河北省农田生态系统氮养分平衡状况研究

借助物质流分析中"输入=输出+盈余"的物质守恒原理和农田生态系统氮养分平衡模型,利用1980～2005年河北省农业统计资料和文献查询获取的参数,估算了河北省不同年度和不同地区的氮养分输入、输出以及养分的盈余量.结果表明河北省氮养分盈余总量是逐年增加的,不同地区的投入量也远远大于作物带走的养分量,氮养分盈余带来的环境安全问题必须引起高度地重视;化肥和有机肥是河北省农田生态系统氮养分收入的主要输入项,但生物固氮、灌溉和湿沉降等其它途径带入的氮养分也不可小视,如果忽视这部分养分对农田生态系统的作用必然会造成氮肥的过量施用.     

东北地区农田土壤氮、磷平衡及其对面源污染的贡献分析

采用农田生态系统氮、磷平衡计算方法,对东北地区土壤氮、磷养分平衡状况及其对面源污染的贡献进行了研究。结果表明,东北三省农田化肥用量随时间的增加而增大,但不同种植区间化肥投入差异较大;氮、磷肥用量是造成农田土壤氮、磷平衡空间差异的直接因素,两者呈极显著相关关系;由于化肥投入量的增加,东北三省农田土壤氮、磷平衡均由建国初期的亏缺转为盈余,赢余量呈现随时间增加而增大的趋势,但区域间差异较大。与80年代相比,2002年由东北三省农田土壤总氮平衡和总磷平衡进入水体环境的氮、磷负荷均有所增加,各省农田进入水体环境氮、磷负荷的升高幅度分别为:辽宁,氮负荷29%,磷负荷3%;吉林,氮负荷93%,磷负荷229%;黑龙江,氮负荷39%,磷负荷125%。果树蔬菜种植面积比例的增加是造成农田土壤氮素盈余增加的原因之一,两者呈极显著相关关系。随着辽河流域果树、蔬菜种植面积的逐年增加,果树和蔬菜农田土壤养分过度累积对辽河水体面源污染的贡献不容忽视。     

桐乡市畜禽养殖粪便产生量估算及农田承载力分析

在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,根据2015—2016年桐乡市畜禽养殖数据,估算桐乡市畜禽粪便年产生量及其氮、磷养分含量,并对畜禽粪便农田负荷进行评估。结果显示,2016年桐乡市各类畜禽产生粪便总量36.86万t,总氮3 035.1 t,总磷761.5 t;因畜禽粪便中氮、磷在转移、运输过程中的损失,实际进入农田的氮、磷总量分别为1 172.6和646 t;畜禽粪便及其氮、磷养分农田承载力分别为9.48、30.19和16.64 kg·hm~(-2),均未超过相关标准。     

基于质量平衡方程的浑河上游清原流域氮素时空变化

以浑河上游的清原流域为例，对水源保护区存在的氮素污染问题进行探讨，采用质量平衡方程结合ArcGIS空间分析的方法，研究流域尺度氮素收支的时空动态及其影响因素。结果表明，研究区氮输入以化肥施用为主，输入总量为15 492.02 t,其中化肥占总输入量的49%,氮沉降占比为25%,氮矿化占26%;研究区的氮输出总量为6 305.67 t,氨挥发和植物吸收作为研究区最主要的2种输出方式，二者的氮输出总量占研究区氮输出总量的90%;研究区氮盈余为9 186.45 t,氮盈余约占氮输入总量的59%;从整体上看，研究区氮盈余量随四季动态变化，春季和夏季的氮盈余较高于秋季和冬季，并在土地利用类型上呈现出耕地面积较大和上游两岸地区的盈余量较高于其他地区。     

辽宁省大洼县典型农户生态系统能流和物流分析

本文分析了一农户生态系统的投能结构、水平、效率和农田养分平衡与物质转化。结果表明：该农户生态系统能量和物质的投人均以有机为主，农田土壤库中氮、磷、钾均有盈余。由于系统内物质的反馈，能量转换率和饲料转化率较高。     

