单季稻养分利用的TechnoGIN模型分析——以浦江县单季稻为例

以单季稻为研究对象,建立单季稻土地利用单元,从区域范围利用TechnoGIN模型对浦江县单季稻土地利用类型N的变化进行测算和分析,结论如下:1)根据模型计算,若采用精细养分管理技术(TEF),可比目前减少23%～50%的N投入、25%～48%N淋溶和41%～59%N大气挥发损失,同时N的表观回收率由0.2提高到0.3;若采用改善养分管理技术(TBF),与现实技术(TAC)相比N的投入可减少40%～60%,N的淋溶可减少32%～60%,大气挥发损失量可减少54%～73%,同时N的表观回收率可达到0.42;而这些数据与经典试验,特别是与精细养分管理金华试验区多年的田间试验和农户试验十分一致;2)模型也可计算实现不同技术水平,单季稻所应投入的各种养分种类和数量,TAC技术水平下产生的结果与调查结果完全一致。因此可以说TechnoGIN是区域评判N肥利用效率的一个良好工具,其测算结果和采用的新技术,对指导单季稻作物的种植具有十分重要的指导意义。     

太湖流域农田肥料投入与养分平衡状况分析

通过对太湖流域9个县市的700多份实地作物施肥情况调查,并结合相关统计资料,综合分析了太湖流域目前农田肥料投入以及氮、磷养分的平衡(盈亏)状况,重点进行了大田作物和蔬菜等经济作物氮、磷肥料投入量、养分平衡状况以及有机肥和化肥投入比较。分析结果表明,蔬菜等经济作物的养分投入和盈余状况整体上均高于粮食、油料作物,而大宗粮食、油料作物的周年养分投入支出基本平衡。蔬菜播种面积尽管只占到所统计4类作物总播种面积的30%,但是其施磷量却达总施磷量的50%以上,而磷素是造成我国水体富营养化的关键因素之一,加之目前经济作物的种植面积日益扩大,对水环境的影响不容忽视。     

京郊乡村有机废弃物资源及养分供需关系时空分异特征

为准确掌握不同地区、不同阶段农业农村有机废弃物资源及还田情况,探明作物养分供需关系的动态变化,该研究以北京郊区为研究区域,基于统计年鉴和文献资料,估算2010—2019年京郊秸秆、尾菜、林果枝条、畜禽粪污和厨余垃圾资源总量和还田量,根据作物需求和有机养分当季释放率,量化养分供给与需求的时空差异。结果表明,京郊有机废弃物及其养分量10 a间持续下降,2010年分别为1.30×10⁷、2.18×10⁵ t,至2019年分别下降了62.3%和71.8%。有机废弃物资源空间分布呈动态变化,2010年大兴区有机废弃物资源最多,2019年平谷有机废弃物资源最多。京郊乡村有机废弃物还田利用重点分布在东南部,各区有机废弃物还田养分量10a间持续降低,2019年较2010年减少53.5%～86.6%。在50%化肥配施条件下,有机废弃物有效养分供给与作物需求的匹配程度呈交错变化趋势,2010—2015年昌平、房山等区的废弃物养分过剩情况加剧,而2019年怀柔、密云等地出现养分亏缺;从养分类型看,门头沟氮、钾养分超载最严重,昌平区磷量过载严重。建议养分过剩区应结合...     

苏南地区农田养分循环特征及平衡调控途径

从宏观计算和田间模拟试验两文献分析了江苏南部农田养分循环和平衡特征的变化趋势，农田养分投入结构由有机养分为主转向以无机养分为主，农田养分内循环变弱，农田养分平衡Ｎ素由亏损转变过剩，Ｐ由亏损转为持衡，但Ｋ素亏缺愈加严重。指出增加Ｐ、Ｋ肥投入，适当控制Ｎ肥投入，在机械化条件下增加有机肥的投入是合理调控该地区农田养分的平衡的重要途径。     

苏南地区农田养分循环特征及平衡调控途径

从宏观计算和田间模拟试验两方面分析了江苏南部农田养分循环和平衡特征的变化趋势，农田养分投入结构由有机养分为主转向以无机养分为主，农田养分内循环变弱，农田养分平衡N素由亏损转为过剩，P由亏损转为持衡，但K素亏缺愈加严重。指出增加P、K肥投入，适当控制N肥投入，在机械化条件下增加有机肥的投入是合理调控该地区农田养分平衡的重要途径。     

