基于DNDC模型的环渤海典型小流域农田氮素淋失潜力估算

为了定量评价流域尺度氮素污染的可能性并探明氮素污染的主要来源,以期指导农业生产实际保护农田生态环境,该文主要运用农业生态系统生物地球化学模型(DNDC)模拟的方法,以环渤海典型小流域——小清河流域为例,在GIS流域数据库支持下对该流域氮素淋失潜力进行了估算。研究结果表明,2006年小清河流域年均氮淋失负荷范围为10.44×103～36.86×103t,平均为23.65×103t。以当年氮肥投入总量222.2×103t计算,该流域平均氮素流失量占氮肥投入的10.6%。不同地区氮素淋失空间分布差别较大,与氮肥施用量的空间分布规律大体一致。其中,44%和27%的地区氮素潜在淋失量分别集中在20～40和>40～80kg/hm2,这些地区主要分布在小清河两侧沿岸及寿光市大部分地区,给流域水环境造成了较大影响。研究结果显示流域氮淋失存在较大的空间区域差异,根据不同地区的实际情况进行水氮管理,减少氮素的无效丢失十分必要。     

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。     

基于DSS的1978－2005年中国区域农田生态系统氮平衡

该文建立了养分平衡决策支持系统,并利用该系统对中国国家及分省层次上的农田生态系统氮养分平衡情况进行了研究。研究表明：1）从1978到2005年,全国氮素养分盈余量不断上升,从1978年的1054.66×104 t一直上升到2005年的2867.12×104 t,平均年增量约为64.7×104 t;2）区域之间氮素盈亏量存在着显著差异。粮食主产区的省份如山东、河南和四川的养分氮盈余量一直都较高,而西部省份如新疆、西藏等养分氮盈余量较低。中国粮食主产区农田生态系统氮素平衡呈现出持续盈余且逐年上升的态势,显示出以化肥氮为主体的氮素养分投入量已经长时间高于作物的需求量,这些盈余的氮素养分在农田中累积,并通过多种途径进入到水体及大气环境中,不但造成了氮素化肥的浪费,更会对环境造成较大的压力。     

西柏店村级养殖种植园区氮素流和能量流分析

将西柏店村畜禽养殖规模折合为1.50万头猪场当量污染负荷,并将整个园区生产工艺分为养殖、废弃物处理和种植3个阶段,不考虑隐藏流的情况下,以1a为系统边界,通过数据调查、已有资料研究和小区种植试验,采用物质流和能量流分析方法分析了该村养殖种植园区在整个生产工艺过程的氮素和能量流动,以期为村级养殖种植园区大力发展低碳经济提供新的方法和视角,为村级区域循环经济及可持续发展提供减少环境压力解决方案的科学依据。园区养殖种植过程的氮素分析表明,养殖阶段年输入N素总量为7.14×104kg,其中猪身总固氮量为2.68×104kg,粪氮和尿氮总量为3.93×104kg,氮损耗为0.53×104kg。废弃物处理阶段输入的氮主要为粪氮3.28×104kg,而0.65×104kg尿氮直接进入种植阶段,粪氮通过厌氧处理由有机氮转变为无机氮,其中有2.78×104kg无机氮通过沼渣和沼液进入种植阶段,有0.50×104kg氮损失。由于作物对氮的吸收,植株增加氮为7.53×104kg,土壤减少氮为6.37×104kg,不计其他作物种植,如果沼渣、沼液能满足施用于全村43hm2农田,若以保持土壤中N素计算,种植一季玉米土壤还需氮素2.94×104kg,若以作物需求的N素计算,种植一季玉米土壤还需氮素4.10×104kg。整个园区能量流分析表明,饲料投入能为443.51×108kJ,产出的畜产品能179.94×108kJ,养殖阶段能量产出率为40.57%,废弃物处理阶段沼气能产出为26.30×108kJ,种植阶段一季玉米产出能为198.84×108kJ,其中玉米籽粒81.22×108kJ的能量可用于饲料进入新的循环,要满足养殖种植园区的能量循环,以一季玉米种植计算,还需补充饲料能量362.29×108kJ。由氮素流动分析可知,西柏店村具有可容纳该村养殖废弃物的环境容量,有较好实现养殖废弃物循环利用的条件,还可加强养殖业的发展,但需大力加强畜禽废弃物的管理和处理,提高园区养殖废弃物循环利用效率。由园区的能量流分析表明,该园区能较好地实现系统的能量投入产出。     

