四川省化肥面源污染环境风险评估及趋势模拟

系统评估农业化肥过量施用对生态环境的潜在风险危害,可为制定下一阶段农业面源污染防治工作提供决策参考。本文基于2000—2015年化肥施用量和耕地面积等数据,采用化肥施用环境风险评价模型,探讨了四川省化肥施用及环境风险的时空变化特征;通过设置延续现状和政策干预两种情景,模拟了四川省2016—2018年执行化肥施用零增长行动期间的化肥施用环境风险变化趋势。结果表明:四川省化肥施用总量在2000—2015年间整体呈增加态势,2015年四川省化肥施用强度为376.63 kg?hm~(-2),超过了中国生态市建设的化肥施用强度250 kg?hm~(-2)的生态标准。四川省2015年化肥施用的环境总风险指数为0.69,处于中等风险程度;氮、磷、钾肥施用的环境风险指数分别为0.69、0.72和0.46。钾肥施用的环境风险处于安全状态;氮肥和磷肥的环境风险区域集中在成都平原经济区、川南经济区和川东北经济区,呈现中等风险程度并有成片聚集特征。延续现状情景下,四川各地区化肥施用环境总风险指数处于0.48~0.69,存在不同程度增加。与延续现状情景相比,四川在完成化肥施用零增长行动的任务规划前提下,2016—2018年政策干预情景的化肥施用环境总风险呈现下降趋势。以关键时间点2018年来看,川东北经济区化肥施用环境总风险下降最明显,较2015年执行化肥零增长时下降4.24%。但四川省多数地区仍存在不同程度的化肥施用环境污染风险,当地生态环境具有明显压力。建议省级部门加强对成都平原经济区和川东北经济区的化肥面源污染监测,根据各地区差异特征制定不同施肥方案,协调粮食增产和生态保护间的关系。     

中国粮食主产区化肥施用时空特征及生态经济合理性分析

研究粮食主产区化肥施用状况能够为化肥减量增效、防治化肥损失引起的面源污染、保障国家粮食安全提供决策参考。该研究在分析中国粮食主产区化肥施用强度的时空变化特征的基础上,根据大田粮食作物对氮磷钾的养分要求,提出化肥施用生态经济合理性评价方法,并对中国粮食主产区化肥施用生态经济合理性进行评价。研究表明:从1993到2017年,中国粮食主产区化肥施用强度从205.5 kg/hm~2增加到319.9 kg/hm~2,其中氮、磷、钾化肥的施用强度分别从133.8、48.0、23.7 kg/hm~2增加到162.6、84.2、73.2 kg/hm~2;总化肥及氮、磷、钾化肥施用生态经济适宜量分别从217.4、108.7、54.4、54.4 kg/hm~2增加到300.6、150.3、75.2、75.2 kg/hm~2;氮肥施用强度在1993年已经超过了其生态经济适宜量,磷肥从2001年开始超过了其生态经济适宜量,钾肥在2009年后逼近其生态经济适宜量;1993-2007年间,河南、山东、江苏一直是高强度施肥省份,其他次高强度施肥的省份由高强度施肥省份逐步向周围扩散。2017年,河南为化肥施用生态经济不合理区,化肥施用明显过量;河北、江苏、安徽、山东和湖北则属于经济合理生态不合理区,化肥施用有所过量;湖南、吉林、辽宁和内蒙古施肥适当,属于施肥生态经济合理区;黑龙江、四川和江西为施肥生态合理经济不合理区,化肥施用不足。因此,中国粮食主产区化肥施用强度及生态经济合理性差异较大,总体施肥过量,部分地区存在施肥不足的情况。节肥增效、防治农业面源污染要坚持分类指导、因地减量的原则,完善配方测土施肥政策和技术手段,大力推进信息技术和有机肥利用,走有机无机肥相结合道路。     

洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险及脱钩效应

[目的]推动实现农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩,为有效治理耕地面源污染和耕地可持续利用提供理论支持。[方法]基于生态环境风险评价模型,从县域尺度评价洞庭湖平原各地区化肥面源污染生态环境风险程度,采用非参数核密度估计洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险区域差异,进而采用脱钩模型进一步分析了洞庭湖平原农业经济增长与耕地化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系。[结果](1) 2009—2019年洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险指数呈现先升后降的趋势,化肥面源污染生态环境风险指数先由2009年的0.749升至2014年的0.762,然后降至2019年的0.732,经历了由中度风险转为高度风险,后又降为中度风险的过程;中部地区污染更严重;(2)化肥面源污染生态环境风险区域差异明显,呈现两极分散化集聚特征,内部差距先扩大后缩小;(3)洞庭湖平原农业经济增长与化肥面源污染生态环境风险的脱钩关系呈现出明显的阶段性特征：第一阶段为波动期(2009—2013年),第二阶段为强脱钩期(2014—2019年)。[结论]在面源污染治理工作的推进下,洞庭湖平原化肥面源污染生态环境风险经历了先上升后下降的...     