氮、磷营养过量对土壤养分及黄瓜营养吸收的影响初探

采用土壤培养试验研究土壤氮、磷单个养分分别过量的条件下,土壤养分状况的改变以及黄瓜植株养分吸收的变化。结果表明,土壤氮素过剩使土壤交换性K、Ca、Mg含量增加6%左右,水溶性K、Ca、Mg含量成倍增加,易于形成土壤盐类障碍。土壤磷素过剩反而导致土壤交换性K、Ca含量下降,尤其是以交换性Ca下降为多,水溶性K、Ca、Mg含量减少50%左右。土壤氮素过剩抑制了黄瓜磷的吸收;相反,土壤磷素过剩时,氮吸收受抑。土壤氮、磷营养过剩在高量下均对黄瓜植株K、Ca、Mg的吸收表现出抑制作用。     

海南农田养分平衡状况及环境风险评价

  【目的】  海南是我国区域经济作物种植面积占比最高的省。以海南主要农作物为对象,研究海南农田养分投入强度和作物养分平衡状况,从活性氮损失、温室气体排放和水体富营养化等方面评价施肥引起的环境风险。  【方法】  根据《海南统计年鉴》中的农作物种植结构,将海南省农作物分为粮食、蔬菜、水果和其他经济作物4类。采用随机抽样方法进行大样本农户问卷调研,共获取1199个有效样本。通过统计分析定量了海南岛主要农作物和各市县养分投入强度,化肥、有机肥施用结构,计算海南岛典型农作物体系水稻–辣椒轮作、香蕉和菠萝的氮磷养分平衡;采用相应环境模型,定量评价由于施肥带来的活性氮损失、温室气体排放以及富营养化效应等环境影响。  【结果】  目前海南主要作物化肥N、P₂O₅、K₂O养分的平均投入分别为261、206、225 kg/hm2,分别高出全国平均水平10%、101%、148%,其中蔬菜磷和钾养分投入量分别高出全国平均水平164%和138%。全海南省各市县相比,沿海市县化肥养分施用强度高于中部市县,以昌江、海口的氮磷钾养分投入量大,高于投入最低的白沙、琼中等市县1.0～2.2倍。单质化肥以尿素、过磷酸钙和氯化钾为主,复合肥主要为N–P₂O₅–K₂O 15–15–15型。有机肥占总养分投入比例较低,粮食、蔬菜和水果的有机氮投入量分别为粮食、蔬菜和水果类作物总氮投入量的4%、20%和12%,低于全国平均水平。水稻–辣椒轮作、香蕉、菠萝种植体系的氮素单季盈余分别为N 520、675和668 kg/hm2,磷素单季盈余分别为P 217、277 和228 kg/hm2,香蕉和菠萝种植体系氮素盈余是环境安全阈值的8倍以上。3个作物体系中,菠萝生产的单位面积活性氮损失、单位面积温室气体排放和富营养化效应最高,分别达到N 201 kg/hm2、CO₂-eq 13112 kg/hm2和PO₄-eq 121 kg/hm2。活性氮损失的4个途径中,贡献最大的是施用环节,硝酸盐淋洗高达85%,其次是氨挥发、氧化亚氮排放和肥料生产运输阶段产生的活性氮损失。肥料生产运输过程产生的温室气体排放与施用阶段相当。肥料施用阶段排放带来的单位面积富营养化潜值大于生产阶段,氮肥和磷肥施用对富营养化效应的贡献度分别为62.5%和35.7%。  【结论】  海南省农业生产中经济作物占比高,养分投入强度大,磷、钾施用过量问题尤为突出,有机肥施用占比低,养分总体盈余高。由于经济作物多分布于沿海市县,沿海地区的养分盈余大于中部。养分施用阶段带来的环境风险远大于生产阶段。硝酸盐淋洗是活性氮损失的主要形式,氮肥和磷肥是水体富营养化的主要贡献者。菠萝生产体系的环境风险最高,其养分管理模式亟需优化。     

荒漠绿洲农业生态系统养分平衡与调控

通过研究新疆绿洲农业生态系统历年养分平衡演变情况发现，N盈余为-26.9%～+27.2%，P₂O₅盈余为188.1%，K₂O则亏缺，新绿洲化肥投入已占养分总投入的74.9%，有机养分投入逐年减少。提出了养分良性循环指数(M_N)概念，当前新绿洲M_N只有0.128。阐述了人为调控模式施肥制度，其M_N可达到0.581，有机氮再循环系数H接近1。为了培肥地力，模式养分平衡要求N盈余在40%以上，以实现绿洲农业生态系统养分良性循环。     

