（2.01 mg·kg-1）。四环素、土霉素和金霉素的检出率分别为61.29%、72.90%和69.03%。畜禽粪样来源对抗生素残留含量有很大影响，来自规模化养殖场的畜禽粪样中抗生素的残留浓度明显高于农户家庭散养的畜禽粪样，其中四环素、土霉素和金霉素的残留浓度分别为农户家庭散养的9倍、13倍和5倍。另外，粪样种类对抗生素的残留含量也存在较大影响，规模化养殖场畜禽粪中抗生素平均残留含量表现为：猪粪＞鸡粪＜牛粪＜鸭粪。畜禽粪中N、P和K等营养元素含量分别在9.80～43.60 g·kg-1、7.98～54.30 g·kg-1和8.76～35.20 g·kg-1之间，平均值分别为23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1；P/N在0.40～2.98之间，平均为1.08。规模化养殖场猪粪中N、P和K平均含量显著高于农户家庭养殖。主成分分析结果也表明，规模化养殖的畜禽粪与农户家庭养殖的畜禽粪在物质组成上存在明显差异，主要体现在Cu、Zn、Ni、As、四环素、土霉素、金霉素、P和盐分含量的差异上。结论：规模化养殖场畜禽粪中P、K、Cu、Zn、As和抗生素残留量明显高于农户家庭小规模养殖的畜禽粪，猪粪重金属和抗生素含量高于其他畜禽粪。部分畜禽粪中高浓度Cu和Zn等重金属的存在不仅增加了其利用难度和处置费用，而且也给其资源化利用带来很大的限制和风险。规模化养殖场畜禽粪中高含量Cu、Zn和抗生素的残留要求畜禽粪应严格控制用量。

来源出版物：中国生态农业学报, 2012, 20(1): 80-86

入选年份：2015

油菜苗期抗旱性评价及抗旱相关指标变化分析

谢小玉，张霞，张兵

摘要：目的：季节性干旱是油菜生产的主要自然灾害之一，可能发生在油菜生长的各个时期，在我国甘蓝型油菜主产区（长江流域）易出现的季节性干旱主要是秋旱和春旱。秋旱不仅减少油菜的播种面积，而且使油菜减产。探讨油菜苗期的抗旱性，为甘蓝型油菜抗旱种质的筛选提供可借鉴的指标、方法，同时为抗旱育种、栽培提供材料和理论依据。方法：在遮雨网室对10个油菜种质苗期进行不同程度的干旱胁迫，于胁迫的第0、5、10、15、20、25 d分别取样测定叶片相对含水量、叶面积、丙二醛（MDA）、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白含量和SOD、POD活性等8个指标的变化。采用单项指标抗旱系数、综合抗旱系数、抗旱指数、隶属函数系数、加权抗旱指数、聚类分析、灰色关联度分析相结合的方法，对其抗旱性进行综合评价，并对不同类型种质抗旱相关指标的变化进行分析。结果：被考查的各指标对干旱胁迫的反应程度各异，其中脯氨酸含量、POD活性对干旱胁迫的反应迟钝，而叶片相对含水量反应敏感；根据抗旱性量度值（D值）和加权抗旱指数的大小对10个材料的抗旱性进行排序，排序结果基本一致，根据抗旱性量度值聚类结果，将10个油菜种质划分为抗旱性强、抗旱性中等和抗旱性差3个抗旱级别；8个指标与综合抗旱指数的密切程度反映的抗旱指标的准确性与抗旱性量度值分析结果吻合；抗旱相关指标的变化表现为干旱胁迫下，3个抗旱级别的材料的叶片的相对含水量和叶面积抗旱系数随干旱胁迫时间的延长和胁迫程度的增大其下降幅度变大，且抗旱性强的材料比抗旱性差的材料下降幅度小；MDA含量相对值在干旱胁迫下增加，20 d后下降，抗旱性强的材料增加幅度和下降幅度均低于抗旱性差的材料；脯氨酸、可溶性糖和可溶性蛋白含量的相对值总体呈上升趋势；抗旱性强的材料脯氨酸含量的相对值增加幅度较大，而抗旱性差的材料在胁迫20 d后及中等抗旱材料在重度干旱胁迫20 d后下降。可溶性糖和可溶性蛋白含量的相对值上升幅度与油菜种质的抗旱性和胁迫程度成正比，抗旱性强的材料可溶性糖含量的相对值表现为先快速增加，15 d后快速下降；可溶性蛋白在重度干旱胁迫的20 d达最大，然后下降；抗旱性差的材料的可溶性糖和可溶性蛋白含量相对值始终保持在较低水平；SOD和POD活性相对值总体呈上升趋势，抗旱性强的材料SOD活性相对值和抗旱性弱的材料POD活性相对值保持在较低水平，抗旱性中等和抗旱性差的SOD活性相对值和材料抗旱性强的材料POD活性相对值先上升，然后下降。MDA含量相对值与品种抗旱性呈负相关，而脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质含量和POD活性相对值与品种抗旱性呈正相关。结论：采用综合抗旱系数、抗旱指数、加权抗旱指数、隶属函数系数、聚类分析、灰色关联度等相结合的方法对油菜苗期抗旱性进行评估，可以较好地揭示指标性状与抗旱性的关系。在连续干旱胁迫下，叶片相对含水量、丙二醛、叶面积可作为油菜抗旱种质筛选的依据。94005、中双11号和中双9号为抗旱性强的种质，可用于抗旱性育种和栽培。在抵御干旱胁迫引起的伤害中脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白质和POD发挥了十分重要的作用。

