農業綜合

不同來源畜禽糞的養分和污染物組成

單英杰，章明奎

摘要：目的：隨著集約化養殖業的快速發展，畜禽糞產量越來越高，這些畜禽糞可作為有機肥在農業中應用，使所含的養分得到循環利用。為了有效地利用畜禽糞并保護環境，需要配套相關管理措施。目前，畜禽糞便利用已考慮的環境問題主要集中在N和P養分對地表水和地下水的污染方面。隨著銅等微量元素和抗生素作為防病藥物在畜禽養殖飼料中應用的增加，畜禽糞已成為農田土壤重金屬（Cu、Zn和As等）和抗生素的重要來源。如果這些畜禽糞在農用時只考慮其對土壤N、P等養分的貢獻而不考慮重金屬等的污染問題，可能會導致土壤重金屬和抗生素的積累，直接影響食品安全。為了減輕這些污染物對土壤的污染風險，對畜禽糞中養分元素和污染物質進行鑒定顯得非常重要。方法：從浙江省采集了155個代表性畜禽糞樣（包括93個豬糞樣，31個雞糞樣，18個鴨糞樣和13個牛糞樣）。畜禽糞樣中重金屬元素（Cr、Cu、Ni、Pb、Cd、As、Hg和Zn）和K、P分析采用HNO3-HClO4消化，用ICP-OES測定P、K、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn，用原子熒光分光光度計法測定As和Hg，用石墨爐原子吸收分光光度計法測定Cd和Pb。全氮采用開氏法測定。四環素類抗生素用pH為4的EDTA-McIlvaine緩沖液提取，用高效液相色譜法測定。應用Excel 2003軟件統計最大值、最小值、平均值、標準差和變異系數，應用SPSS軟件進行方差分析（LSD法）和主成分分析。結果：畜禽糞中Cd、Cr、Hg、Ni和Pb等重金屬含量較低，但Cu和Zn含量普遍較高。Cu和Zn含量分別在18.56～1788.04 mg·kg-1和12.46～10056.68 mg·kg-1之間，平均值分別為525.38 mg·kg-1和897.14 mg·kg-1。畜禽糞中As的含量有較大的變化，在0.69～76.43 mg·kg-1之間，平均值為10.01 mg·kg-1。與我國農用污泥污染物控制的國家標準（GB4284—84）相比，Cu、Zn和As的超標率分別為53.55%、43.87%和0.65%。畜禽糞中Cu和Zn的變化有相似趨勢，均是規模化養殖場明顯高于農戶家庭養殖。無論是規模化養殖場的畜禽糞還是農戶家庭養殖產生的畜禽糞，Cu和Zn含量均以豬糞最高，其次為雞糞和鴨糞，牛糞最低。規模化養殖場產生的豬糞、雞糞、鴨糞和牛糞中Cu的平均含量分別為農戶家庭養殖的5.45倍、2.96倍、5.73倍和2.21倍；規模化養殖場產生的豬糞、雞糞、鴨糞和牛糞中Zn的平均含量分別為農戶家庭養殖的4.75倍、2.13倍、3.60倍和3.60倍。畜禽糞中四環素、土霉素和金霉素等抗生素的殘留含量分別為0～16.75 mg·kg-1、0～29.60 mg·kg-1和0～11.63 mg·kg-1，平均殘留含量：土霉素（5.10 mg·kg-1）＜金霉素（2.17 mg·kg-1）＜四環素（2.01 mg·kg-1）。四環素、土霉素和金霉素的檢出率分別為61.29%、72.90%和69.03%。畜禽糞樣來源對抗生素殘留含量有很大影響，來自規模化養殖場的畜禽糞樣中抗生素的殘留濃度明顯高于農戶家庭散養的畜禽糞樣，其中四環素、土霉素和金霉素的殘留濃度分別為農戶家庭散養的9倍、13倍和5倍。另外，糞樣種類對抗生素的殘留含量也存在較大影響，規模化養殖場畜禽糞中抗生素平均殘留含量表現為：豬糞＞雞糞＜牛糞＜鴨糞。畜禽糞中N、P和K等營養元素含量分別在9.80～43.60 g·kg-1、7.98～54.30 g·kg-1和8.76～35.20 g·kg-1之間，平均值分別為23.63 g·kg-1、24.81 g·kg-1和20.72 g·kg-1；P/N在0.40～2.98之間，平均為1.08。規模化養殖場豬糞中N、P和K平均含量顯著高于農戶家庭養殖。主成分分析結果也表明，規模化養殖的畜禽糞與農戶家庭養殖的畜禽糞在物質組成上存在明顯差異，主要體現在Cu、Zn、Ni、As、四環素、土霉素、金霉素、P和鹽分含量的差異上。結論：規模化養殖場畜禽糞中P、K、Cu、Zn、As和抗生素殘留量明顯高于農戶家庭小規模養殖的畜禽糞，豬糞重金屬和抗生素含量高于其他畜禽糞。部分畜禽糞中高濃度Cu和Zn等重金屬的存在不僅增加了其利用難度和處置費用，而且也給其資源化利用帶來很大的限制和風險。規模化養殖場畜禽糞中高含量Cu、Zn和抗生素的殘留要求畜禽糞應嚴格控制用量。

