北京市农田生态系统氮素养分平衡与负荷研究——以密云县和房山区为例

为揭示北京市农田生态系统氮素养分平衡与负荷状况,利用物质流分析中"输入=输出+盈余"的物质守恒原理,以氮素养分为介质建立农田生态系统氮素平衡模型.根据北京地区密云、房山2007年统计资料和文献查询获取的参数,估算了密云、房山氮养分输入、输出以及养分盈余,并分析了养分产生的环境效应.结果表明,2007年损失进入大气和水体环境中的养分总量分别为4 255.26 t和7 728.95 t,盈余在农田生态系统土壤中的养分总量分别为7 320.51t和14 566.64 t,通过损失途径进入环境和盈余在农田生态系统中的单位面积耕地氮养分负荷高风险地区集中在密云、房山的东部地区.通过对比研究.分析氮养分损失态和盈余态负荷基本趋势,找到了污染潜势产生原因.提出了促进农出氮平衡与降低氮养分负荷相应的调控对策和措施.     

华北平原典型区域农牧系统氮素流动及其环境效应 ——以河北省为例

【目的】以华北平原典型地区河北省为例,明确农牧系统氮素养分流动特征和环境效应,分析农牧系统氮素循环利用率和农牧业结合的程度,探讨农牧系统氮素的优化管理途径,为农牧业养分循环和绿色可持续发展提供科学依据。【方法】以河北省“农田-畜牧”生产系统为边界,在整理统计资料、文献数据和调研数据的基础上,利用物质流分析方法,分别定量1980-2015年河北省农田体系、畜牧体系和农牧系统的各个氮素输入和输出项,同时利用氮素利用率、氮素盈余量和氮素回田率等指标分析氮素流动特征与环境效应。农牧系统的氮素输入项主要包括化肥、生物固氮、干湿沉降、灌溉、人粪尿还田、外源饲料;氮素输出项主要包括农田体系主产品的本地消费、外销,畜牧体系主产品的本地消费、外销,农牧系统大气排放、水体排放;内部的氮素循环项主要包括农田系统副产品还田、农田系统主、副产品作为本地饲料、畜牧系统副产品还田。【结果】1980-2015年,河北省农田生产体系氮素年均输入量增加1.9倍,而作物收获氮量仅增长1.5倍,导致农田氮盈余量和损失量分别增加1.7和1.9倍,氮素利用率由47.2%降至41.4%。与有机肥氮投入相比,化肥氮投入占农田总氮投入60%以上,近年来接近70%。区域间农田养分平衡差异大,氮素输入方面,邯郸市和唐山市较高（＞600 kg·hm^-2）,承德市最低（＜200 kg·hm^-2）;氮素盈余方面,唐山市最高,为267.8 kg·hm^-2,衡水市最低,为51.6 kg·hm^-2。畜牧体系氮素输入量也明显增加,在2005年达到最大值,为1980年的7.7倍;畜禽产品和粪尿氮素产生量同时呈现增加趋势,尤其是粪尿氮素产生量由21.8×10⁴ t增加到115.3×10⁴ t;各区域间动物粪尿氮素产生量存在明显差异,其中氮素产生量最高为邯郸市（377.3 kg·hm^-2）,最低为衡水市（122.6 kg·hm^-2）。外源饲料氮素依赖率由60.5%增至72.7%,畜牧粪尿氮素还田率由70.4%降至30.2%,但畜牧体系氮素利用率由6.4%增至16.3%。从农牧系统整体来看,1980-2015年氮素输入总累计量高达9 038.9×10⁴ t,化肥氮素投入量约占总氮素投入量的55.7%,外源饲料氮素投入量占总氮素投入量的33.1%,农牧产品累计总输出氮为2 537.4×10⁴ t,占总累计输入氮量的28.1%,向大气、水体累计排放的总氮量高达4061.2×10⁴ t,约占总累计输入氮量的44.9%。【结论】1980-2015年河北省农牧系统氮素投入量大幅度增加,氮素富集和环境排放严重,氮素利用率偏低,不同区域单位面积氮素平衡存在较大差异,农田生产与畜禽生产之间养分循环严重脱节。因此,应该充分利用本地饲料资源,提高有机肥的还田率,走农牧结合的道路,从而降低因“农牧分离”造成的“高投入-低效率”代价,促进农牧业可持续发展。     

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.     