浙江省浦江县作物营养因子产生及效应分析

介绍如何使用TechnoGIN计算浙江省浦江县作物营养因子的方法,通过对这些因子进行分析知道,按目前农业水平,要实现对应的产量目标,投入同样的营养,同一作物在不同土地单元营养过剩量并不相同;同一土地单元不同作物营养过剩量也各不相同,经济作物比粮食作物的营养过剩相对较大,而旱作作物则表现为营养不足。不同作物不同土地利用类型的淋溶和气化量也可以使用TechnoGIN计算。因此可以说TechnoGIN是用来计算农业营养得失的一个有效的工具。它的结果对指导农业生产和进行环境保护有一定的参考价值。     

25年来种植业结构调整驱动的县域养分平衡状况的变化——以山东惠民县为例

本文以山东省惠民县为例,采用1984年全国第二次土壤普查和2004年土壤调查的实测数据以及历年农户调查结果和统计数据,系统分析了过去25年来惠民县种植业结构调整对该县养分平衡和土壤养分特征的影响。结果表明,惠民县种植业结构由以粮棉为主演变为以棉粮菜为主;该县的养分平衡状况为氮盈余6089～19405t,磷盈余259～7001t,钾亏缺2532～6712t;该县土壤有机质含量、全氮含量、速效磷含量分别增加了57%、22%、303%,速效钾含量则降低了6%。种植业结构的改变影响了农田氮、磷、钾养分的投入,进而影响到整个县域的养分收支平衡和土壤的养分含量,因此如何合理进行作物种植布局并优化不同种植体系的施肥技术将成为今后区域农业生产优质高效的主要方向。     

运用目标取向法建立农地资源利用区块模式探讨

以浙江省浦江县为研究区,设定目标指导思想,结合现有的资源条件和未来可能实现的技术手段,对浦江县的农地资源利用进行优化。运用目标取向法,以浦江县现状农地资源利用为基础,GIS为工具,建立11个土地单元和23个土地利用类型;在利用TechnoGIN计算各种土地利用类型在不同土地单元投入产出结果的基础上,参照传统的种植方式,设置浦江县农地资源利用区块模式。     

四川省番茄养分管理技术现状与评价

在农户抽样调查数据的基础上,分析了2008年四川省番茄养分管理现状。调查结果表明,四川省番茄养分管理存在许多不合理之处,氮素施用普遍偏高,全省平均用量269.1kghm-2,有67.3%的农户氮素施用过量,仅有25.5%的农户施氮合理。磷素、钾素投入量严重不足,全省磷、钾养分平均投入量分别为164.5kghm-2和123.3kghm-2,49.1%的农户磷素施用偏低,65.5%的农户钾素施用不足。肥料品种结构、施肥方法及施肥量确定依据不合理。52.4%～80.0%的农户采用肥料穴施,8.5%～74.4%的农户仍按照习惯确定施肥量。四川省今后提高养分效率、减少化肥污染需要重点解决这些问题。     

有机无机复混肥优化化肥养分利用的效应与机理研究Ⅰ. 有机物料与尿素复混对玉米产量及肥料养分吸收利用的影响

本研究采用团粒法工艺,利用味精厂制糖形成的糖渣（A）作为有机原料,与尿素复混制成有机无机复混氮肥,运用土柱栽培试验研究等尿素氮投入条件下（设置低、中、高3个施氮水平）不同有机无机比例的有机无机复混氮肥对玉米产量和养分吸收利用的影响。主要结果为, 1）低氮、中氮和高氮水平下,有机无机复混氮肥处理平均玉米子粒产量比单施尿素处理的分别提高12.4%、4.8%和5.4%;低氮、中氮和高氮水平下,有机无机复混氮肥比对应的有机物料处理的增产幅度均大于尿素处理比对应的不施氮肥（CK）处理的增产幅度,有机物料与尿素复混,明显提高了尿素的增产效果。2）有机物料与化学氮肥复混具有优化化学肥料养分利用和提高化肥利用率的效果。低氮、中氮和高氮水平下,有机无机复混氮肥处理玉米植株氮素吸收量比尿素处理的分别提高29.0%、21.6%和18.9%;低氮、中氮和高氮水平下,有机无机复混氮肥处理化肥氮（尿素N）的表观利用率比尿素处理（尿素N）的氮肥表观利用率分别提高了33.5、11.6和13.0个百分点。     

