秸秆还田不仅提高土壤氮素供应和保持能力，还可减少农业有机废物量和防止空气污染。明确田间作物秸秆腐解与氮素释放、再吸附过程的关系，有助于加强作物生长期氮肥科学施用和管理。本研究以水稻、小麦和油菜秸秆为研究对象，采用尼龙网袋法在稻田进行腐解试验。结果表明，在腐解初期，3种作物秸秆的腐解速率均较快；后期则较为稳定，3种作物秸秆的腐解速率无显著性差异。腐解120 d后，水稻、小麦和油菜秸秆的累积腐解率分别为72.9%、56.2%和66.9%；秸秆氮素累积释放率则依次分别达到52.0%、54.4%和54.9%。水稻、小麦和油菜秸秆腐解产物的Zeta电位和比表面积随腐解时间的延长而逐渐增加。不同腐解时期，水稻秸秆的吸水能力变化明显，其饱和吸水量在腐解30 d时达到最大值（4.17 g g^-1），之后略有下降。小麦和油菜秸秆的饱和水量在腐解30 d时均达到最低值，之后逐渐增加并保持动态平衡。综合研究表明，作物秸秆及其腐解物在释放氮素的同时可从周围溶液中重新吸附NH₄⁺离子，其再吸附能力受腐解时期和外源NH₄⁺浓度的双重影响，且通过物理吸附、化学吸附、离子交换和秸秆保水4种方式共同作用，与作物秸秆种类无关。因此，在农田进行秸秆还田配施氮肥过程中，要考虑土壤含水量差异的潜在负面影响，如秸秆投入过多或者淹水都会增加土壤供氮水平，可适当减少氮肥用量。

施加硅或钾已经被证明对盐碱胁迫下植物的生长具有促进作用。但是，硅和钾对盐碱胁迫下植物生长、离子分布和区隔化的协同调控效应还不清楚。本研究对不同盐碱水平下的黑麦草生长和离子选择性吸收特性进行研究。低盐碱胁迫下，当硅单独施加或与钾联合施用时黑麦草的生长参数显著提高。高盐碱胁迫下，只有硅和钾联合施用黑麦草的生长才有显著提高。当硅和钾联合施用时，根、茎和叶部的K⁺/Na⁺比和 Ca²⁺/Na⁺比相较单独施用有显著提高。同时，叶片的液泡、细胞壁和细胞器中的K⁺和Ca²⁺含量均有显著提高，这是因为施加的K⁺与溶液中的Na⁺形成竞争，从而维持植物的渗透势和叶片的含水量。当硅和钾同时施用时，Na⁺的浓度降低并主要累积在可溶性溶质和细胞壁中。当硅和钾联合施用时，黑麦草中的硅浓度显著提高，并主要累积在细胞壁和可溶性溶质中，从而有助于叶绿素的合成，缓解质膜损伤和增加盐碱胁迫下的水分吸收。该研究证实了不同盐碱胁迫下硅和钾对植物生长的协同调控作用，同时为硅钾肥的生产和在盐碱土的应用提供理论指导。

豆科植物的氮固定及其向禾本科植物的氮转移被认为是禾本科/豆科间作系统增产和氮素高效利用的一种重要途径。然而间作作物的根系形态变化对氮固定和氮转移的贡献尚不清楚，本研究通过连续两年的双因素（两个氮水平，三种根系分隔方式）温室实验，运用15N同位素标记技术测定了玉米/紫花苜蓿间作系统的氮素固定，氮素转移以及根系形态特征变化。研究结果表明，施氮显著抑制了玉米/紫花苜蓿的氮素固定和转移。不考虑施氮水平，与塑料膜分隔相比，尼龙网分隔和不分隔处理使总生物量和总吸氮量分别提高了36%和28%，同时使氮素固定率显著升高了75-134%；不分隔处理的间作系统氮素转移量是尼龙网分隔处理的1.24-1.42倍。冗余度分析(RDA) 表明玉米冠根干重和苜蓿侧根数量与间作氮素固定和转移的相关性最强。我们的研究强调了根系接触和根系形态变化对增强玉米/紫花苜蓿间作系统的氮素固定与转移的重要性，这种间作系统产量的增加是通过较大的促进玉米生长，同时以降低一小部分苜蓿的生长为代价来实现的。

