中微肥产业面临前所未有的发展机遇,整体已经步入“规模化、组织化、规范化”的蓬产规模小、生产技术标准、产品质量标准和施用技术标准不完善等问题。解决这些问题,最首要的一条是要依靠科技。本次中微肥创新联盟年会上,各种最前沿的科技成果百花齐放、亮点纷呈:南京林业大学周建斌教授提出利用生物质炭制炭基复合肥,可解决中微量元素不足问题;华中农业大学徐芳森教授带来的氮素与中微量元素互作理论,为微肥的研发和使用提供了新视角……还有硼、铁、硅等领域的最新成果,都为中微肥产业发展提供了新的思考和路径。
周建斌
南京林业大学周建斌教授:
炭基复合肥缓解中微量不足
生物质炭是一种由生物质原料(植物)经过高温限氧或隔绝氧气的条件下得到的多孔质炭材料,外观黑色,形状主要有粉状和颗粒状。
我们15年来在全国10多个省份委托有关农科院、农业大学、林科院等开展对生物质炭制成炭基复合肥(炭为10%~30%)的研究与示范中发现,每公斤秸秆炭中含钾53克、氮4.3克、磷2.6克、镁3.52克、铜0.015克、铁0.58克、锌0.11克,比表面积171平方米/克。施用生物炭制成炭基复合肥还田解决了肥料的中微量元素不足问题,达到平衡施肥。加上生物炭来自于作物,使其各种营养元素更有利于作物吸收,有利于提高农作物的产量和品质。生物质提取液可用于农药剂、促进作物生长的叶面肥等,在有机作物中效果明显。
生物质气化发电联产生物炭和生物质提取液是真正达到秸秆等生物质高效、无公害及资源化利用的良好途径,也是解决空气污染、土壤污染、水污染及食品安全的必由之路。
鲁剑巍
华中农业大学鲁剑巍教授:
种肥同播来补硼
油菜生产中,田间缺硼现象仍然普遍存在。之所以如此,主要是油菜不施硼现象仍然普遍、假劣硼肥普遍、只在花期喷硼、干旱无法追施硼肥等。此外,农资公司图利润等因素还造成过量施硼。
面对现状,要确保硼的用量和效果,就要变换思路。进入2000年后,由于作物轮作方式、产量水平、土壤有效硼含量等发生了变化,华中农业大学和湖北省土肥站完善了油菜施硼技术,制定了新的土壤和叶片硼素缺乏指标,并建立了相应的施肥技术规程,以测土定肥为主,依产调肥为辅,根据实际情况适当补施硼肥。
种肥同播便是补施硼肥措施之一,其优点有四:一是批量购买,降低假劣硼肥风险和成本。二是卖种子送硼肥,够就行,不过量。三是降低气候等因素导致后期无法追施硼肥的风险。四是适应轻简化、机械化生产需求,便于科学指导。
姜存仓
华中农业大学姜存仓教授:
不同砧木差异影响柑橘缺硼
中国缺硼的土壤面积大于国土面积的1/3。柑橘需硼量多且对缺硼较敏感,而其主产区又位于中国土壤有效硼缺乏或严重缺乏的区域。在以枳壳为砧木的脐橙种植过程中,易发生叶片失绿黄化、叶脉暴裂、木栓化和落果。
柑橘采用嫁接栽培,砧木根系是柑橘
对养分吸收和转运的基础,研究砧木根系对硼的响应机制,是解决柑橘生产中缺硼问题的关键。试验表明,缺硼显著降低了枳橙和枳壳两种砧木各部位的硼含量和硼积累量,且显著降低了枳橙和枳壳砧木叶硼积累量占植株总硼的比例,而茎和根则均大幅上升。枳橙砧木的根和茎中硼积累量所占比例上升幅度远大于枳壳。
低硼条件下枳橙砧木根系对硼的持续吸收能力及通过木质部装载持续运往地上部的能力均强于枳壳;而缺硼条件下,枳壳砧木地上部的持续再分配能力略强于枳橙。
徐芳森
华中农业大学徐芳森教授:
氮素及微量元素互作
氮素营养与微量元素之间存在交互作用。长期施钼增加了氮转化相关菌群的相对丰度,显著降低土壤中硝态氮和铵态氮含量,显著降低土壤总硝化速率和反硝化速率,提高冬小麦抗倒伏。高氮下施锌促进氮向水稻叶片分配;同时,高氮又促进锌向水稻叶片分配。