來源出版物：中國生態農業學報, 2012, 20(1): 80-86

入選年份：2015

油菜苗期抗旱性評價及抗旱相關指標變化分析

謝小玉，張霞，張兵

摘要：目的：季節性干旱是油菜生產的主要自然災害之一，可能發生在油菜生長的各個時期，在我國甘藍型油菜主產區（長江流域）易出現的季節性干旱主要是秋旱和春旱。秋旱不僅減少油菜的播種面積，而且使油菜減產。探討油菜苗期的抗旱性，為甘藍型油菜抗旱種質的篩選提供可借鑒的指標、方法，同時為抗旱育種、栽培提供材料和理論依據。方法：在遮雨網室對10個油菜種質苗期進行不同程度的干旱脅迫，于脅迫的第0、5、10、15、20、25 d分別取樣測定葉片相對含水量、葉面積、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個指標的變化。采用單項指標抗旱系數、綜合抗旱系數、抗旱指數、隸屬函數系數、加權抗旱指數、聚類分析、灰色關聯度分析相結合的方法，對其抗旱性進行綜合評價，并對不同類型種質抗旱相關指標的變化進行分析。結果：被考查的各指標對干旱脅迫的反應程度各異，其中脯氨酸含量、POD活性對干旱脅迫的反應遲鈍，而葉片相對含水量反應敏感；根據抗旱性量度值（D值）和加權抗旱指數的大小對10個材料的抗旱性進行排序，排序結果基本一致，根據抗旱性量度值聚類結果，將10個油菜種質劃分為抗旱性強、抗旱性中等和抗旱性差3個抗旱級別；8個指標與綜合抗旱指數的密切程度反映的抗旱指標的準確性與抗旱性量度值分析結果吻合；抗旱相關指標的變化表現為干旱脅迫下，3個抗旱級別的材料的葉片的相對含水量和葉面積抗旱系數隨干旱脅迫時間的延長和脅迫程度的增大其下降幅度變大，且抗旱性強的材料比抗旱性差的材料下降幅度小；MDA含量相對值在干旱脅迫下增加，20 d后下降，抗旱性強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對值總體呈上升趨勢；抗旱性強的材料脯氨酸含量的相對值增加幅度較大，而抗旱性差的材料在脅迫20 d后及中等抗旱材料在重度干旱脅迫20 d后下降。可溶性糖和可溶性蛋白含量的相對值上升幅度與油菜種質的抗旱性和脅迫程度成正比，抗旱性強的材料可溶性糖含量的相對值表現為先快速增加，15 d后快速下降；可溶性蛋白在重度干旱脅迫的20 d達最大，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對值始終保持在較低水平；SOD和POD活性相對值總體呈上升趨勢，抗旱性強的材料SOD活性相對值和抗旱性弱的材料POD活性相對值保持在較低水平，抗旱性中等和抗旱性差的SOD活性相對值和材料抗旱性強的材料POD活性相對值先上升，然后下降。MDA含量相對值與品種抗旱性呈負相關，而脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質含量和POD活性相對值與品種抗旱性呈正相關。結論：采用綜合抗旱系數、抗旱指數、加權抗旱指數、隸屬函數系數、聚類分析、灰色關聯度等相結合的方法對油菜苗期抗旱性進行評估，可以較好地揭示指標性狀與抗旱性的關系。在連續干旱脅迫下，葉片相對含水量、丙二醛、葉面積可作為油菜抗旱種質篩選的依據。94005、中雙11號和中雙9號為抗旱性強的種質，可用于抗旱性育種和栽培。在抵御干旱脅迫引起的傷害中脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質和POD發揮了十分重要的作用。