苏南丘陵地区甘薯-油菜轮作农田生态系统养分平衡与调控研究

采用实地访问和田间调查的方式,对江苏省句容市甘薯—油菜轮作农田生态系统30年来施肥状况进行调查,并对N、P、K输入输出的数量特征及其平衡状况进行了分析,结果表明:从系统外部输入的化学N、K养分逐年增加,化肥N、P、K输入比例失调,有机肥输入逐渐减少;N、P养分一直盈余,K由盈余转为亏缺,而且亏缺有加重趋势;N养分循环速率逐年加快;P、K养分循环速率是先降后升,但升降幅度不大。     

川南地区森林养分输入量与大气降水的关系

在长期经营过程中,对川南地区的人工林,多注重砍伐(养分输出)而忽视养分输入(施肥),导致了土壤生态系统的养分失衡,以及土壤的酸化和贫瘠化。大气降水是目前该地区林地生态系统的主要养分来源。对川南地区森林生态系统中水分输入的分析结果表明:pH值随降水量的增加而增大,小雨呈酸性,中雨和大雨趋于中性;氮、磷、钾、镁、硅的质量浓度随降水量的增加而降低,降水中养分质量浓度的大小排序为:钙>氮>钾>镁>磷>硅;川南林区降水中养分的输入量:氮为12.27 kg.hm-2.a-1,磷为0.84 kg.hm-2.a-1,钾为12.27 kg.hm-2.a-1,钙为23.90 kg.hm-2.a-1,镁为2.53 kg.hm-2.a-1,硅为0.33 kg.hm-2.a-1。这些营养元素输入总量为52.26 kg.hm-2.a-1。与国内外其他地区相比,处于中上水平;降水中硅的年输入量仅占竹材硅输出量的1.2%~5.5%。表4参16     

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。     

中国不同区域农田养分输入、输出与平衡

 弄清中国不同区域农田养分投入、产出和平衡状况,对养分资源管理和肥料的科学分配与施用,提高肥料利用效率等具有重要意义。在参考现有资料的基础上,系统分析和论述了中国的养分资源及其利用现状,估算了各种有机肥资源及其可提供的氮磷钾养分数量,分析和评价了中国不同区域养分输入、输出特点及平衡状况。针对目前养分输入、输出存在的一系列问题,提出了养分资源管理的对策和建议。     

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.     

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%。     

农田施用水葫芦对水稻产量、养分吸收及土壤肥力的影响

粳稻品种武运粳23号种植于大田,对农田进行了施用水葫芦(将晒干的水葫芦按4500 kg/hm2施入农田)和不施用水葫芦处理,施氮量为120、240 kg/hm2等处理.结果表明:施用水葫芦使水稻产量显著提高;施用水葫芦使水稻成熟期氮、磷、钾的吸收量均极显著高于对照;在水稻抽穗期和成熟期,农田施用水葫芦使稻田土壤速效氮、速效磷、速效钾等养分物质含量均极显著高于对照;增施氮肥,使水稻成熟期氮、磷、钾的吸收量及稻田土壤速效氮、速效磷、速效钾等养分物质含量都显著或极显著提高,农田施用水葫芦与施氮处理的互作效应对水稻成熟期氮、磷、钾吸收量及稻田土壤速效氮、速效磷、速效钾等养分物质含量的影响未达到显著水平.农田施用水葫芦显著提高水稻抽穗期和成熟期稻田土壤速效养分物质含量是水稻产量和成熟期养分物质吸收量显著提高的重要原因.