为探究亚热带富磷（30年长期施肥稻田）和缺磷（休耕制稻田）水稻土中LMWOP的生物有效性及其转化，本研究在土壤中外源添加14C标记的腺苷、单磷酸腺苷(AMP)、二磷酸腺苷(ADP)和三磷酸腺苷(ATP)，分析其吸附和矿化的差异。结果表明，富磷水稻土的碳、氮、磷含量是缺磷水稻土的2倍多。与缺磷水稻土相比，富磷水稻土的LMWOP化合物的矿化速率更快，且矿化速率随磷酸盐基团数量的增加而减小，即AMP>ADP>ATP。灭菌条件下，稻田土对腺苷类有机磷有很强吸附作用，在短时间内就达到了吸附饱和，且吸附量随磷酸盐基团数量的增加而增加，然而对腺苷的吸附作用较弱。以上结果表明，土壤吸附在短时间内对LMWOP矿化有轻微的抑制作用。总结而言，LMWOP能作为微生物的碳源，同时也增加了磷素的有效性，但是富磷水稻土中磷素积累与吸附饱和，也可能导致磷流失风险的增加。

供应链可追溯性的构建能够对食品安全问题进行溯源，因此对于降低食品安全风险来说非常重要。此外，它能够帮助监管者了解食品安全风险发生的供应链环节，并能够对上游农业企业的经济性动机掺假行为产生威慑。本文聚焦于中国水产品供应链，试图通过构建批发市场经营户、养殖户和政府三方的博弈模型和使用大规模的水产品批发市场实地调研数据，分析经营户可追溯采纳行为。该实地调研数据涵盖了浙江和湖南两省所有存在水产品交易的批发市场，具体来说，包含76家批发市场和763个经营户的信息。理论和实证研究的结果表明，批发市场经营户之间采用可追溯性与食品安全抽检强度、经营户个人的被抽检经历和风险意识密切相关；此外，在私营市场中，抽检强度对经营户的产品可追溯性采纳的影响要强于国家/集体所有权的市场。本文提供了关于中国水产品可追溯性发展的情况，更为重要的是，发现了可能影响批发市场经营户的产品可追溯性的因素，以期为相关政府部门促进水产品供应链的可追溯性提供建议。

豆科禾本科间作系统作物的产量与养分管理密切相关。然而，间作体系中氮肥用量对作物产量的影响结论并不一致；而磷肥用量与间作作物产量关系的研究则较少。本研究于2014-2019年开展了两个田间定位试验。田间试验1，设置了3种种植模式（小麦单作（MW）、蚕豆单作（MF）和小麦蚕豆间作（W//F））和4个氮水平（N0，小麦和蚕豆施氮量均为0kg ha^-1；N1，小麦和蚕豆施氮量分别为90和45 kg ha^-1；N2，小麦和蚕豆施氮量分别为180和90 kg ha^-1；N3，小麦和蚕豆施氮量分别为270和135 kg ha^-1）。田间试验2，设置了3种种植模式（MW、MF和W//F）和3个磷水平（P0，小麦和蚕豆施肥量为0kg P₂O₅ ha^-1;P1，小麦和蚕豆施磷量为45 kg P₂O₅ ha^-1；P2，小麦和蚕豆施磷量为90 P₂O₅ kg ha^-1）。研究了不同氮磷水平下、单间作小麦和蚕豆的产量特征；分析了单间作小麦最佳的氮磷肥投入量。结果表明，小麦蚕豆间作提高小麦产量18-26%、降低蚕豆产量5-21%，整体表现间作产量优势，平均土地当量比（LER）为1.12。氮、磷肥施用有利于提高间作小麦产量、但却降低了间作蚕豆的产量。间作小麦LER（PLER_wheat）随氮肥施用量的提高而降低、间作蚕豆LER（PLER_{faba bean}）亦随磷肥施用量的提高而降低。因此，间作产量LER整体随氮、磷肥用量提高而降低。在氮肥减施40-50%、磷肥减施30-40%的条件下，小麦蚕豆间作可以维持与单作小麦一致的产量。模型分析表明，在本试验条件下、单作和间作小麦的最佳氮肥用量分别为168和150 kg ha^-1，最佳磷肥用量（P₂O₅）分别为63和62 kg ha^-1。总之，小麦蚕豆间作显著提高小麦产量从而表现为间作产量优势；但是间作增产优势随氮、磷肥用量的提高而降低。因此，优化氮磷肥投入量可以最大化间作的经济和生态效应。基于本研究，在西南地区推荐间作小麦的最佳氮、磷肥（P₂O₅）投入量为150和60 kg ha^-1。

