設(shè)施菜田退化土壤修復(fù)與資源高效利用

內(nèi)容概要

　　《設(shè)施菜田退化土壤修復(fù)與資源高效利用》以高投入為主要特征的設(shè)施蔬菜栽培體系，在資源浪費(fèi)較為嚴(yán)重的同時(shí)，還引起了土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)等次生障礙因素的發(fā)生以及水體、大氣和農(nóng)產(chǎn)品污染等環(huán)境和健康問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，《設(shè)施菜田退化土壤修復(fù)與資源高效利用》系統(tǒng)地總結(jié)了課題組自“十五”以來(lái)執(zhí)行的國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃課題“園藝作物連作障礙綜合控制技術(shù)研究與示范”和科技支撐計(jì)劃課題“設(shè)施園藝退化土壤的修復(fù)與高效利用技術(shù)研究”以及863計(jì)劃專題“連作土壤根際微生物定向調(diào)控技術(shù)”等相關(guān)研究工作。主要內(nèi)容包括：以改善根際環(huán)境和根系生長(zhǎng)發(fā)育來(lái)調(diào)控土壤生物群落、干擾作物根系與病原線蟲(chóng)之間的信息傳遞過(guò)程為主的控制土壤生物學(xué)障礙因素；水肥調(diào)控和管理措施對(duì)控制過(guò)量肥料投入所帶來(lái)土壤氮、磷富營(yíng)養(yǎng)及其對(duì)環(huán)境造成的潛在危害；利用根際生物修復(fù)技術(shù)降低土壤中農(nóng)藥的殘留，消除農(nóng)藥對(duì)農(nóng)產(chǎn)品污染的風(fēng)險(xiǎn)等方面的研究等。

作者簡(jiǎn)介

　　王敬國(guó)，男，1957年12月出生，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。1982年1月畢業(yè)于北京農(nóng)業(yè)大學(xué)土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)系，獲得學(xué)士學(xué)位并留校任教。1988年6月和1991年6月先后獲得挪威農(nóng)業(yè)大學(xué)（現(xiàn)挪威生命科學(xué)大學(xué)）土壤學(xué)碩士和微生物學(xué)博士學(xué)位。1991年回國(guó)后，長(zhǎng)期從事土壤生物化學(xué)和植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)方面的科研工作，重點(diǎn)研究植物根系與根際微生物之間的相互作用、連作障礙機(jī)理及其控制技術(shù)、土壤碳氮循環(huán)及其生態(tài)與環(huán)境效應(yīng)等工作。先后主持10余項(xiàng)科研項(xiàng)目，包括“九五”和“十五”攻關(guān)、“十一五”科技支撐和863計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金、北京市自然科學(xué)基金和國(guó)際合作項(xiàng)目等，主要參加了近20項(xiàng)科研項(xiàng)目。發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，其中SCI論文16篇。1995年5月獲得國(guó)家教委科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)（第三完成人）。1997年和1998年分別獲得農(nóng)業(yè)部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第五完成人）。2002年獲得北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)（第四完成人）和新疆維吾爾自治區(qū)科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)（第二完成人）。2005年獲得國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。