基于GIS的福建农田氮磷地表径流流失与污染风险评估

为了掌握福建省农田氮磷地表径流流失特征,以福建省的9个地级市为研究边界,通过对其辖区1985—2016年间农田氮、磷化肥施用量的调查,计算农田化肥氮磷的地表径流流失量,并在耦合农田化肥地表径流流失量、降雨和河网密度3个因素的基础上,分析福建省各地级行政区域农田化肥氮磷的污染风险等级,应用地理信息系统(GIS)分析其氮、磷污染的空间分布。结果表明:32年间福建省化肥施用量由4.911×105 t增加到1.239×106t,年均增长3.03%;漳州市氮肥和磷肥的施用强度最大,分别达880.40 kg×hm~(-2)和429.21 kg×hm~(-2);氮磷地表流失量较高的区域主要集中在漳州市,其氮、磷地表流失强度分别达8.71kg×hm~(-2)和1.99kg×hm~(-2)。从氮、磷污染风险等级看,南平市氮、磷肥的流失风险值均最高,分别达63.19%和63.37%,属于高氮磷污染风险区域;厦门市氮、磷肥的流失风险值均最低,分别为0.53%和0.53%,属于低污染风险区域;其他市处于两者之间。可见,漳州市农业发展中应注重氮、磷肥的减量化;南平市则注重对农田氮、磷地表径流流失的风险防范;全省应加大力度发展生态农业,以助力福建省生态文明先行示范区、生态文明试验区的建设。     

三峡库区农业面源污染风险评估及治理清单

针对三峡库区农业面源污染风险评估指标体系不完善、个别指标计算时基础数据获取难度大的问题，该研究充分考虑农业面源污染产生、形成及调控全过程因素，构建了基于层次分析法的三峡库区面源污染风险评价指标体系，以更易获取的数据为基础参数、应用韦伯-费希纳定律克服个别风险指标过大的问题，给定了三峡库区面源污染风险评估指标计算方法，评估了三峡库区农业面源污染风险，并提出了三峡库区县域单元的纵向和横向污染治理清单。研究结果表明，三峡库区各县域农业面源污染总体处于中风险，库区内湖北省夷陵区、重庆市南岸区风险值最高，其次是重庆市大渡口区、沙坪坝区等市辖区、巫溪县以及湖北省兴山县和秭归区，之后是开州区、万州区、丰都县、云阳县等区域；化肥强度指数、畜禽养殖强度指数、降雨侵蚀指数、环保投资指数是三峡库区农业面源污染风险的主要影响指标；三峡库区各县域化肥强度指数以及畜禽养殖强度指数风险值之和占总压力指数风险值的比例平均为79%，巫溪县、巴东县、巫山县甚至达到90%；重庆市南岸区、大渡口区以及湖北省各县域化肥施用强度较高，建议开展茶果树施肥技术提升，畜禽养殖强度相对较大的区域主要集中在重庆市云阳县、开州区、巫溪县、巫山县以及湖北省各县区，建议更多开展猪和羊畜禽废污处理能力提升，此外还应加大环保投入以及合理调整种植结构；从纵向管控来看，三峡库区农业面源污染治理应以南岸区和夷陵区为优先管控区域，河流水质优先治理区域为大渡口区、九龙坡区以及湖北省的各县区，从横向管控来看，大部分县域的主要污染防控因素为化肥减量和畜禽养殖治理，其中三峡库区上游和下游地区应当更多关注化肥减量，中游则更多关注畜禽养殖的污染防控，该研究成果可为三峡库区农业面源污染政策制定提供有力参考。     

