植物所揭示中國生物質氮資源庫及其替代化肥潛力

2020-11-30 光明網

　　近年來，我國大力推進農藥化肥「零增長」行動，倡導用有機肥替代化肥。理論上，地球上所有光合產物及其衍生物，如作物秸稈、蔬菜廢棄物、畜禽糞便、城鄉可降解生活垃圾等均可作為有機肥原料替代化肥。但具體到某一地區、某個國家，生物質資源量及生物質氮庫容量及其替代化肥的潛力尚不清楚。

　　中國科學院植物研究所蔣高明課題組長期從事高效生態農業栽培模式和技術研究。為探討生物質氮庫及其替代化肥的潛力，該團隊以中國為例，統計2009-2018年間12種生物質資源量，並詳細計算氮庫。研究顯示，中國每年產生的生物質資源量（乾重）約為15.27億噸，動物尿液（溼重）約為8.79億噸，共含有2553萬噸純氮，是全國農業栽培植物實際吸收化學合成氮的4.12倍，有機肥替代化肥潛力巨大。生物質氮最大貢獻者來自畜禽糞便和尿液（54.5%），其次是作物秸稈（22.9%）、蔬菜廢棄物（9.4%）、酒糟醋糟和醬油糟（2.3%）、城市汙泥（2.2%）、園林廢棄物（2.1%）、城鄉可降解生活垃圾（1.8%）、果園廢棄物（1.8%）、漁業廢棄物（1.6%）、中草藥渣（0.64%）、菌棒（0.63%）、屠宰場廢棄物（0.13%）等。該研究為高效生態農業發展提供了理論支撐。

　　相關成果發表於Renewable and Sustainable Energy Reviews。植物所博士研究生崔曉輝為論文第一作者，研究員蔣高明、助理研究員郭立月為共同通訊作者。研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金項目的資助。

12種生物質資源量分布及其氮庫

[ 責編：戰釗 ]