書(shū)籍目錄

第1章 設(shè)施蔬菜種植體系的資源投入與環(huán)境效應(yīng)
1.1 設(shè)施蔬菜的發(fā)展與資源投入現(xiàn)狀
1.1.1 設(shè)施蔬菜的發(fā)展
1.1.2 設(shè)施蔬菜的資源投入現(xiàn)狀
1.2 設(shè)施種植體系中養(yǎng)分損失的途徑及對(duì)環(huán)境的影響
1.2.1 設(shè)施種植體系中養(yǎng)分損失的途徑
1.2.2 設(shè)施種植體系中養(yǎng)分損失對(duì)環(huán)境的影響
1.3 設(shè)施菜田的土壤酸化
1.3.1 設(shè)施園藝土壤酸化現(xiàn)狀
1.3.2 土壤酸化對(duì)設(shè)施蔬菜種植體系的危害
1.3.3 設(shè)施菜田土壤酸化的原因
1.4 設(shè)施菜田的土壤次生鹽漬化
1.5 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
第2章 土壤生物學(xué)障礙與調(diào)控途徑
2.1 土壤健康與土壤生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的重要性
2.2 從作物連作障礙角度理解土壤生物學(xué)障礙的發(fā)生
2.2.1 連作障礙產(chǎn)生的背景與相關(guān)研究
2.2.2 植物的化感作用與土壤生物群落結(jié)構(gòu)的改變
2.2.3 連作條件下土壤生物學(xué)障礙的產(chǎn)生及原因
2.2.4 土壤生物學(xué)障礙的含義
2.3 土壤生物學(xué)障礙的調(diào)控途徑
2.3.1 根際調(diào)控的理論基礎(chǔ)
2.3.2 根際調(diào)控的具體措施
2.3.3 填閑作物與非寄主植物殘?bào)w引入
2.3.4 水肥管理
2.4 結(jié)論
2.5 致謝
參考文獻(xiàn)
第3章 根際調(diào)控制劑活性組分的篩選
3.1 根際與根際變化
3.1.1 根際的概念
3.1.2 植物根系分泌物、殘?bào)w和凋落物
3.1.3 作物生長(zhǎng)引起根際微生態(tài)環(huán)境的改變
3.2 根際土壤生物因子的調(diào)控
3.2.1 根際土壤生物因子的直接調(diào)控
3.2.2 根際土壤生物因子的間接調(diào)控
3.2.3 根際的生態(tài)調(diào)控
3.3 根際調(diào)控制劑活性組分的篩選與應(yīng)用——以脂肪酸為例
3.3.1 研究的總體思路和技術(shù)方案
3.3.2 具體實(shí)施方案
3.4 結(jié)論
3.5 致謝
參考文獻(xiàn)
第4章 黃瓜種子葫發(fā)過(guò)程中的離毒作用及緩解研究
4.1 引言
4.2 黃瓜根系浸提液、根系分泌物及苯基羧酸類化合物對(duì)黃瓜胚根伸長(zhǎng)的抑制作用
4.3 黃瓜根系浸提液、根系分泌物及苯基羧酸類化合物對(duì)黃瓜細(xì)胞周期的影響
4.4 蔗糖緩解黃瓜種子萌發(fā)過(guò)程中的自毒作用
4.5 主要結(jié)論與展望
4.6 致謝
參考文獻(xiàn)
第5章 豆科和藜科植物抗菌活性物質(zhì)的篩選與應(yīng)用
5.1 引言
5.2 豆科植物提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.2.1 鹽豆木提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.2.2 刺葉錦雞兒提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.2.3 白皮錦雞兒提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.2.4 苦豆子提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.2.5 皂莢提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.3 藜科植物提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.3.1 無(wú)葉假木賊提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.3.2 鹽穗木提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.3.3 鹽爪爪提取物及其活性成分對(duì)植物病原菌的抑制作用
5.4 植物提取物或組分對(duì)植物病害的防治
5.5 結(jié)論與展望
5.6 致謝
參考文獻(xiàn)