提高小麦籽粒锌含量对缓解人类膳食中锌缺乏有重要作用。本研究在华北平原连续两年小麦生长季，评价了叶面喷施锌肥和土壤施用氮肥对小麦籽粒粉样中氮、锌累积、分配、氮素转运及其相互关系。结果表明，小麦籽粒中氮、锌主要累积在籽粒胚乳中心层，其含量由外到内呈逐渐减小趋势。土壤施氮显著提高了籽粒各粉样中氮含量，而叶面喷锌显著增加了种皮中氮含量；两种措施均能显著增加胚乳中心层中锌含量。叶面喷锌对籽粒中氮、锌分配的影响不显著，而施氮则能促进氮素向糊粉层、锌素向胚乳中心层的转运，提高植株地上部氮素向籽粒转运的数量，但对贡献率无影响。相关分析表明，籽粒及其粉样中氮含量与开花期和成熟期营养器官中氮含量显著正相关，而种皮和胚乳过渡层中氮含量与胚乳中心层中锌含量亦呈显著的正相关。因此，叶面喷锌和土壤施氮可有效地提高小麦产量和籽粒氮、锌含量，尤其是提高胚乳中的氮、锌含量，可作为解决锌缺乏的有效途径。

坡耕地氮素流失是农业面源污染的重要原因之一，严重影响着水环境。本研究以顺坡垄作、横坡垄作坡面为研究对象，通过两年(2017-2018年)野外定外观测，开展玉米生长期黄壤坡耕地地表径流、壤中流及其氮素流失特征。研究结果表明：随着降雨量的增加，地表径流量和壤中流量也随之增加。顺坡垄作的地表径流量和氮素流失量均显著高于横坡垄作；横坡垄作0 -20 cm和20 -40 cm壤中流量和氮素流失量均显著高于顺坡垄作。地表径流的总氮流失量占径流总氮流失的54.95 -81.25%，因此，我们推断地表径流是研究区氮素流失的主要途径。不同耕作措施下可溶性总氮是氮素流失的主要形式，其流失量占氮素流失量的55.82-94.41%，而可溶性有机氮占可溶性总氮流失量的52.81-87.06%。因此，我们推断可溶性氮为研究区氮素流失的主要形式。应在玉米苗期，进一步开展氮素流失防控方面研究，以减少通过径流途径铵态氮流失造成的环境污染。

以28份小麦农家种和63份选育品种为供试验材料开展田间试验，研究小麦农家种和选育品种籽粒锌、铁含量差异及对叶面施肥的响应。研究表明，供试小麦品种的平均锌含量为41.8 mg kg^-1（29.0-63.3 mg kg^-1），平均铁含量为39.7 mg kg^-1 （27.9-67.0 mg kg^-1）。小麦农家种的锌和铁含量分别比选育品种高11.0%和4.8%，但小麦农家种的收获指数、单穗粒重、单穗粒数和千粒重均低于选育品种。相关分析表明，籽粒锌、铁含量均与收获指数、单穗粒重和单穗粒数呈显著负相关，而与千粒重相关性较低，据此可推测，农家种籽粒锌、铁含量高于选育品种可能与农家种的收获指数、单穗粒重和单穗粒数较低有关，而与千粒重无关。叶面喷施锌肥，农家种和选育品种的籽粒锌含量均显著增加，农家种的籽粒锌含量增加了12.6 mg kg^-1，约是选育品种的两倍（6.4 mg kg^-1）。叶面喷施铁肥，农家种和选育品种的籽粒铁含量分别增加了3.4 和1.2 mg kg^-1，均没有达到显著水平。可以看出，与小麦选育品种相比，农家种不仅籽粒锌、铁含量较高，且在叶面施锌条件下籽粒锌含量增幅较大，表明我国小麦农家种可作为潜在种质资源用于提高现代选育品种的微量元素含量。

了解作物氮（N）素利用率（NUE）的时空动态及其与环境变量的关系可以有效指导土地利用管理和相关政策制定。然而，有关应用统计模型评估作物NUE时空变化的解释变量的研究较少。因此，本研究采用逐步多元线性回归（SMLR）模型和随机森林（RF）模型来评价1990—2015年间中国东北地区（黑龙江、辽宁、吉林）县域尺度下NUE的时空变化。其中，NUE包括N素偏生产力（PFP_N）和N素偏因子养分平衡（PNB_N）两个指标，解释变量包括农业管理措施、地形、气候、经济、土壤和作物类型。结果表明，1990-2015年间，东北地区PFP_N以北部较高，中部较低，PNB_N由南向北逐渐增加。而多数县的NUE随着时间的变化逐渐降低。SMLR和RF的模型效率系数对于PFP_N分别为0.44和0.84，PNB_N分别为0.67和0.89。与SMLR模型相比，RF模型中土壤类型和气候的相对重要性较高，而作物类型的相对重要性较低。蔬菜和豆类种植面积指数、土壤粘土含量、饱和含水量、11-12月植被增强指数、土壤容重和年最低气温是NUE的主要解释变量。本文首次使用SMLR和RF模型对中国东北县级NUE解释变量的相对重要性进行定量研究。研究结果为改善作物NUE提供了重要参考，有利于氮素优化管理、农业可持续发展、保障粮食安全、缓解环境恶化和提高农民收入。