来源出版物：中国农业科学, 2013, 46(3): 476-485

入选年份：2015

下沉式日光温室内温光环境分析

王倩，张海涛，刘旭，等

摘要：目的：下沉式日光温室是中国原创性结构型式的一种温室，温室内温度和光照环境与一般温室有差异，且下沉式日光温室是根据实践经验建成的，缺乏科学的理论指导，因此对下沉式日光温室的研究多仅限于其结构优化改良方面。本文拟通过对下沉式日光温室内气温、后墙内表面温度和太阳总辐射进行多点连续测定，研究下沉式日光温室内温度和光照的变化规律，并与非下沉式日光温室进行对比分析，以期对下沉式日光温室的管理和作物生产提供理论依据。方法：温度测点布置在温室中部纵向的一个横截面内，在距离地面0.5、1.0、2.0 m三个高度分别布置测点，并在日光温室外距南墙1.0 m离地面1.0 m高度处设一个测点，将温度自动记录仪放在日光温室内，每处测点放置一个温度传感器，与多通道温度热流测试系统相连，设置30 min存储间隔，2011-12-20开始测定，2012-03-30结束。太阳总辐射测点布置在温室内距地面0.5 m和1.0 m的两个平面上，测点分布所示，同时在温室外空旷处设一个测点，测定室外太阳总辐射。选取连续3个晴日即2012年1月3—5日连续测量3 d，每日测量8次，时间分别为9：00、10：00、11：00、12：00、13：00、14：00、15：00、16：00。先用太阳辐射仪测定温室外太阳总辐射，随即由南向北、由上向下、由西向东进行温室内太阳总辐射测定，再迅速按照相反的顺序测定一遍，每个测点的两次测定数据的平均值作为该点的观测值。结果：冬季下沉式日光温室内温度和太阳总辐射的变化规律：（1）晴天温室内气温和后墙内表面温度至13：00达到最高，分别为35.53℃和41.8℃，气温升高速率为6.48℃/h，室内外平均温差为17.47℃，差温为14.20℃。（2）阴天温室内气温和后墙内表面温度至14：00达到最高，分别为15.83℃和15.35℃，气温升高速率为1.27℃/h，室内外平均温差为9.78℃，差温为2.47℃。（3）小雪天温室内后墙内表面温度在13：00最高，为18.71℃，气温下降速率为0.10℃/h，室内外平均温差为5.67℃，差温为-0.19℃。（4）温室内平均最低温度为7.35℃。（5）晴天温室内太阳总辐射透过率为25%～80%，室内外太阳总辐射呈直线正相关（y＝0.7718x-72.999），室内太阳总辐射的日变化呈抛物线趋势（y＝-12769x2+13853x-3255）。结论：下沉式日光温室内气温高出黄淮改良型日光温室5～8℃，后墙内表面最高温度高出18℃左右，晴天下沉式日光温室内外温差比北京地区日光温室高约6℃，阴天高约2℃，说明下沉式日光温室增温保温性能优于普通温室。依据室内外太阳总辐射相关关系和室外太阳总辐射可以推测出温室内平均太阳总辐射，根据需要采取补光等措施，合理进行温室的光照管理。下沉式日光温室在南沿有个立面，使其内太阳总辐射在空间分布上更复杂，需要根据其特点合理安排作物种植，形成合理的群体结构，以期充分利用温室内空间。