种养结合生产区农田氮素平衡分析——以山东省禹城为例

根据种养结构变化,对禹城农田系统氮素总体平衡状况进行了计算分析.结果表明,该区域农田系统的氮素输入、氮素输出和氮素盈余均呈逐年增加趋势,从1980-2005年按耕地平均,氮素输入由209.0 kg·hm-2增加到756.1 kg·hm-2,氮素输出由75.2 kg·hm-2增加到3007 kg·hm-2,因为输入增加幅度高于输出增加幅度,导致氮素盈余由133.8 kg·hm-2增加到455.4 kg·hm-2;从空间差异来看,禹城的11个乡镇中,只有1个乡表现为氮素亏缺,其余均不同程度地呈现出氮素盈余,其中有7个乡镇的耕地氮素盈余量在400 kg·hm-2以上,有3个乡镇的耕地氮素盈余量超过了600 kg·hm-2.如此高的氮素盈余,主要是源于大量化肥氮和粪便氮输入农田.所以,为了减少农田氮素盈余损失,禹城应在其区域范围内尽可能地减少化肥氮的投入,并对粪便氮进行合理管理和调配施用.     

常熟市食物链系统氮素生产-消费平衡及环境负荷特征

为了解常熟市食物链系统氮素流动特征,通过构建食物链氮素流动模型,应用模型计算该市2000—2013年农田生产、畜禽养殖、家庭消费三个子系统氮素流动通量,对食品氮的生产消费平衡和氮素环境损失及负荷特征进行了分析。结果表明:2000—2013年常熟市植物性食品氮每年盈余,年均盈余量2 171.54 t;动物性食品氮在2000—2002年盈余47.71~56.92 t,2003—2013年动物性食品氮生产少于需求,年均亏缺210.03 t;该市食物链系统年均损失氮素2.34万t,三子系统氮素年均环境损失率分别为65.39%、69.03%、68.16%;氮素损失平均每年给当地环境造成1.81万t氮负荷,分别有40.33%、29.65%、30.02%进入水体、大气、土壤环境。可见,常熟市食物链氮素流动系统中存在氮素环境损失率高、环境负荷量大的问题。对此,可采取提高废弃物氮的循环利用率,减少农畜食品生产中氮素投入量的措施进行调控管理。     

1949-2005年江西省农田养分平衡动态的宏观分析

农田养分平衡状况不仅直接影响土壤肥力的发展方向,而且关系到农业的可持续发展.根据投入产出核算的基本原理分析1949～2005年江西省农田养分平衡状况,得出如下结论:①氮素在1965～1977年开始有10%左右低水平盈余,1978年以后江西农田氮素投入一直维持在20%以上的高盈余率,到20世纪80年代中期以后(1986～2005年)年平均氮素盈余率高达46.6%,每年平均盈余约3.85×105 t氮(为未扣除化肥氮素损失的理论值);②20世纪80年代中期以后,磷素的平衡盈亏率比前期大大增加,年平均盈余率高达43.4%,即每年平均盈余约1.74×105 t磷;③长期以来江西农田钾素亏缺状况比较严重,在20世纪80年代中期以前,钾素的平衡亏缺率高达50%以上,此后钾素化肥用量逐年增加,直到21世纪初才基本实现了盈亏平衡.     

稻-鸭-油种养模式下农田生态系统的养分平衡状况

采用实地访问和田间调查的方式,对江苏省句容市稻—鸭—油种养模式下农田生态系统施肥状况进行调查,对氮、磷、钾输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析。结果表明:稻—鸭—油模式下农田生态系统中养分平衡比稻—油系统有所改善,氮、磷盈余较少,钾亏缺比较轻。氮、磷、钾比例为1∶0.227∶0.436;氮、磷、钾盈亏率分别为25.59%、121.99%、-8.34%。     

洱海流域北部农田养分平衡及残留特性研究

为减少农田氮磷流失,改善洱海水质、遏制富营养化发展,以洱海流域北部8个乡(镇)为研究区域,采用现场调查与分析测试相结合的方法研究了洱海流域北部10种典型轮作模式的施肥量、作物养分吸收量、农田养分盈余量以及土壤养分残留状况,对不同轮作模式农田养分平衡及残留特性进行了分析评价.结果表明,水稻-大蒜轮作模式下有机肥和氮肥的投入量显著高于其他模式,水稻-蔬菜作物轮作模式的磷肥投入量显著高于其他模式;不同轮作模式间土壤养分残留差异性以硝态氮最为突出:水稻-大蒜轮作条件下土壤硝态氮残留量达43.4 mg·kg-1,明显高于其他轮作模式;10种轮作模式均处于养分盈余状态,以水稻-大蒜轮作模式养分盈余量最大,为1258.8 kgN·hm-2和1472.7 kgP2O5·hm-2;养分盈余量差异主要凸现在小春季作物上;土壤中易流失的硝态氮、铵态氮和速效磷与氮磷肥的投入量和养分盈余均呈显著相关.表明水稻-大蒜和水稻-蔬菜轮作是洱海流域农用环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控.     