相關焦點

  • 未來農業氮素來源:生物固氮和生物質氮再利用
    未來農業氮素來源：生物固氮和生物質氮再利用 梁鳴早 蔣高明 氮對植物生長是至關重要的。植物體內各種蛋白質、核酸、磷脂都需要氮的參與才能合成。
  • 不用農藥化肥,也能生產足夠食物
    中國草原是雨熱同期，而地中海附近、非洲的部分草原，雨熱出現的最佳時期是冬夏季分離的。生物固氮、雷電固氮、乾濕沉降都可以提供氮源。在種植過程中，用以上培育碳庫的辦法，培育土壤氮庫，通過微生物活動固定空氣中的氮，並活化土壤中的氮。氮與碳之間的比例約為1:10，當土壤含碳量增加到5%時，意味著每畝20釐米耕作層中有1.75噸純氮，這些氮不會像化肥那樣流失。因此，人類離開化肥廠，也能夠滿足作物需要的氮。
  • 植物所揭示植物葉片氮吸收對生態系統碳氮循環的影響
    植物所揭示植物葉片氮吸收對生態系統碳氮循環的影響 2020-12-18 植物研究所 【字體：大 中 小】 研究發現，葉片能夠直接吸收來自大氣溼沉降的氮。短期內，葉片氮吸收過程對葉片氮同位素含量及光合速率的促進作用比根系吸收更大。由於該研究只進行了單次模擬氮沉降處理，冠層葉片對沉降氮的吸收過程並未改變植物生物量及生態系統對氮的長期固持能力。在自然條件下，連續的大氣氮沉降會不斷補充冠層氮庫，或導致冠層碳吸收持續增加。
  • 地理資源所揭示青藏高寒草地土壤有機質組分空間格局
    地理資源所揭示青藏高寒草地土壤有機質組分空間格局及其分解過程對溫度變化的響應機制 2017-11-06 地理科學與資源研究所 據預測，青藏高原升溫遠高於其它地區，科學評估氣候變暖對高寒草地土壤碳貯量的影響及其過程機理，受到政府和公眾的廣泛關注。中國科學院地理科學與資源研究所研究員何念鵬、溫學發及其團隊，依託當雄生態站的模擬增溫實驗、垂直樣帶和橫跨東西水平樣帶，採用原位控制實驗+樣帶調查+室內培養的技術體系，從土壤有機質組分、結構及其溫度敏感性相結合的角度，探討了溫度升高對青藏高寒草地土壤碳貯量及其穩定性的影響及其機理。
  • 中國科學家成功鑑定水稻氮高效基因 助力農業綠色發展
    記者7日從中國科學院遺傳與發育生物學研究所(中科院遺傳發育所)獲悉，該所儲成才研究團隊通過對過去100年間收集於全球不同地理區域52個國家及地區的110份早期水稻農家種在不同氮肥條件下進行全面的農藝性狀鑑定，發現水稻分櫱(分枝)氮響應能力與氮肥利用效率變異間存在高度關聯。
  • 植物所揭示氮富集下植物功能性狀對高寒草地生產力的調控機制
    植物所揭示氮富集下植物功能性狀對高寒草地生產力的調控機制 2019-04-15 植物研究所 然而，目前仍缺乏氮富集背景下植物功能性狀調控草地生產力的實驗證據。　　中國科學院植物研究所楊元合研究組依託在青藏高原高寒草原建立的長期氮添加實驗平臺，揭示了氮富集下植物功能性狀與生態系統生產力以及水分、光照和磷元素等資源的利用效率之間的關聯。
  • 地理資源所揭示中國陸地生態系統生物能值時空動態分布規律
    然而，目前中國的生物質能產業仍強烈依賴於傳統生物質能原料的供應，這嚴重阻礙了中國生物質能產業的發展。　　中國生物能值儲量、時空格局及可應用潛力如何？其區域分布特徵與當前社會區域發展是否一致？當前，這些基本問題仍不清楚，很大程度限制了中國生物質能的發展和應用潛力。
  • 中國西南野生生物種質資源庫 為植物建造「諾亞方舟」
    中國西南野生生物種質資源庫位於昆明市盤龍區城郊，佔地面積並不大，看起來不起眼。然而，這裡被稱為中國植物的「諾亞方舟」。中國西南野生生物種質資源庫主任李德銖說。雲南野生稻有過記載的分布點曾達26個，如今僅剩兩個；金鐵鎖作為雲南白藥三種主要成分之一，在金沙江地區曾經常見，由於藥農的過度採集，如今瀕危；紅豆杉樹皮中提取的紫杉醇是治療乳腺癌的最好藥物之一，雲南野生紅豆杉曾佔全國總數的55%，如今也瀕危。保存種質資源，並非保護一個物種那麼簡單。
  • 肥料的種類 性質與作用機理_化肥綜合_中國化肥網
    在自然植物群落生態系統的物質循環中，除了無機養分外，生物分泌排洩和有機質分解的有機養分也進入植物體，它們包括可溶性糖、胺基酸、核酸及其降解物、酶、維生素和內源激素等。如細菌能產生IAA、GA、CTK和各種酶。
  • 它和普通化肥有什麼區別?