沙壤土包膜尿素释放期与小麦适宜施用方式研究

【目的】在保水保肥性差、 氮素淋溶损失严重的姜堰高砂土地区,采用新型水基反应成膜技术的包膜尿素,研究可提高小麦产量以及氮肥利用率的肥料品种和施肥方法。【方法】本研究采用30、 60、 90 d三种控释期包膜尿素(PCU30、 PCU60、 PCU90)并各设置三种施肥方式处理: 播种行下方12 cm处一次基施、 播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施、 播种行侧方10 cm深5 cm处一次基施(T1、 T2、 T3)。小麦成熟期测定各小麦秸秆和籽粒产量与干物质分配,测定氮素吸收量。【结果】三种包膜尿素中,施用PCU60增产效果最好,其侧施处理优于种下深施,其中T2处理的小麦产量最高,为8661 kg/hm2,比当地习惯施肥增产6.5%。PCU60 T2处理的氮肥利用率为53.7%,较习惯施肥提高17.3%,差异显著。PCU90各处理较习惯施肥均减产且收获期土壤硝态氮残留量高,不适合当地使用。【结论】在砂土基质下,PCU60在播种行侧方3 cm深5 cm处一次基施可替代尿素分次施用,降低劳动成本。     

安徽省作物养分供需分析及化肥减施潜力研究

有机-无机相结合的农田养分管理模式是现阶段中国发展绿色农业的必由之路,因而开展有机、无机养分和作物养分需求的比较研究对促进养分资源的合理分配和施用具有重要的参考价值。本文采用文献调查和统计分析的方法,评估了安徽省16市2010—2016年主要有机肥(包括秸秆、粪便、绿肥和饼肥)的养分资源,明晰了安徽省农业生产中有机、无机养分投入现状,并根据农业种植结构开展了有机、无机养分和作物养分需求的差异和关系研究,最后探索了安徽省的化肥减施潜力。结果表明:安徽省2010—2016年平均有机肥养分资源为287.70万t,N、P_2O_5和K_2O分别为104.49万t、39.60万t和143.61万t,可基本满足作物的养分需求;但有机肥的当季利用率低,N、P_2O_5和K_2O的当季利用率分别为21.44%、19.91%和52.61%,有机肥N、P_2O_5和K_2O实际还田量仅占作物养分需求的20.74%、25.38%和63.61%,占农田养分总投入的比重分别为11.87%、10.27%和51.35%。全省N、P_2O_5、K_2O养分实际投入量(包括有机肥和化肥)是作物养分需求的1.75倍、2.47倍和1.24倍,有7个市的N和13个市的P_2O_5养分施用量超过作物需求的2倍,存在较高的环境污染风险。通过控制农业总养分输入,安徽省的化肥减施潜力为35.12%,N、P_2O和K_2O的减施潜力分别为21.28%、23.97%和78.61%。提高有机肥的当季利用率和发展冬季绿肥资源可进一步促进化肥减施。本研究可为安徽省化肥零增长和农牧业的绿色可持续发展提供数据参考。     

有机无机复混肥优化化肥养分利用的效应与机理研究? II 有机物料与磷肥复混对玉米产量及肥料养分吸收利用的影响

本研究采用团粒法工艺,利用味精厂玉米淀粉制糖形成的糖渣（A）作为有机原料,与磷酸一铵复混制成有机无机复混磷肥,运用土柱栽培试验研究等磷（设置低、中、高3个施磷水平）投入条件下不同有机无机比例的有机无机复混磷肥对玉米产量和磷素吸收利用的影响。主要结果为, 1）低、中、高磷水平下有机无机复混磷肥单株玉米籽粒产量平均比化肥磷（P）处理分别提高19.14 %、11.29 %和37.83 %。低磷、中磷和高磷水平下,有机无机复混磷肥比对应有机物料处理的增产幅度大于化肥磷（P）处理比对应的不施磷肥CK处理的增产幅度,有机物料与化学磷肥复混,明显提高了化学磷肥的增产效果。2）无论是施用化学磷肥还是有机无机复混磷肥,玉米植株的含磷量大都在一定程度上低于不施磷肥的CK处理,可能是施用磷肥大幅度增产引起的稀释效应所致;但施用磷肥处理的植株吸磷量却明显高于不施磷肥的CK处理。3）有机物料与化学磷肥复混具有优化化肥养分利用和提高化学磷肥利用率的效果。低磷、中磷和高磷水平下,有机无机复混磷肥处理平均玉米植株吸磷量比化肥磷（P）处理分别提高12.58 %、2.82 %和33.42%;低磷、中磷和高磷水平下,有机无机复混磷肥处理平均其化肥磷的表观利用率分别比化肥磷处理提高了14.85、1.22和16.04个百分点。     