第6章 菌根真菌與南方根結(jié)線蟲(chóng)相互作用
6.1 引言
6.2 接種菌根真菌對(duì)黃瓜根結(jié)線蟲(chóng)病害的效應(yīng)
6.3 接種菌根真菌和施磷對(duì)根結(jié)線蟲(chóng)的影響
6.4 接種菌根真菌和根結(jié)線蟲(chóng)對(duì)黃瓜防御酶活性的影響
6.4.1 過(guò)氧化氫酶(CAT)活性
6.4.2 過(guò)氧化物酶(POD)活性
6.4.3 多酚氧化酶(PPO)活性
6.4.4 根系苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性
6.5 結(jié)論與展望
6.6 致謝
參考文獻(xiàn)
第7章 非寄主植物與根結(jié)線蟲(chóng)相互作用
7.1 引言
7.2 不同植物對(duì)南方根結(jié)線蟲(chóng)侵染具有顯著的調(diào)控能力
7.3 不同植物調(diào)控南方根結(jié)線蟲(chóng)侵染的生物學(xué)機(jī)制
7.4 非寄主植物與寄主植物的合理搭配能夠安全有效地防治南方根結(jié)線蟲(chóng)侵染
7.5 致謝
參考文獻(xiàn)
第8章 問(wèn)作與輪、套作對(duì)土壤生物多樣性及黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育的影響
8.1 引言
8.2 不同作物間作對(duì)黃瓜病害及土壤微生物群落多樣性的影響
8.2.1 間作對(duì)黃瓜根際土壤微生物多樣性的影響
8.2.2 間作對(duì)黃瓜根際土壤微生物數(shù)量及病情指數(shù)的影響
8.2.3 間作對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響
8.3 輪作對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境及產(chǎn)量的影響
8.3.1 小麥、毛苕子與黃瓜輪作對(duì)土壤速效養(yǎng)分含量的影響
8.3.2 小麥、毛苕子與黃瓜輪作對(duì)土壤酶活性的影響
8.3.3 小麥、毛苕子與黃瓜輪作對(duì)土壤細(xì)菌、真菌群落結(jié)構(gòu)的影響
8.3.4 小麥、毛苕子與黃瓜輪作對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響
8.4 輪、套作對(duì)黃瓜根際土壤細(xì)菌種群的影響
8.4.1 不同時(shí)期不同輪、套作土壤細(xì)菌類群的PCR-DGGE圖譜分析
8.4.2 不同輪、套作黃瓜不同時(shí)期土壤細(xì)菌類群的多樣性及均勻度指數(shù)的變化
8.4.3 黃瓜根際土壤細(xì)菌16srDNA片段的序列分析
8.4.4 輪、套作對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響
8.5 主要結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
第9章 光催化降解農(nóng)藥作用研究
9.1 引言
9.1.1 研究背景及意義
9.1.2 TiO。光催化降解有機(jī)物的研究現(xiàn)狀
9.1.3 土壤表面農(nóng)藥光化學(xué)降解的研究進(jìn)展
9.2 TiO：及稀土摻雜納米TiO：的農(nóng)藥光催化降解作用研究
9.2.1 農(nóng)藥的測(cè)定方法
9.2.2 農(nóng)藥溶液的光催化降解試驗(yàn)
9.2.3 玻璃表面農(nóng)藥光催化降解試驗(yàn)
9.2.4 土壤表面農(nóng)藥光催化降解試驗(yàn)
9.2.5 番茄葉片表面農(nóng)藥光催化降解試驗(yàn)
9.3 TiO：對(duì)農(nóng)藥溶液的光催化降解研究
9.3.1 Ti0。用量對(duì)克百威降解的影響
9.3.2 pH值對(duì)克百威降解的影響
9.3.3 克百威起始濃度對(duì)克百威光催化降解的影響
9.3.4 克百威光解的動(dòng)力學(xué)分析
9.3.5 小結(jié)
9.4 玻璃表面農(nóng)藥光催化降解的研究
9.4.1 克百威的玻璃表面光催化降解
……
第10章 根層養(yǎng)分安全閾值指標(biāo)體系與反饋調(diào)節(jié)技術(shù)
第11章 設(shè)施蔬菜水分，養(yǎng)分綜合管理
第12章 長(zhǎng)期高氛素投入對(duì)土壤碳氮平衡性質(zhì)的影響
第13章 設(shè)施萊田退化土壤修復(fù)與資源高效利用示范與推廣
第14章 展望：設(shè)施蔬菜高投入植體系土壤的可持續(xù)利用
附錄