水稻是典型的喜铵作物。无论是铵态氮还是硝态氮,在高pH值条件下叶片黄化,根系褐色,叶片铁含量下降,根表形成铁斑;铁、锰元素在新生叶中随着外界pH值升高而降低;高pH值诱导水稻根系质外体铁沉积;高pH值促进了木质素的合成,能活化利用根际质外体铁的酚酸减少。
我们可以从氮与微量元素互作中得到施肥的启发与思考:要控制氮(磷)的过量施用,合理配施微量元素肥料;根据施肥与沃土(pH值,微生物等)要求,施用多功能复合肥。
铁是植物生长必需的微量营养元素之一。目前,全世界分布着大量的缺铁土壤,铁已经成为第五风险因子,世界上有30%的人口缺铁,致使缺铁性贫血频发,甚至导致胃癌。有研究表明,氮肥促进小麦籽粒铁和锌的含量增加,且影响其分布和形态。增加磷供应会降低铁和锌的积累。与无氮处理相比,锌和铁的浓度在低氮浓度水平下降低,在高氮浓度水平下增加。石灰性土壤施硫黄减低土壤pH值可显著促进铁肥有效性。
对大田作物铁营养基因功能的研究表明进化过程中产生更多新的功能。从分子和生理层面证明各种螯合物(柠檬酸、烟酰胺、酚酸类和氨基酸)的运输载体为微量元素肥料应用提供了重要的依据。新型螯合剂、激素和高效产生微生物铁载体的功能微生物应用具有重要的应用前景。
左元梅
中国农业大学左元梅教授:
铁肥应用大有可为和生理层面证明各种螯合物(柠檬酸、烟酰胺、酚酸类和氨基酸)的运输载体为微量元素肥料应用提供了重要的依据。新型螯合剂、激素和高效产生微生物铁载体的功能微生物应用具有重要的应用前景。
蔡鹏
华中农业大学蔡鹏教授:
土壤生物膜与环境效应 土壤微生物对全球生态系
统功能如养分运转、有机质分解、土壤结构维持、温室气体产生、环境污染物净化等发挥着重要的作用。微生物在土壤中呈“热点”分布。生物膜(Biofilm)是通过胞外聚合物EPS连接的微生物聚集体。EPS在土壤重金属活性、迁移与转化等方面发挥着重要作用。一元体系揭示了铜在细菌、EPS表面的配位机制,以单五元螯合环结构形式存在。二元体系阐明了重金属在复合体表面的吸附受细菌/EPS-矿物结合强度的控制,紧密结合掩蔽吸附位点。三元体系明确了矿物-腐殖酸-细菌复合体中,重金属主要分配在细菌表面,揭示了生物膜组分在控制重金属环境行为中的重要地位。模型拟合上,构建了矿物-细菌复合体表面镉吸附的组分相加表面络合模型(CA-SCM),为预测重金属在土壤中的形态与分布提供了理论依据。
梁永超
浙江大学梁永超教授:
硅利于提高植物抗性水平
硅是地壳和土壤中氧之后的第二大丰富元素。尽管硅不是高等植物的必需元素,但是有益的或农学上必不可少的元素。高等植物中硅的吸收和转运很大程度上依赖于植物物种和外部硅水平。使用68锗示踪剂方法是进一步研究植物中硅运输的合适选择。
硅可以通过代谢过程增强植物对不同形式的非生物胁迫(盐,重金属胁迫)的抗性。通过将更多的重金属沉淀到根细胞壁和抑制重金属从根到芽的转运,硅可以降低植物遭受的重金属毒性。硅还通过介导膜的完整性和稳定性来增强植物对盐和重金属的耐受性。同时,硅可以通过调节负责代谢过程如光合作用和氧化应激的基因的表达来增强对金属毒性的抵抗力。除了通过与诱导抗性相关的基因差异表达从而实现的硅介导抗性,增强植物病害的抗性可归因于其物理屏障的作用。
荨由大北农科技集团股份有限公司赞助的二〇一七年度中国中微肥创新联盟青年英才奖学金在会上隆重揭晓,湖南农业大学华营鹏博士和华中农业大学刘新伟博士获此殊荣。
荨张齐生院士和王运华教授为获得奖学金的青年英才颁奖。