农地流转对洞庭湖区水稻产量与氮素污染的影响

该文通过构建ABM（agent-based model）与SFA（substance flow analysis）的耦合模型,模拟农地流转对水稻种植与氮素环境效应的影响,为决策者权衡粮食生产与环境风险两者之间的关系,制定合理的调控政策提供参考依据,并以洞庭湖双季水稻种植区大栗港镇为案例,对该耦合模型进行了实证研究。结果表明：1）随着农地的流转,耕地逐渐向规模种植农户转移,提高了双季稻种植比例和区域水稻总产量;2）因农地流转所致的作物种植制度的变化,导致氮素通过挥发、反硝化、径流以及淋失方式损失的环境输出量呈现先减少后增加的变化趋势,分别从2000年的286.5、77.3、46.4和100.0 t减少到2003年的252.2、67.0、40.4和86.5 t,再增加到2014年的324.03、82.6、49.4和107.2 t,此外,氨挥发是此区域氮素损失最主要的途径,而氮淋失是南方水稻田氮素进入水体中最主要的方式;3）随农地流转,农村土地规模化经营面积的扩大,在耕地地力等级较好的区域,其氮淋失量与氮盈余增长放缓,反而在耕地地力等级较差的区域,其氮淋失量与氮盈余量增加明显。     

不同氮肥用量下冬小麦土壤剖面累积硝态氮及其与氮素表观盈亏的关系

以在陕西关中地区户县、周至两县连续2年的20余个3414肥料田间试验为研究对象,研究了不同施氮量下冬小麦收获后土壤2 m剖面硝态氮的分布、累积及其与土壤氮素表观盈亏量间的关系。结果表明:随着氮肥用量的提高,土壤剖面硝态氮累积量明显增加,其向土壤下层淋溶的程度也越严重;当施氮量为180～240 kg/hm2时,一些试验点的土壤氮素已经表现出盈余;当施氮量达到270～360 kg/hm2,所有试验点土壤氮素均明显盈余。不同施氮量时土壤表观氮素平衡值（施氮量与氮素携出量的差值）与土壤02 m剖面硝态氮累积量之间呈极显著正相关,说明土壤表观氮素平衡和盈亏决定了土壤剖面硝酸盐的累积状况;土壤氮素表观盈余值每增加100 kg/hm2,02 m土壤剖面硝态氮累积量增加约62.5 kg/hm2。     

雨季喀斯特小流域氮输出特征及其受降雨的影响

以黔中典型喀斯特农业小流域后寨河流域为研究区域,探讨喀斯特小流域氮素输出形态特征及降雨对氮素输出的影响。通过对流域内落水洞、地表水和地下水水样各形态氮素的浓度进行监测,估算雨季氮素输出量,结合降雨量数据分析氮输出受降雨的影响。结果表明:(1)后寨河喀斯特小流域水体氮含量明显高于我国主要河流,流域地下水出口溶解性总氮(TDN)浓度均值为6.5mg/L;地表水出口TDN浓度均值为7.3mg/L。(2)氮素输出的主要形态为硝态氮(NO_3~--N),铵态氮(NH_4~+-N)、亚硝态氮(NO2--N)以及有机态氮(DON)输出占比极低。(3)流域内TDN,NO_3~--N,NH_4~+-N,NO2--N,DON雨季输出量估算值分别为55.13,52.12,0.40,0.01,2.61t。(4)持续性的多日降雨加速了水体氮素流失强度,流域上游水体硝态氮浓度在降雨事件发生后呈上升趋势,随着降雨事件的停止而呈下降趋势;流域总出口因降雨而产生的硝态氮浓度变化具有一定的滞后性。     

施氮量和栽培密度对超级早稻不同器官氮素积累与转运及其吸收利用率的影响

以超级杂交早稻中嘉早17为材料,采用田间试验在施氮量为0、120、165、210 kg/hm24个水平和种植密度为22.5×104穴/hm2(D1)和30×104穴/hm2(D2)2个水平下研究施氮量和种植密度对其氮素利用、积累和转运特性的影响.结果表明,氮素积累总量随施氮量和种植密度的增加而增加,但氮素积累量的增幅随供氮水平的提高而降低,施氮量由120 kg/hm2(N1)上升到165 kg/hm2(N2)的增加幅度,明显大于施氮量由165 kg/hm2(N2)上升到210 kg/hm2(N3)时的增加幅度.叶片氮素转运量也随施氮量和栽培密度的增加而增加,转运率没有明显规律.农学利用率、氮肥偏生产力、收获时氮素生理效率和施肥量间存在负相关.同时发现低密度种植时,氮素农学利用率和收获期氮素生理效率均高于高密度种植.     