下辽河平原不同水-肥条件下玉米地土壤养分收支及氮肥利用效率

【目的】了解下辽河平原地区施肥与水分条件对玉米地土壤中氮、磷、钾养分收支以及氮肥利用效率的影响。【方法】利用持续16年的长期田间试验结果结合气象观测资料,对不同水肥条件下玉米农田养分收支与氮肥利用效率进行研究。【结果】施肥条件差异可使玉米移出农田的养分量高出无肥处理2～3倍。水分条件对农田养分移出量的作用虽不如施肥明显,但在较好的降水条件下,即使较为理想的施肥模式,玉米地土壤中养分仍有可能出现赤字;氮肥的施用加剧了土壤磷的赤字,而氮、磷肥施用可加剧土壤钾收支赤字,有机肥的施用可以使养分收支赤字得到缓解;水分条件的改善则加速了养分收支赤字的出现,但适宜的水分供给对氮肥利用效率的提高作用显著。【结论】在下辽河平原地区,水肥条件对玉米土壤养分收支有显著影响,水分条件适宜土壤养分收支出现赤字的可能性增大,但保持农业系统养分循环再利用并根据土壤肥力适当施用化肥,既可满足作物丰产的养分需求又有利于平衡土壤养分收支,提高氮肥利用效率,减少农业对环境的影响。     

膜下滴灌棉田土壤氮素变化特征及合理施氮量

通过2a田间滴灌试验,在6个不同施氮梯度水平下,研究施氮量与土壤无机氮储量、氮素盈余率的关系。结果表明,随着施肥量增加,土壤剖面60~100cm NO_3~--N质量分数显著增加,峰值达5.70mg/kg;土壤剖面0~100cm土层无机氮总储量在年际间呈累积增加趋势,并与施氮量的相关性随施肥期进程而增强。氮素养分平衡值与施氮量均呈指数函数变化规律,相关性强,显著高于其他氮素指标;氮素盈余率和施氮量的关系可以通过线性函数模型来拟合。选择优化施氮量,有利于降低棉田土壤无机氮的残留量,从而降低硝态氮向90cm以下土壤淋洗的风险。以棉花产量为指标,通过施氮量与氮素养分平衡值的关系得到的氮肥投入量为357.61~375.54kg/hm~2。综合考虑棉花高产和环境安全,南疆巴州棉区的合理施氮量为285.30~375.54kg/hm~2。     