蚌埠市区土壤重金属积累特征及生态风险评价

为了解蚌埠市区土壤重金属污染状况,利用原子发射光谱法(ICP-AES)测定了其重金属含量,并依次采用了单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和Hakanson潜在生态风险指数法对其污染程度和潜在风险性进行了评价。结果表明,蚌埠市区土壤中重金属Zn、Cu、Pb、Cd、Mn和Cr的平均含量依次为90.61 mg kg-1、24.69 mg kg-1、37.27 mg kg-1、0.37 mg kg-1、323.45mg kg-1、22.71 mg kg-1,在安徽省各城市中处于中等偏下水平。单因子污染指数法评价结果表明,Cd为重度污染;Zn、Pb、Cu为轻度污染;Mn和Cr为安全等级。综合污染指数法评价结果表明,工业区和交通区土壤重金属为重度污染,商业区、居民区和文教区为中度污染,公园绿地为轻微污染。潜在生态风险指数法评价结果表明,Cd元素为强生态风险程度;Pb、Cu、Zn、Cr和Mn均为轻微生态风险。工业区和交通区为中等生态风险;商业区、居民区、文教区和公园绿地为轻微生态风险。在去除Cd元素以后,各功能区均处于轻微生态风险水平。总的来说,蚌埠市区土壤除了存在Cd的强生态风险外,其它各重金属生态环境较好。     

采用氮和水管理措施改善水质

在地下水所受到的污染中,硝酸盐污染最为严重。许多地区地下水硝酸盐浓度都高于美国环保署制定的最大允许污染物含量(MCL)10mg/L。如内布拉斯加州的Platte峡谷,井水硝酸盐浓度多为MCL的3~4倍。该地区的硝态氮问题是由于过量施用氮肥和灌溉引起的。农场主定期施加2~3倍于平均年灌溉需水量(30~40cm)的水,玉米总的施氮量平均超过推荐值60kg/hm~2。氮和水的过量使用促使大量的硝态氮过滤到地下水中。     

蚌埠市地表灰尘重金属污染特征及潜在生态风险

调查了安微省蚌埠市文教区、居民区、商业区、公园绿地区、工业区、交通区6个功能区的地表灰尘中重金属Zn,Cu,Pb,Cd,Mn的含量,并采用地累积指数法和Hakanson潜在生态危害指数法评价了重金属污染程度及潜在生态风险。结果表明,蚌埠市地表灰尘中Zn,Cu,Pb,Cd和Mn平均含量依次为:254.29,85.64,72.39,2.31和535.86mg/kg,均高于安徽省土壤环境背景值。地累积指数法评价结果显示,Cd元素为偏重污染;Zn和Cu为偏中度污染;Pb为轻度污染;Mn处于清洁水平。所研究的6个功能区均属于偏中度污染。潜在生态危害指数法评价结果表明,Cd元素污染最严重,在所有采样点均超出强生态危害水平,其他4种重金属元素均属于轻微生态危害。交通区、商业区、居民区和工业区属于很强生态危害程度,文教区和公园绿地区处于强生态危害水平。在去除重金属Cd以后,各功能区均表现为轻微生态危害水平。总之,蚌埠市地表灰尘重金属的生态环境较好,但存在Cd元素的极强潜在生态危害。     