稻麦轮作条件下化肥氮素对土壤氮的替换作用

采用盆栽实验，第1季水稻生长期内施入^15N标记硫酸铵，在以后的各季作物生长期内使用非标记硫酸铵，连续5季实施稻麦轮作，在每一季结束后采样测定^15N标记硫酸铵的去向，并利用土壤中^15N残留量数据计算了不同施肥强度下土壤氮被替换的速率，以此反映人们对土壤氮素干预的程度。计算结果是：假设肥料氮一旦进入土壤就看成是土壤氮，那么肥料氮替换50％的土壤氮因施肥量不同需要7～60a（14～121季）；如果将作物成熟以后残留于土壤的肥料氮看成是土壤氮，那么替换20％的土壤氮因施肥量不同需要3～7a（5～15季），替换30％的土壤氮需要无限长时间。     

1988－2018年中国水稻秸秆资源时空分布特征及还田替代化肥潜力

中国的水稻秸秆资源丰富,但不同地区水稻秸秆及养分资源量,还田替代化肥潜力以及随时间的变化特征尚不清楚。该研究基于农业农村部1988－2018年在全国稻作区的水稻土长期监测数据,分析了中国各地区不同年份的水稻秸秆和养分资源量及还田替代化肥潜力,为水稻秸秆资源的合理利用提供依据。结果表明：全国近10 a（2009－2018年）水稻秸秆和氮磷钾（NPK）养分资源年均量分别达到1.69×108 t和452.09×104 t,比1988－1998年增加0.23×108 t和61.50×104 t,东北增幅最高。全国水稻秸秆及养分资源随种植年限的延长呈增长趋势,第一阶段（1990s－2000s）和第二阶段（2000s－2010s）水稻秸秆资源年变化速率分别为18.11×104 t/a和211.47×104 t/a,N、P、K养分资源年变化速率分别为（0.15×104）、（0.02×104）、（0.31×104）t/a和（1.76×104）、（0.25×104）、（3.66×104）t/a。70%以上的水稻秸秆和养分资源分布在长三角、长江中游和西南,以长三角最高（4.15×107 t,NPK 111.05×104 t）,华南最低（2.20×107 t,NPK 58.54×104 t）。30 a来,全国单位耕地面积水稻秸秆还田带入农田的氮（N）、磷（P）、钾（K）养分量持续稳定增加,占化肥年均施用量的比例为10.88%～12.53%、11.83%～17.13%、116.22%～122.62%。全国水稻秸秆还田的氮、磷、钾肥年均可替代量为（28.90±0.14）、（5.80±0.03）、（180.46±0.52）kg/hm2,各区以长三角最高（N：（34.44±0.20）kg/hm2、P：（6.91±0.04）kg/hm2、K：（129.23±0.74）kg/hm2）,华南最低（N：（25.80±0.23）kg/hm2、P：（5.18±0.05）kg/hm2、K：（96.83±0.87）kg/hm2）。充分利用水稻秸秆资源,是实现化肥减施增效的重要保障。     

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43.4mg.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1258.8kgN.hm-2和1472.7kgP2O5.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田环境污染风险较高的种植模式,需要重点防控。     

基于减少土壤硝态氮淋失的作物搭配种植模式研究进展

农业生产中为获得较高作物产量而投入大量的化学肥料,同时不合理的田间管理措施使硝态氮在土壤中大量累积,增加了淋溶风险。不同作物搭配生长及种植模式在协同提高作物产量、充分利用光热资源、提高集约化生产能力方面是一种有效的栽培措施,同时在高效利用土壤养分、改善生态环境、降低硝态氮污染方面具有很大潜力。本文从不同类型作物搭配生长及不同种植模式(设施蔬菜与填闲作物、粮食作物与经济作物、粮食作物与粮食作物、粮食作物与露地蔬菜、蔬菜与蔬菜)方面综述了高效利用土壤氮素、降低土壤硝态氮累积与淋失的效果,并根据不同类型作物特点进行了机理上的解释。文末以搭配作物根系为突破点对作物种植模式进行了研究展望。     