章節(jié)摘錄

　　2.2.1 連作障礙產(chǎn)生的背景與相關(guān)研究 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)具有典型負(fù)面影響的現(xiàn)象之一是作物連作障礙。由于土地資源短缺、種植習(xí)慣與經(jīng)驗(yàn)、環(huán)境條件和經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)等原因，我國(guó)在同一地塊上連續(xù)種植同一種作物的現(xiàn)象比較普遍。然而，許多種植物在連續(xù)種植的條件下，植株出現(xiàn)生長(zhǎng)和發(fā)育受阻，病、蟲(chóng)、草害嚴(yán)重從而導(dǎo)致減產(chǎn)等問(wèn)題，稱為連作障礙。這些作物包括大田中的大豆、花生、高粱、水稻、豌豆等，園藝作物里的黃瓜、番茄、茄子、草莓、西瓜、蘋(píng)果、柑橘、部分花卉等，經(jīng)濟(jì)林中的杉木以及中草藥的人參、西洋參、黃芪等?！　∵B作障礙一詞可能來(lái)源于日文中的“連作障害”，起始于1950年（西尾道德，1989）。他們認(rèn)為，引起作物連作障礙的因素主要有土壤養(yǎng)分耗竭、土壤pH值變化、土壤物理性狀惡化、植物源有害物質(zhì)的積累和土壤有害生物的累積等。在歐洲，連作障礙又稱為再種植的土壤發(fā)病，或簡(jiǎn)稱重茬病，是一個(gè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中很早就認(rèn)識(shí)到的問(wèn)題（Katznelsen，1972）。英國(guó)農(nóng)學(xué)家John worlidge（1640-1700）在1697年出版的Systemaagriculturae：the mystery of husbandry discovered一書(shū)中對(duì)這一問(wèn)題就有相關(guān)描述。我國(guó)農(nóng)民在生產(chǎn)實(shí)踐中也早就知道，花生、西瓜等作物是不能重茬栽培的。在耕地資源相對(duì)富裕、人口壓力不大、土地利用強(qiáng)度較低的情況下，對(duì)不適宜連作的作物進(jìn)行合理輪作是容易做到的，反之，則存在著各種困難。　　然而，20世紀(jì)80年代以來(lái)，東北地區(qū)的大豆連作障礙已經(jīng)成為影響我國(guó)大豆生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要限制因素。此外，杉木、人參、設(shè)施蔬菜栽培的連作障礙問(wèn)題也越來(lái)越突出。目前，大豆、杉木和設(shè)施蔬菜等連作障礙的嚴(yán)重發(fā)生，變成了我國(guó)特有的問(wèn)題。這主要是基于以下原因：首先，我國(guó)適宜種植某種作物的土地面積有限，農(nóng)戶生產(chǎn)規(guī)模小，土地利用強(qiáng)度較高，輪作較為困難。其次，經(jīng)濟(jì)利益驅(qū)動(dòng)。出現(xiàn)連作障礙的作物，基本上都是經(jīng)濟(jì)作物，收益較高，連作雖有減產(chǎn)但最終的收益還是比其他作物高，而且如果配合施用農(nóng)藥，減產(chǎn)的幅度也不大。再者，農(nóng)民的種植習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)也有重要作用，特別是在設(shè)施蔬菜種植體系中，由于技術(shù)要求較高，專一化種植現(xiàn)象比較普遍，也難以改種其他作物。而且，有些經(jīng)濟(jì)作物，如傳統(tǒng)醫(yī)藥用植物和經(jīng)濟(jì)林用樹(shù)木品種，過(guò)去由于人工種植較少，大家對(duì)它們連作后可能會(huì)發(fā)生的問(wèn)題沒(méi)有認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在同一塊地連續(xù)種植該作物后障礙問(wèn)題的發(fā)生。最后，在某些地區(qū)作物連作是一種迫不得已的行為。如在東北大豆產(chǎn)區(qū)，農(nóng)民在大豆經(jīng)濟(jì)效益下滑時(shí)打算改種禾本科作物，但由于在大豆地里過(guò)多地使用了除草劑，導(dǎo)致改種的禾本科作物種子萌發(fā)受阻，出苗不齊，輪作也無(wú)法進(jìn)行。

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