有机物料与化肥配施改良盐碱耕地的效果研究

为促进盐碱耕地的快速改良和高效利用,研究了鲁西北内陆盐碱耕地在等氮量投入条件下施用有机物配施化肥对盐碱耕地的改良作用和效果,试验设置了对照(不施肥),单施化肥,牛粪与化肥配施,麦秸与化肥配施共4个处理,各施肥处理按等氮量投入。结果表明,每公顷施用牛粪75 m~3配施化肥、麦秸75 000 kg与化肥配施的改良作用明显优于单施化肥和对照处理。(1)耕层0～20 cm土壤有机质变化:施用牛粪加化肥处理由8.07 g/kg提高到11.18 g/kg,增加了3.11 g/kg;麦秸加化肥处理由8.26 g/kg提高到10.16 g/kg,增加了1.90 g/kg;而单施化肥处理由8.16 g/kg提高到8.52 g/kg,增加了0.36 g/kg,与不施肥(对照)无显著差异;(2)耕层EC值改变:施用牛粪加化肥处理由1.08 dS/m降低到0.43 dS/m,减少60.8%,盐渍化等级由中度改良为轻度;麦秸与化肥配施由1.05 dS/m降低到0.68 dS/m,减少35.5%,盐渍化等级由中度改良接近为轻度;单施化肥由1.07 dS/m降低到0.88dS/m,降幅为17.8%;盐渍化等级无明显变化;(3)土壤物理性状:牛粪与化肥配施和麦秸配施化肥处理的土壤总孔隙度分别增加38.5%和23.0%,土壤真菌、细菌和放线菌数量均有大幅度增加,土壤转化酶活性有显著提高;(4)作物产量大幅提高:冬小麦季,对照为738 kg/hm~2,单施化肥为3 832 kg/hm~2,牛粪配施化肥达到6 386kg/hm~2,麦秸配施化肥达到4 418 kg/hm~2,与单施化肥产量相比,牛粪与化肥配施增产65%,麦秸与化肥配施增产15%;夏玉米季,对照为1 528 kg/hm~2,单施化肥为4 263 kg/hm~2,牛粪配施化肥达到7 616 kg/hm~2,麦秸配施化肥达到6 352 kg/hm~2,与单施化肥产量相比,牛粪与化肥配施增产79%,麦秸与化肥配施增产49%。因此,盐碱地采取牛粪或麦秸与化肥配合施用,可增加土壤微生物数量,改善土壤结构,降低土壤盐分,大幅提高作物产量,是快速、绿色、高效改良盐碱地的有效措施。     

中国及欧美主要国家化肥施用强度与综合效率比较研究

提出化肥施用相对产出率和综合效率的计算模型,基于联合国粮农组织数据,对中国和7个欧美主要国家(英国、法国、德国、西班牙、意大利、美国和加拿大)的化肥施用强度和综合效率进行比较研究。结果表明:1961—2017年,中国化肥施用强度呈快速波动增长的趋势,从3.1 kg/hm~2增加到2014年的高峰值338.2 kg/hm~2后降低至315.1 kg/hm~2;欧洲5国化肥施用强度都呈现"上升—下降—上升—平稳"的波动变化,波动幅度按西班牙、意大利、法国、德国、英国依次增大,各国高峰值依次为169.0、235.0、438.3、503.4、594.9 kg/hm~2;美国和加拿大呈现小幅度波动上升的变化,高峰值分别约为213.7、140.1 kg/hm~2。8个国家的化肥施用强度趋于围绕国际公认的化肥安全施用上限225 kg/hm~2,约在120～350 kg/hm~2的范围内聚集和稳定。就化肥施用综合效率对比,西班牙基本上一直为最低水平;中国和加拿大由最高波动下降至法意德美英5国之下;该5国的综合效率2010年前皆呈增长趋势,此后则快速下降至平稳波动;2010年以来,综合效率的大小排序基本上是法国、意大利、德国、美国、英国、中国、西班牙、加拿大,综合效率平均值分别为0.88、0.85、0.81、0.71、0.67、0.57、0.54、0.49。法国是化肥施用强度中等、综合效率高、粮食产量高、施肥安全的国家,可为中国实现化肥施用负增长提供借鉴。     

中国化肥施用强度及环境安全阈值时空变化

确定化肥投入强度环境安全阈值对于农业可持续发展和环境保护具有重要的意义。根据大田作物氮磷钾1:0.5:0.5(质量比,下同)的养分要求,建立氮磷钾化肥施用环境安全阈值模型,对中国化肥施用强度和环境安全阈值的时空变化及施肥合理性进行研究。结果表明:1)1980年以来中国化肥施用量迅速提高,化肥施用强度则以每年平均增长4.1%的速度上升。氮磷钾肥料比例从1980年的1:0.3:0.05,增加到2014年的1:0.5:0.43,逐渐趋于发达国家1:0.50:0.50的水平。氮磷钾肥料投入分别在1988年、2000年、2009年超过了环境安全阈值,之后差距越来越大;2)青海、西藏、甘肃、四川、贵州、江西和黑龙江属于低强度施肥区,重庆等为中强度施肥区,新疆等为高强度施肥区,海南、河南、北京、天津为超高强度施肥区;3)中国60%以上省份的化肥施用环境安全阈值在中阈值区范围变化;4)2014年中国化肥施用强度是环境安全阈值1.2倍,施用强度最高的陕西省是安全阈值的3倍,但是仍有不少省份施肥不足;氮肥、磷肥施用过量比较严重,钾肥施用不足较为普遍。各省份应根据具体情况采取不同的施肥策略,正确处理粮食安全与环境保护的关系。     