赤红壤蔗区11年连续增量施磷下磷素演变及其 对甘蔗产量与磷流失的影响

【目的】 系统分析连续11年增量施磷下赤红壤蔗地土壤全磷、Olsen-P以及地表径流磷流失量的变化特征和土壤磷素变化与磷盈亏、蔗茎产量的响应关系,为土壤磷素科学管理提供参考。【方法】 依托长期肥力及地表径流定位监测试验（2008年—）,选取不施肥（CK）、推荐施肥（OPT）和增量施磷（OPT+P）3个处理,测定土壤全磷、Olsen-P含量及地表径流磷流失量,分析土壤磷素变化与磷累积盈亏量的关系,采用Mitscherlich模型拟合蔗茎产量对Olsen-P的响应曲线,计算土壤Olsen-P农学阈值,并推算施肥处理土壤Olsen-P含量从第11年降至环境阈值所需的时间。【结果】 CK处理逐年降低土壤全磷含量,年降速率为0.0251 g·kg ^-1·a ^-1。施肥土壤全磷和Olsen-P含量随种植年限波动增加,土壤全磷和Olsen-P增速率OPT+P处理高于OPT处理。不施肥土壤表观磷盈亏10.2 kg·hm ^-2·a ^-1,施肥处理土壤表观磷盈余41.3—69.2 kg·hm ^-2·a ^-1,占施磷量的31.9%—35.6%,以OPT+P处理显著高于OPT处理67.5%。施肥下赤红壤蔗区土壤全磷和Olsen-P变化量均与土壤累积磷盈亏量呈显著正相关关系（P＜0.01）,土壤每累积盈余100 kg P·hm ^-2,OPT处理和OPT+P处理土壤全磷上升0.06 g·kg ^-1和0.09 g·kg ^-1,Olsen-P 含量上升11.0 mg·kg ^-1和9.1 mg·kg ^-1。土壤每累积亏缺100 kg P·hm ^-2,CK处理土壤全磷下降0.32 g·kg ^-1。Mitscherlich模型较好地拟合蔗茎产量与赤红壤Olsen-P含量的响应关系（P＜0.01）。其计算出的土壤Olsen-P 农学阈值为12.1 mg·kg ^-1。施肥显著提高地表径流磷流失量,且OPT+P处理也显著高于OPT处理。地表径流磷流失量与土壤Olsen-P含量显著正相关。基于土壤磷素变化与累积磷盈亏的关系推算得出第11年OPT和OPT+P处理Olsen-P水平降至环境阈值的时间分别需要12年和16年。 【结论】 在南方赤红壤区,施肥尤其增量施磷在提高土壤磷素累积的同时增加了地表径流磷流失风险。在本试验磷的基础养分条件下,按OPT处理施磷,并从甘蔗种植的第2—3年实行隔年施磷可维持土壤磷素处于农学阈值与环境阈值之间。     

巢湖流域种植模式改变对养分表观平衡及土壤化学性质的影响

为明确巢湖流域内的农田养分平衡状况,制定面源污染防控措施,本研究以巢湖流域传统休耕-水稻种植模式（n=26）作为参照,选取该区域典型的大棚番茄-水稻轮作模式（由休耕-水稻种植模式转变而来,n=26）为研究对象,探究不同种植模式下的养分盈亏状况,并分析种植模式改变对土壤化学性质的影响。结果表明,休耕-水稻种植模式下氮盈余34.02 kg·hm^-2·a^-1,其盈余率为16.7%;磷和钾分别亏损2.96、13.71 kg·hm^-2·a^-1,两者亏损率分别为9.1%和19.7%。大棚番茄-水稻轮作模式下氮、磷、钾盈余量分别为589.27、194.93、144.22 kg·hm^-2·a^-1,三者盈余率分别为61.5%、66.4%、26.9%。长期大量施肥下,大棚番茄-水稻轮作导致土壤积累的硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量分别为休耕-水稻种植模式土壤的50.05、7.05、1.95倍和1.72倍。对比休耕-水稻种植模式,大棚番茄-水稻轮作模式下过量施用氮肥导致土壤pH平均下降了0.83个单位,电导率平均增加了0.73 mS·cm^-1,该模式下土壤呈明显的酸化和盐渍化趋势。研究表明,当前巢湖流域大棚番茄-水稻轮作模式下的养分收支呈盈余状态,土壤积累了大量速效养分,存在一定的流失风险。     

梓潼县农田养分平衡与土壤养分变化研究

根据相关农业统计资料研究了梓潼县 1985、1990、1993、1996、1998、1999共 6年的农田养分平衡状况。结果表明 :农田氮素平均盈余 4 1 2 3% ;磷素平均盈余 32 92 % ;钾素平均亏缺 5 6 2 9%。通过对 2 0 0 0年和 1983年第二次土壤普查的土壤养分进行对比研究 ,分析了近 16年来土壤养分动态变化的趋势 ,阐述了农田养分平衡状况对土壤养分变化的影响 ,并提出了实现农田养分平衡的对策     

高州市水稻施肥状况分析

通过对2007—2008年高州市典型农户开展的4 048份水稻施肥情况进行调查,结果表明:高州市水稻施肥表现为氮磷盈余、钾亏缺,其中氮肥平均盈余量为37.8 kg/hm2,磷肥平均盈余量为16.1 kg/hm2,钾肥亏损量为120.83 kg/hm2;高州市有35.73%的农户水稻氮肥用量合理,0.65%的农户水稻氮肥用量不足,63.62%的农户水稻氮肥施用过量;有31.91%的农户磷肥用量合理,20.75%的农户磷肥用量不足,47.34%的农户磷肥施用过量;98.98%的农户水稻钾肥用量合理,只有1.02%的农户钾肥施用不足。土壤养分投入盈亏状况评价宜以年度为周期进行,若仅以单季作物养分投入评价耕地土壤养分投入盈亏状况,可能得出片面甚至错误的结论。     