研究西北地区（西宁、武威）玉米间作豆科绿肥系统中豆科绿肥的生物固氮量及其向玉米的氮素转移量，探讨间作条件下玉米利用豆科绿肥生物固氮的可能性。试验处理包括玉米单作、绿肥（箭筈豌豆和毛叶苕子）单作、玉米和绿肥间作。与绿肥单作相比，间作绿肥的生物固氮效率无显著变化（西宁毛叶苕子除外）；但西宁、武威两地箭筈豌豆生物固氮量分别从1.16和1.10 g/盆显著降低至0.77和0.55 g/盆，西宁毛叶苕子生物固氮量从1.02 g/盆显著降低至0.48 g/盆。西宁和武威间作系统中，箭筈豌豆氮素转移量分别为21.54和26.81 mg/盆，占玉米吸氮量的32.9和5.9%；毛叶苕子的氮素转移量分别为39.61和46.22 mg/盆，占玉米吸氮量的37.0和23.3%。路径分析结果表明，绿肥生物固氮量主要与土壤养分与地上部干物质量相关，氮素转移量主要与土壤δ¹⁵N相关。结果表明，玉米吸氮量的5.9～37.0%来自于豆科绿肥生物固氮，毛叶苕子的氮素转移量高于箭筈豌豆。综上所述，与豆科绿肥间作，是玉米有效利用豆科绿肥生物固氮的可能途径。

土壤微生物生物量氮（MBN）在土壤中包含了最大比例的生物活性氮（N），是土壤氮循环的重要参与者。农业活动（例如作物轮作和单作）极大地影响了农业生态系统中的MBN。但是，目前农业生态系统中作物轮作和单作对MBN影响的研究极其缺乏。因此，本文基于203个已发表的文献进行整合分析（Meta 分析），以量化在合成氮肥施用下轮作和单作系统对MBN的影响。本研究发现，作物轮作显著提高了MBN的响应比（RR），并在旱地轮作条件下达到最高水平。然而，旱地作物单作并没有改变MBN的响应比，但是，水稻单作中MBN的响应比有所增加。作物轮作和单作系统之间的差异可能是由于不同的种植管理方式、氮素添加的方式、添加量和施肥年限所致。与作物单作系统相比，作物轮作对土壤总氮（TN）的增加幅度更大，对土壤pH的降低幅度较小。MBN的RR与矿质N的RR仅在作物轮作系统中正相关，MBN的RR与土壤pH的RR仅在单作系统中正相关。随机森林和结构方程模型的结果表明，MBN变化的主要驱动因素在作物轮作系统中是土壤矿质N和TN，在单作系统中是土壤pH。总之，本研究表明，轮作由于改善了土壤氮源，可以作为提高MBN的有效途径，从而提高MBN对由于大量施用化学氮肥导致的低pH的抵抗力。

我国华北地区萝卜生产中施肥过量导致了较低的养分利用率，并造成了严重的环境问题。养分专家系统（Nutrient Expert, NE）是一个基于科学的、实地的施肥决策支持系统，但对于萝卜养分专家系统田间适用性的评价鲜有报道。本研究旨在从农学、经济和环境效益方面验证萝卜养分专家系统的可行性。于2018年4月-2019年11月在我国华北萝卜主产区共实施了46个田间试验。结果表明，与农民习惯施肥（FP）处理相比，NE处理显著降低了氮、磷和钾肥施用量分别为98 kg N/ha、110 kg P₂O₅/ha和47 kg K₂O/ha；与土壤测试（ST）相比，NE处理显著降低了氮肥和磷肥施用量分别为48 kg P₂O₅/ha和44 kg K₂O/ha，而钾肥施用量无显著性差异。与FP和ST处理相比，NE处理显著提高了萝卜产量分别为2.7和2.6 t/ha，提高了经济效益分别达5951和3071元/ha。就全部试验的平均值而言，与FP和ST处理相比，NE处理显著提高了氮、磷和钾肥的农学效率分别为42.4和31.0、67.4和50.9以及20.3和12.3 kg/kg，显著提高了氮、磷和钾肥的回收利用率分别为11.4和7.0、14.1和7.5以及11.3和6.3个百分点，显著提高了氮、磷和钾肥的偏生产力分别为162.9和96.8、488.0和327.3以及86.9和22.4 kg/kg。此外，与FP处理相比，NE处理显著降低了氮肥和磷肥盈余量分别为105.1 kg N/ha和115.1 kg P₂O₅/ha，降低表观氮素损失达110.8 kg N/ha。综上所述，养分专家系统是一种有效的、可行的推荐施肥方法，可提高我国华北地区萝卜养分利用率和降低环境风险。