來源出版物：中國農業科學, 2013, 46(3): 476-485

入選年份：2015

下沉式日光溫室內溫光環境分析

王倩，張海濤，劉旭，等

摘要：目的：下沉式日光溫室是中國原創性結構型式的一種溫室，溫室內溫度和光照環境與一般溫室有差異，且下沉式日光溫室是根據實踐經驗建成的，缺乏科學的理論指導，因此對下沉式日光溫室的研究多僅限于其結構優化改良方面。本文擬通過對下沉式日光溫室內氣溫、后墻內表面溫度和太陽總輻射進行多點連續測定，研究下沉式日光溫室內溫度和光照的變化規律，并與非下沉式日光溫室進行對比分析，以期對下沉式日光溫室的管理和作物生產提供理論依據。方法：溫度測點布置在溫室中部縱向的一個橫截面內，在距離地面0.5、1.0、2.0 m三個高度分別布置測點，并在日光溫室外距南墻1.0 m離地面1.0 m高度處設一個測點，將溫度自動記錄儀放在日光溫室內，每處測點放置一個溫度傳感器，與多通道溫度熱流測試系統相連，設置30 min存儲間隔，2011-12-20開始測定，2012-03-30結束。太陽總輻射測點布置在溫室內距地面0.5 m和1.0 m的兩個平面上，測點分布所示，同時在溫室外空曠處設一個測點，測定室外太陽總輻射。選取連續3個晴日即2012年1月3—5日連續測量3 d，每日測量8次，時間分別為9：00、10：00、11：00、12：00、13：00、14：00、15：00、16：00。先用太陽輻射儀測定溫室外太陽總輻射，隨即由南向北、由上向下、由西向東進行溫室內太陽總輻射測定，再迅速按照相反的順序測定一遍，每個測點的兩次測定數據的平均值作為該點的觀測值。結果：冬季下沉式日光溫室內溫度和太陽總輻射的變化規律：（1）晴天溫室內氣溫和后墻內表面溫度至13：00達到最高，分別為35.53℃和41.8℃，氣溫升高速率為6.48℃/h，室內外平均溫差為17.47℃，差溫為14.20℃。（2）陰天溫室內氣溫和后墻內表面溫度至14：00達到最高，分別為15.83℃和15.35℃，氣溫升高速率為1.27℃/h，室內外平均溫差為9.78℃，差溫為2.47℃。（3）小雪天溫室內后墻內表面溫度在13：00最高，為18.71℃，氣溫下降速率為0.10℃/h，室內外平均溫差為5.67℃，差溫為-0.19℃。（4）溫室內平均最低溫度為7.35℃。（5）晴天溫室內太陽總輻射透過率為25%～80%，室內外太陽總輻射呈直線正相關（y＝0.7718x-72.999），室內太陽總輻射的日變化呈拋物線趨勢（y＝-12769x2+13853x-3255）。結論：下沉式日光溫室內氣溫高出黃淮改良型日光溫室5～8℃，后墻內表面最高溫度高出18℃左右，晴天下沉式日光溫室內外溫差比北京地區日光溫室高約6℃，陰天高約2℃，說明下沉式日光溫室增溫保溫性能優于普通溫室。依據室內外太陽總輻射相關關系和室外太陽總輻射可以推測出溫室內平均太陽總輻射，根據需要采取補光等措施，合理進行溫室的光照管理。下沉式日光溫室在南沿有個立面，使其內太陽總輻射在空間分布上更復雜，需要根據其特點合理安排作物種植，形成合理的群體結構，以期充分利用溫室內空間。