保障我国粮食安全的肥料问题

肥料在保障我国粮食安全中起着不可替代的支撑作用,同时化肥养分利用率低又产生了对环境的不良影响。因此用好肥料资源、提高肥料利用效率是关系到国家粮食安全和环境质量的重大科技问题。本文实事求是地分析了我国人多、地少、耕地质量差、农田生态环境脆弱的基本国情和肥料领域面临的严重挑战;对国家种植业发展对肥料的需求,有机养分和化肥利用现状和问题、农田中化学氮肥的损失及其对环境的影响等问题进行了较为全面地综述;提出了区域用量控制与田块微调相结合的推荐施肥的理念和技术路线;形成和发展了适合分散经营和规模经营的分区养分管理和精准施肥技术体系;同时对新型肥料和有机养分资源在我国研究应用的现状和存在的问题进行了分析评述。在此基础上,提出了提高耕地综合生产能力、依靠科技进步高效利用肥料资源、按照增产潜力做好施肥区域布局等技术政策,建议针对肥料科学技术的发展形成稳定的政策支持和保障。     

坡耕地不同水土保持措施下的养分平衡和土壤肥力变化

在贵州省罗甸县坡耕地上布置长期定位试验 ,研究几种水土保持措施对作物产量和土壤肥力变化的影响。9年的测试结果表明 ,在旱坡耕地上 ,水土流失是造成坡地地力下降、养分损失 ,的主要原因。未采用水土保持措施的坡地种植 ,因水土流失产生的全氮、全磷、有效钾损失 ,分别占总养分消耗量的 5 3.0 % ,6 7.6 %和 19.0 % ,相当于施入土壤的氮素化肥 ,施入的有机和无机磷素 ,有机质的损失与施入的有机肥中有机质含量相当 ,土壤全氮、有机质和有效钾含量趋于下降 ,全磷维持在较低的水平。采取水土保持措施后 ,这些土壤养分可维持平衡或在土壤中逐步积累 ,试验中的植物篱水保处理 ,9年玉米产量平均增产 8.6 % ,并趋于逐年上升。长期的试验证明 ,采用适宜的水土保持措施可提高地力 ,增加产量 ,实现坡耕地的可持续利用     

含钙镁辣椒配方肥对辣椒生产及品质的影响

当前西南黄壤地区辣椒生产中,大量元素肥料配比不合理,钙、镁肥料投入不足是限制辣椒提质增效的重要因素。基于辣椒的养分需求规律设计了辣椒配方肥,并在此基础上添加钙镁形成含钙镁辣椒配方肥。同时在重庆石柱和贵州锦屏分别进行田间试验,研究含钙镁辣椒配方肥对辣椒产量、植株干物质累积量、钾钙镁养分平衡、氮磷肥偏生产力、品质及经济效益的影响。结果表明:与普通复合肥处理相比,配方肥的施用能显著提高磷肥偏生产力,两试验点平均提高63.7%;含钙镁普通复合肥和含钙镁配方肥的处理辣椒干物质累积量和产量显著增加了41.8%和44.3%,并提高了农户经济效益;同时促进了辣椒植株钾、钙、镁养分向可食用部分的转移,分别提高果实维生素C含量35.7%和29.7%。施用含钙镁普通复合肥和含钙镁辣椒配方肥分别较普通复合肥提高了氮肥偏生产力30.5%和37.3%,提高磷肥偏生产力30.5%和117.9%,同时增加土壤钙镁盈余。综上,在西南黄壤辣椒种植区,施用含钙镁辣椒配方肥能显著提高辣椒的产量和品质,增加农户收益,同时有效提高氮和磷肥偏生产力。