栖霞市苹果园氮磷养分平衡及环境风险评价

栖霞市是中国最主要的苹果产区之一,近年来果园单位面积养分的大量投入造成了区域氮、磷元素的过量富集,进而对当地的土壤、水资源、大气等环境要素造成一定的污染。因此,了解苹果主产区施肥现状,并科学评价其环境风险具有重要的现实意义。以栖霞市为研究区域,通过实地调研、田间试验、室内模拟等方法,分析了苹果园氮磷养分的输入量及输出量,进而构建养分平衡模型,对区域环境风险进行了综合评价。研究结果表明:1)2018年栖霞市苹果园养分投入量为:有机质5360.28 kg/hm^2,N 545 kg/hm^2,P2O5568.76 kg/hm^2,K2O 712.57 kg/hm^2;2)氮素的气态损失、果实及枝条带走量各占输入总量的6.49%、24.34%、3.12%,盈余率达66.04%(402.97 kg/hm^2);磷素被果实和枝条带走量分别占输入总量的12.33%和2.55%,盈余率达85.12%(484.75 kg/hm^2);栖霞市氮、磷盈余量均超出环境安全的阈值,分别属于中风险和高风险范围。因此,在保证果园产量与品质的前提下,适当减少化肥使用量、逐步建立水肥一体化的果园施肥模式、提升果农科学的管理经验,应成为果园可持续发展的主攻方向。     

基于GIS的河南省不同区域小麦氮磷钾推荐量与施肥配方

  【目的】  河南省是我国小麦种植大省,明确河南省不同区域小麦氮、磷、钾肥推荐用量,建立施肥配方图,对于当地小麦配方肥生产与合理施肥具有重要意义。  【方法】  河南省按照地理条件划分为平原适宜区、稻麦轮作区、南部盆地区、中部丘陵区、西部山地区5个区域。本研究共收集了2829组小麦田间试验和83.71万组土壤养分数据 (1247组“3414”试验和1582组“三区示范”试验),分析了其中农民习惯施肥产量、目标产量及单位籽粒磷素需求量;根据氮肥肥效反应,计算各个区域的小麦氮肥推荐总量;根据土壤有效磷、速效钾含量与缺素区相对产量的关系,以相对产量80%、85%、90%、95%为标准,建立土壤有效磷、速效钾的丰缺指标;进一步根据“磷肥恒量监控”、“钾肥肥效反应”方法,计算各个区域的小麦磷、钾肥推荐施用量;借助ArcGIS软件,将河南省小麦氮、磷、钾肥推荐施用量图层进行叠加,换算成含量为45%的施肥配方,建立河南省不同区域的小麦施肥配方与配方图。  【结果】  河南省小麦目标产量以平原适宜区最高,为8671 kg/hm2,稻麦轮作区为5950 kg/hm2,南部盆地区为7780 kg/hm2,中部丘陵区为7590 kg/hm2,西部山区为7400 kg/hm2。各区域经济最佳施氮量拟合结果,推荐施氮量以南部盆地区最高,为178 kg/hm2,其次为平原适宜区 (170 kg/hm2),稻麦轮作区为160 kg/hm2,中部丘陵和西部山地区合并调整为150 kg/hm2。依据相对产量水平,河南省土壤有效磷极低、低、中、高、极高5个丰缺指标的值为 < 10、10～15、15～24、24～37、> 37 mg/kg,速效钾为 < 80、80～105、105～140、140～180、> 180 mg/kg。将土壤丰缺指标、校正系数与目标产量、磷需求量相结合,得到土壤有效磷由高到低5个磷肥 (P₂O₅) 推荐水平分别为63、75、81、95、105 kg/hm2;按照速效钾含量 < 80、80～105、105～140、140～180、> 180 mg/kg,钾肥推荐量 (K₂O) 分别为73、64、58、48、43 kg/hm2。在氮磷钾推荐用量基础上,建立了8个基肥+追肥配方和9个一次性基施配方,并建立了河南不同区域的施肥配方图。在基肥+追肥配方图中全省N–P₂O₅–K₂O 以15–19–11、16–17–12、17–16–12覆盖面积较大,在一次性基施配方图中以24–12–9和25–12–8所占的区域最大。  【结论】  河南省不同小麦种植区域的产量和土壤磷钾养分含量变异很大。氮肥推荐量依据目标产量而定,磷钾肥在目标产量需求量的基础上,结合土壤含量水平分别推荐了5个磷、钾肥水平。经校对与合并,基于小麦基追两次施肥和一次基施,分别提出了8个和9个专用肥配方。     