來源出版物：中國農業氣象, 2013, 34(1): 37-42

入選年份：2015

應用Penman-Monteith模型估算稻田蒸散的誤差分析

劉斌，胡繼超，趙秀蘭，等

摘要：目的：蒸散是土壤-植物-大氣連續體中水分傳輸過程的重要環節之一，模型各參量誤差都會影響模擬精度。本文利用微分誤差理論分析土壤熱通量、儲熱項、表面層阻力和空氣動力學阻力對PM模型（Penman-Monteith模型）模擬稻田蒸散的誤差貢獻；并針對稻田水層和空氣穩定度特性，分別采用儲熱項修正和穩定度修正驗證表明模擬精度變化，揭示稻田誤差貢獻強弱，以期為精確定量稻田蒸散提供依據。方法：理論分析部分，忽略空氣密度和水汽壓誤差，以凈輻射、土壤熱通量、表面層阻力、空氣動力學阻力為變量對蒸散函數微分，得出最大蒸散敏感性表達式；并根據已知稻田各參數量級關系確定其對蒸散誤差的貢獻比例，同時分別對各參數誤差按10個百分點的遞度從0增加至100%展現誤差貢獻關系。數據分析部分，鑒于稻田儲熱對能量平衡項及大氣穩定度對空氣動力學項的影響，通過儲熱項和穩定度修正前后數據對比，表明修正后各生育期逐時蒸散變化。其中儲熱項修正中，以忽略土壤儲熱及水層儲熱模擬得出的蒸散量為原始值，然后依次添加土壤儲熱、水層儲熱修正水面熱通量得到土壤儲熱修正蒸散和水層儲熱修正蒸散；穩定度修正中，利用大氣穩定度與空氣動力學阻力關系得出穩定度修正蒸散。結果：（1）理論分析表明：按照一般量級關系，凈輻射、土壤熱通量、儲熱項、表面層阻力、空氣動力學阻力誤差分別為5%、10%、100%、20%和20%時，對蒸散誤差的貢獻率分別為26.8%、5.36%、53.6%、11.11%、3.17%。（2）土壤儲熱和水層儲熱在9：00～11：00對能量平衡項的改變較大。忽略10 cm土壤儲熱、水層儲熱導致7：00～14：00蒸散偏大，其中移栽—拔節期、拔節—抽穗期明顯，土壤儲熱偏大幅度分別為0.04～0.073、0.02～0.11，水層儲熱偏大幅度分別為0.006～0.038、0.003～0.015；15：00開始，忽略土壤儲熱和水層儲熱模擬低估蒸散值，且10 cm土壤儲熱較水層儲熱更明顯。（3）移栽—拔節期白天大氣穩定度下降導致蒸散變化幅度相對較小；抽穗—開花期、成熟期白天大氣不穩定度增大，降低了空氣動力學阻力，促進白天蒸散。由于移栽—拔節期大氣穩定大致呈中性，故對蒸散影響較小，變幅小于0.005。而拔節—抽穗期大氣穩定度較其他時期大，蒸散變化更劇烈。各時期空氣動力學阻力經過大氣穩定度校正，逐時蒸散分別平均減小0.00064、0.0134、0.0055、0.0024。結論：蒸散模擬誤差隨參量相對誤差的增大而增大，不可忽視土壤儲熱和水層儲熱的作用。儲熱項修正降低了晝夜蒸散誤差，但晝夜誤差的不一削弱了總體修正幅度。10 cm土層儲熱相比水層儲熱能量分配比例更大，對蒸散模擬影響也更大。不同時期受水層厚度影響水層儲熱表現不一，移栽—拔節期水層儲熱作用較其 他時期更大而在成熟期并無顯著作用。大氣穩定度對不同時期蒸散表現不同。移栽—拔節期大氣層結以近中性為主，對蒸散影響較小；其它時期大氣層結以近中性、弱穩定性為主，修正效果表現為降低蒸散。晝、夜蒸散變化所受大氣穩定度的影響亦不同，夜間大氣穩定度增強對蒸散的抑制作用增大，白天則相反，總體上，大氣穩定度增強導致蒸散值降低；但抽穗—灌漿期和成熟期正午大氣不穩定度增強促進稻田蒸散。

來源出版物：中國農業氣象, 2015, 36(1): 24-32

入選年份：2015