Substituting nitrogen and phosphorus fertilizer with optimal amount of crop straw improves rice grain yield,nutrient use efficiency and soil carbon sequestration

Crop straw return after harvest is considered an important way to achieve both agronomic and environmental benefits.  However, the appropriate amount of straw to substitute for fertilizer remains unclear.  A field experiment was performed from 2016 to 2018 to explore the effect of different amounts of straw to substitute for fertilizer on soil properties, soil organic carbon (SOC) storage, grain yield, yield components, nitrogen (N) use efficiency, phosphorus (P) use efficiency, N surplus, and P surplus after rice harvesting.  Relative to mineral fertilization alone, straw substitution at 5 t ha^–1 improved the number of spikelets per panicle, effective panicle, seed setting rate, 1 000-grain weight, and grain yield, and also increased the aboveground N and P uptake in rice.  Straw substitution exceeding 2.5 t ha^–1 increased the soil available N, P, and K concentrations as compared with mineral fertilization, and different amounts of straw substitution improved SOC storage compared with mineral fertilization.  Furthermore, straw substitution at 5 t ha^–1 decreased the N surplus and P surplus by up to 68.3 and 28.9%, respectively, compared to mineral fertilization.  Rice aboveground N and P uptake and soil properties together contributed 19.3% to the variation in rice grain yield and yield components.  Straw substitution at 5 t ha^–1, an optimal fertilization regime, improved soil properties, SOC storage, grain yield, yield components, N use efficiency (NUE), and P use efficiency (PUE) while simultaneously decreasing the risk of environmental contamination.     

地力差减法在黔东南州黄粘泥田水稻测土推荐施肥中的应用研究

通过田间试验,水稻的地力产量、目标产量均与土壤养分测定值正相关;化肥利用率与土壤养分测定值负相关;逐一分析养分平衡法施肥公式中各子项与土壤养分测定值的数量关系．建立推荐施N、P2O5、K2O量分别与土壤速效氮、磷、钾的一一对应函数关系。     

南疆区域农业投入产出模型与农民增产增收对策研究

介绍了南疆农业投入与产出现状：一是农业投入力度不够,农业现代化水平较低;二是化肥使用量过大,环境遭到严重破坏;三是水资源紧张,维系生态环境平衡压力巨大;四是南疆农业产生的经济效益、社会效益并不明显,农业仍是弱势产业;五是南疆经济的主体仍是农业经济,南疆地区整体经济发展水平滞后。选取阿克苏地区为代表,依据2002～2007年投入与产出相关数据,采用主成分分析法,建立了南疆区域农业投入产出模型。在对模型求解过程中采用了DPs软件,利用Eviews软件对模型加以修正和检验,进而对所得结果的经济意义进行分析和评价,并对相关模型进行了补充说明。针对现阶段严重制约南疆地区农业经济产出的情况,提出了相应的对策建议：一是调整农业用地结构,充分提高土地利用率;二是加大农业投入力度,实现农业现代化;三是合理利用水资源,维系生态环境平衡;四是增强农业投保意识,尽量减少风险损失;五是走特色农产品产业化路线,实现剩余劳动力的转移。     

寒地稻田施氮状况与氮素调控对水稻投入和产出的影响

文章通过对黑龙江省1～3积温带240个农户的施肥情况调查,以及对试验区水稻氮素收支状况分析,研究了黑龙江省稻田土壤氮循环规律。结果表明,寒地稻田化肥投入氮量平均为150 kg.hm-2,占投入总量的72.4%,而且90%以上作基蘖肥施用,近60%的稻田氮素用量过高,稻田氮有17.2%的盈余,氮肥利用率较低。针对寒地水稻施氮问题,提出进行实地氮肥管理的策略,经过3年9个点次田间对比试验,证明该技术能降低氮肥用量30%以上,水稻产量增加10%以上,每公顷增收1 450元。