不同施肥对滴灌大豆磷素积累与分配的影响

采用节水滴灌方式，研究肥料用量和施肥时期对滴灌大豆磷素积累、分配、利用及产量的影响，目的是探索节水灌溉与施肥相结合的灌溉施肥新模式。结果表明，在滴灌条件下前期种肥的供给对大豆磷素积累及产量的形成非常重要，T1（1/2种肥）、T2（种肥）、T3（3/2种肥）、T4（1/2种肥+花期1/2滴肥）、T5（1/2种肥+结荚期1/2滴肥）处理的滴灌大豆磷素积累量大，吸收利用率较高（种肥为尿素75 kg/hm2、磷酸二铵150 kg/hm2、硫酸钾90 kg/hm2，滴肥为尿素127.5 kg/hm2、磷酸二氢钾为133.5 kg/hm2）；综合产量因素，在种肥用量为尿素37.5 kg/hm2、磷酸二铵75 kg/hm2、硫酸钾45 kg/hm2的基础上，在结荚期再滴施尿素63.75 kg/hm2、磷酸二氢钾66.75 kg/hm2，这种滴灌施肥方式效果最佳。     

克新4号马铃薯高产施肥技术的研究

在浙江省马铃薯主产区丽水市,通过2年试验研究了克新4号马铃薯施肥措施对产量及相关性状的影响。试验表明,在当地习惯施肥基础上增施钾肥,提高了马铃薯产量、块茎淀粉含量、干物质含量和商品率,提高了叶面积系数、叶绿素含量和净同化率。同时试验表明,增施钾肥的不同处理效果不同。根据增产提质效果及实际效益,推荐施肥量为:N 120 kg/hm2、P2O580 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2、农家肥104kg/hm2。     

保山市冬早大棚辣椒氮磷钾肥料优化施用

针对保山区域冬早大棚辣椒氮磷钾肥料效应缺乏系统研究,存在偏施氮肥、盲目施肥和过量施肥的现象,采用三因素五水平二次正交旋转组合设计,通过田间小区试验,研究氮磷钾肥料效应模型,通过频率分析研究高产优化施肥组合方案。保山大棚辣椒氮磷钾肥料效应回归模型Y=38 180.4+19.865 7N+16.102 7P+16.150 1K+0.026 6NP+0.012 4NK-0.006 8PK-0.025 8N~2-0.038 5P~2-0.014 1K~2,目标产量大于53 000kg/hm~2的优化施肥组合方案为N 568.9~631.9 kg/hm~2,P_2O_5 242.7~321.3 kg/hm~2,K_2O 684.6~794.8 kg/hm~2,氮磷钾比例为1∶0.47∶1.23,与当地施肥量水平相比,温暖区氮肥用量平均降低36.3%,温热区氮肥用量平均降低23.1%。氮磷钾肥配合施用能显著提高大棚辣椒产量,氮肥效应达极显著水平,磷肥和钾肥效应达显著水平,效应排序为氮肥钾肥磷肥;氮磷和氮钾的交互效应为显著正效应,N用量在175~425 kg/hm~2时,辣椒产量随着P_2O_5用量的增加呈先增后降趋势,增幅随着磷肥用量的增加而减小,N用量在175~573.7 kg/hm~2时,钾肥效应趋势与磷肥一致,在高氮情况下,辣椒产量随着磷肥(或钾肥)用量的增加而增加。     