来源出版物：中国农业气象, 2013, 34(1): 37-42

入选年份：2015

应用Penman-Monteith模型估算稻田蒸散的误差分析

刘斌，胡继超，赵秀兰，等

摘要：目的：蒸散是土壤-植物-大气连续体中水分传输过程的重要环节之一，模型各参量误差都会影响模拟精度。本文利用微分误差理论分析土壤热通量、储热项、表面层阻力和空气动力学阻力对PM模型（Penman-Monteith模型）模拟稻田蒸散的误差贡献；并针对稻田水层和空气稳定度特性，分别采用储热项修正和稳定度修正验证表明模拟精度变化，揭示稻田误差贡献强弱，以期为精确定量稻田蒸散提供依据。方法：理论分析部分，忽略空气密度和水汽压误差，以净辐射、土壤热通量、表面层阻力、空气动力学阻力为变量对蒸散函数微分，得出最大蒸散敏感性表达式；并根据已知稻田各参数量级关系确定其对蒸散误差的贡献比例，同时分别对各参数误差按10个百分点的递度从0增加至100%展现误差贡献关系。数据分析部分，鉴于稻田储热对能量平衡项及大气稳定度对空气动力学项的影响，通过储热项和稳定度修正前后数据对比，表明修正后各生育期逐时蒸散变化。其中储热项修正中，以忽略土壤储热及水层储热模拟得出的蒸散量为原始值，然后依次添加土壤储热、水层储热修正水面热通量得到土壤储热修正蒸散和水层储热修正蒸散；稳定度修正中，利用大气稳定度与空气动力学阻力关系得出稳定度修正蒸散。结果：（1）理论分析表明：按照一般量级关系，净辐射、土壤热通量、储热项、表面层阻力、空气动力学阻力误差分别为5%、10%、100%、20%和20%时，对蒸散误差的贡献率分别为26.8%、5.36%、53.6%、11.11%、3.17%。（2）土壤储热和水层储热在9：00～11：00对能量平衡项的改变较大。忽略10 cm土壤储热、水层储热导致7：00～14：00蒸散偏大，其中移栽—拔节期、拔节—抽穗期明显，土壤储热偏大幅度分别为0.04～0.073、0.02～0.11，水层储热偏大幅度分别为0.006～0.038、0.003～0.015；15：00开始，忽略土壤储热和水层储热模拟低估蒸散值，且10 cm土壤储热较水层储热更明显。（3）移栽—拔节期白天大气稳定度下降导致蒸散变化幅度相对较小；抽穗—开花期、成熟期白天大气不稳定度增大，降低了空气动力学阻力，促进白天蒸散。由于移栽—拔节期大气稳定大致呈中性，故对蒸散影响较小，变幅小于0.005。而拔节—抽穗期大气稳定度较其他时期大，蒸散变化更剧烈。各时期空气动力学阻力经过大气稳定度校正，逐时蒸散分别平均减小0.00064、0.0134、0.0055、0.0024。结论：蒸散模拟误差随参量相对误差的增大而增大，不可忽视土壤储热和水层储热的作用。储热项修正降低了昼夜蒸散误差，但昼夜误差的不一削弱了总体修正幅度。10 cm土层储热相比水层储热能量分配比例更大，对蒸散模拟影响也更大。不同时期受水层厚度影响水层储热表现不一，移栽—拔节期水层储热作用较其 他时期更大而在成熟期并无显著作用。大气稳定度对不同时期蒸散表现不同。移栽—拔节期大气层结以近中性为主，对蒸散影响较小；其它时期大气层结以近中性、弱稳定性为主，修正效果表现为降低蒸散。昼、夜蒸散变化所受大气稳定度的影响亦不同，夜间大气稳定度增强对蒸散的抑制作用增大，白天则相反，总体上，大气稳定度增强导致蒸散值降低；但抽穗—灌浆期和成熟期正午大气不稳定度增强促进稻田蒸散。

来源出版物：中国农业气象, 2015, 36(1): 24-32

入选年份：2015