    植物光合作用將太陽能轉化成蛋白、脂肪、澱粉等生物質能儲存起來，提供給包括人類在內的所有動物生命過程需要的能量，沒有碳地球上就沒有多彩多姿的生命現象。碳元素的神奇性源於其特殊的原子結構。碳原子是唯一可以與另一個碳原子氫、氧、氮、磷、氯、氟原子及構成共價鍵的原子，因此不僅使碳鏈無限延長，而且結構多樣，不同結構物的有序排列組合構成生命體的複雜性和生物多樣性。
  • 化肥導致"氮汙染"?這種玉米能從空氣中自給自足
    地球所有生物都需要氮，例如：它們需要氮構造蛋白質，使生物體能夠正常生長。雖然大氣中78%是氮，但是動物和大多數植物都無法獲得。美國加利福尼亞州大學戴維斯分校植物生物學家艾倫·本奈特(Alan Bennett)說：「這是因為我們空氣中的氮是由兩個緊密結合在一起氮原子構成，這需要大量的能量才能進行分解。」
  • 科學網—替代氮肥:生物固氮有了路線圖
    生物技術所供圖   ■本報記者 李晨 我國是世界上最大的氮肥生產和使用國，化肥過度使用已成為我國保障糧食安全和生態安全的重大障礙。氮肥增產空間越來越小，傳統農業難以為繼，尋求新的替代氮肥的技術途徑已刻不容緩。
  • 有機肥與生物菌肥到底有什麼區別?_化肥綜合_中國化肥網
    有機肥主要來源於植物和(或)動物施於土壤以提供植物營養為其主要功能的含碳物料.經生物物質、動植物廢棄物、植物殘體加工而來，消除了其中的有毒有害物質，富含大量有益物質， 　　它包括：多種有機物質、肽類以及包括氮、磷、鉀在內的豐富的營養元素。
  • 研究揭示植物葉片氮吸收對生態系統碳氮循環影響
    人類活動導致大量活性氮通過大氣沉降進入生態系統，顯著改變陸地生態系統的生物地球化學循環過程。在森林生態系統中，40%~80%的沉降氮在到達林下土壤之前已被森林冠層截留，部分被截留的氮可直接被冠層吸收。目前，研究多從增加土壤氮供應的角度關注大氣氮沉降產生的影響，對森林冠層氮截留過程的認識不足。
  • 替代氮肥:生物固氮有了路線圖—新聞—科學網
    生物固氮在農業生產中應用潛力巨大      生物技術所供圖 我國是世界上最大的氮肥生產和使用國，化肥過度使用已成為我國保障糧食安全和生態安全的重大障礙。氮肥增產空間越來越小，傳統農業難以為繼，尋求新的替代氮肥的技術途徑已刻不容緩。 近日，中國農業科學院啟動高效固氮聯合攻關重大科研任務，力圖創建高效人工固氮產品，為我國農業高質量綠色發展提供前沿理論與技術支撐。 一個世界性農業科技難題 生物固氮能夠為作物提供生長所需的氮素。
  • 地理資源所揭示中國大氣氮沉降的轉型變化新趨勢
    中國作為全球最大的發展中國家，也被確認為全球氮沉降最嚴重的區域之一，人們預測中國的氮沉降可能會在較長時間內持續而且快速地增長，並且人們也基於這種預測來開展氮沉降生態環境效應試驗研究、環境質量狀態評估及環境治理政策研究。
  • 植物所合作揭示活化石銀杏的種群進化歷史
    野生種群分布在中國哪些地方？二是銀杏是如何倖存下來？其進化潛力如何？　　中國科學院植物研究所葛頌團隊2016年首次與浙江大學傅承新-趙雲鵬團隊、華大基因研究院三方合作聯合發表了銀杏基因組草圖。此次三個團隊再次合作，通過對全球採樣的545個銀杏基因組重測序揭示了活化石銀杏種群進化歷史、避難所及進化潛力。
  • 研究揭示森林演替驅動生物固氮及其關鍵機制
    其一，演替初期或中期土壤養分（尤其是氮）貧瘠，固氮植物和固氮微生物在生態系統中佔有優勢地位；但演替過程土壤氮逐漸累積增加，因此演替後期生物固氮已不具有競爭優勢，固氮速率降低或者終止。其二，磷是參與固氮反應的重要能源物質（ATP）和固氮生物生長的重要養分，隨著演替過程土壤磷的消耗，演替後期生物固氮受磷的限制。
  • 科學看待化肥 勿讓化肥「背鍋」—新聞—科學網
    土壤學家、肥料專家，包括農業部，都言之確鑿地證實化肥對作物增產發揮了重要作用。但近幾年來，卻出現了化肥造成土壤板結、酸化、汙染等抹黑化肥的不少言論，部分有機農業追捧者散布「中國農業有機肥必將完全替代化肥」的言論，引導公眾牴觸化學肥料。
  • 南京農業大學資環學院研究團隊揭示菌根共生介導的植物氮素轉運途徑
    菌根真菌是土壤中一類古老的有益真菌，能夠與地球上90%以上的陸地植物的根系形成「菌根」互惠共生體，促進植物對土壤中水分和養分的吸收利用，並提高植物抵禦生物和非生物脅迫的能力。因此，研究菌根共生不僅可以揭示植物對環境適應的演化機制，而且對於提高資源利用效率，減少化肥施用，保護生態環境和促進農業可持續發展具有重要的意義。