适宜施氮量降低京郊小麦-玉米农田N2O排放系数增加产量

为明确京郊地区小麦-玉米轮作农田的N_2O排放特征,寻求既能减少N_2O排放又保证粮食产量的切实有效措施,以京郊地区冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,运用静态箱法对8个施氮水平的农田N_2O交换通量进行了连续一年对比研究,每季作物施肥量分别为N0(0 kg/hm~2),N1(50 kg/hm~2),N2(100 kg/hm~2),N3(150 kg/hm~2),N4(200 kg/hm~2),N5(250 kg/hm~2),N6(300 kg/hm~2),和N7(400 kg/hm~2)。在N0-N7施氮量条件下冬小麦季N_2O排放量为0.08~0.52 kg/hm~2;夏玉米季0.26~3.70 kg/hm~2。整个轮作周期,小麦季各处理N_2O排放损失率为0.05%~0.13%;玉米季0.78%~1.02%。在京郊地区冬小麦-夏玉米轮作体系中夏玉米季氮肥施入农田土壤后,土壤N_2O排放通量高于小麦季。京郊农田土壤N_2O排放通量表现出明显的季节性和日变化规律。综合考虑本试验条件下施肥量、N_2O排放量和京郊地区潮土农田小麦-玉米产量,研究认为该轮作体系中每季作物的施肥量为N4(200 kg/hm~2)比较合理,可为合理施肥及估算中国农田温室气体排放量提供参考。     

稻田消解沼液工程措施的水环境风险分析

为研究稻田消解沼液的能力及消解沼液过程中潜在的水体环境污染风险,该文通过田间定位试验,采取工程措施,监测并分析了稻田主要生育期消解沼液过程中田面水及不同深度下渗水总氮、铵态氮和硝态氮质量浓度变化情况。结果表明:1)稻田消解沼液的关键时期是施灌后的前3 d,总氮降解幅度达46.67%~78.36%,铵态氮降解幅度达47.52%~85.27%,且穗肥期消解速率大于基蘖期。施灌后3 d内若产生径流造成周边水体富营养化的环境风险较大,可采取封闭大田排水口或增加小区田埂高度5~10 cm等田间工程措施,控制地表径流产生量和产生时间,确保安全消解,实现农业面源污染源头减量减排。2)沼液消解量在200%BS处理(沼液氮量为常规施肥氮量的2倍,即沼液量705.88 t/hm2)以上,基蘖期和穂肥期对周边水体潜在的污染风险均高于常规施肥处理,100%BS处理(沼液氮量为常规施肥氮量的1倍,即沼液量352.94 t/hm2)与常规施肥处理相比潜在的环境污染风险稍低。因此,稻田工程措施消解沼液应采取少量多次的消解方式。3)稻田工程措施消解沼液对下渗水的污染风险主要集中在基蘖期,以铵态氮污染风险为主,硝态氮污染风险较小,污染程度因下渗水深度不同而有所差异。研究表明基蘖期稻田每次沼液消解量应控制在211.76 t/hm2以内,穗肥期稻田消解沼液能力较强,污染风险较小,单次消解量低于423.53 t/hm2在该试验的一个稻米生长周期内可视为安全的。该研究结果可为稻田沼液安全消解技术及农业面源污染源头减量减排技术提供理论支撑。     

黄土高原南部不同减氮模式对春玉米产量及土壤硝态氮残留的影响

【目的】研究了不同减量施氮模式对黄土高原南部春玉米产量、土壤硝态氮残留的影响，提出科学施肥模式，旨在指导当地玉米施肥、保护环境安全。【方法】在黄土高原南部沟壑区农田连续进行了3年的田间试验，供试作物为春玉米，一年一熟，采用半覆膜种植方式。试验设不施氮（CK）；传统施肥模式（Con，施尿素N 200 kg/hm2）；减氮模式Ⅰ（Mod Ⅰ，施尿素N 160 kg/hm2）；减氮模式Ⅱ（Mod Ⅱ，施尿素N 160 kg/hm2和加一定量的硝化抑制剂双氰胺）；减氮模式Ⅲ（Mod Ⅲ，施脲甲醛N 160 kg/hm2）5种处理。调查了玉米产量、收获后土壤硝态氮残留和氮素利用率。【结果】三种减量施氮模式较传统施氮模式施氮量减少20%的情况下，玉米产量连续三年无显著变化（P 0.05），相差0.1~0.5 t/hm2。与Con相比，Mod Ⅰ、Mod Ⅱ、Mod Ⅲ处理的氮肥农学效率及偏生产力分别增加了20.2%~23.2%和21.9%~23.7%，0-200 cm土层NO3--N的残留量分别减少了90.7、97.3、100.7 kg/hm2，其降幅依次为44.7%、47.9%、49.6%。【结论】连续三年减少20%的施氮量不影响春玉米产量及吸氮量，可提高氮肥的农学效率和偏生产力，显著减少土壤剖面NO3--N残留量。在同一施氮量下，添加硝化抑制剂或施用缓控释肥对硝态氮残留量减少作用不甚明显。