鄱阳湖生态经济区农作物生产碳效率的时空变化

提高农作物生产的碳效率是实现低碳农业的重要途径之一,对我国应对气候变化、实现减排目标有着重要的意义。本研究基于鄱阳湖生态经济区主要农作物生产过程中的碳投入量和产出量,对鄱阳湖生态经济区县域农业碳效率进行了估算,分析了研究区农作物生产碳效率的时空变化。结果表明:(1)鄱阳湖生态经济区农作物碳的生产效率从2000年的9.27 kg·kg-1(CE)增长到2010年的10.16 kg·kg-1(CE),经济效率由2000年的10.73 Yuan·kg-1(CE)下降到2010年的9.25 Yuan·kg-1(CE),生态效率从2000年的1.76 kg(C)·kg-1(CE)上升至2010年的1.94 kg(C)·kg-1(CE);(2)鄱阳湖生态经济区农作物碳效率的空间分布呈现较为明显的集聚特征,主要年份高效率区大都集中于该区的东南部地区,低效率区主要集中在九江地区各县(市);(3)在碳投入一定的情况下,农作物碳的生产效率受农业发展水平和农作物经济产量的影响,经济效率受粮食产量和价格的影响,生态效率则主要受农业碳产出的影响。(4)鄱阳湖生态经济区大部分县(市)为碳汇区,且高碳汇区逐年增多。     

华北平原不同种植制度对粮食作物氮素利用和土壤氮库的影响

冬小麦-夏玉米一年两熟是华北平原粮食作物的主要种植制度,存在氮肥利用率低、土壤氮素过量累积问题。为探索华北平原氮素高效利用的适宜种植制度,采用15N示踪技术,基于3 a田间定位试验,对一年两熟冬小麦-夏玉米的常规水氮和优化水氮、两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米与冬小麦-夏大豆-春玉米及一年一熟春玉米3种种植制度的作物产量、15N利用率、氮素去向和土壤氮库表观平衡进行研究。结果表明,两年三熟的冬小麦-夏玉米-春玉米产量为32 248.52 kg/hm2,分别比一年两熟和一年一熟提高22.16%和52.88%;15N利用率为33.36%,比一年一熟提高26.12%。3种种植制度的氮肥去向最高为土壤残留,其次为作物吸收和损失,两年三熟冬小麦-夏玉米-春玉米的作物吸氮量最高为151.82 kg/hm2,土壤氮库表观盈余量为21.22 kg/hm2,显著低于其他种植制度。综合分析,冬小麦-夏玉米-春玉米两年三熟在稳产高产和提高氮素利用率上具有可持续的潜力,是华北平原未来较为理想的种植制度。     

浙江省浦江县作物氮磷投入效应的TechnoGIN分析

该文以浦江县近10a作物种植结构变化为基础,以农户农业生产调查为样本数据,运用TechnoGIN模型对浦江县近十年的经济作用养分投入情况分析,对照经典试验数据得出经济作物养分投入已严重过剩,仅浦江县2006年水果、蔬菜和苗木的养分过剩量分别占浦江县该年氮肥、磷肥总投入量的35.2%和28.6%,养分利用效率均低于20%。因此,如何规范经济作物的农业养分投入不仅是减少生产成本增加农业经济效益的重要途径,更是减少农业面源污染的的迫切需要。     

3种蔬菜种植模式下土壤氮素平衡的比较研究

氮素利用效率用于反映当季作物从肥料中同化的氮量,这在农业生产实践中至关重要。不合理的氮肥施用将导致土壤板结、地下水污染以及作物品质下降等一系列问题,因此近年来备受关注。本文以中国农业大学曲周试验站日光温室有机蔬菜生产长期定位试验为基础,借鉴前人对于氮素平衡的研究方法,即氮盈余=氮输入(肥料氮+移栽苗带入氮+灌水带入氮)氮输出(收获物带出氮),研究2011年春季有机、无公害和常规3种温室茄子种植模式下土壤氮素表观平衡的盈余变化。结果表明:有机、无公害、常规3种种植模式下,土壤耕层0~20 cm土壤全氮含量差异极显著,其中有机生产模式最高,为2.6 g·kg 1,无公害生产模式为1.7 g·kg 1,常规生产模式最低,为1.3 g·kg 1;3种种植模式下氮素的总输入分别为1 150 kg·hm 2、1 182 kg·hm 2、1 433kg·hm 2,总输出分别为178 kg·hm 2、135 kg·hm 2、116 kg·hm 2,茄子单季产量分别为93 458 kg·hm 2、93 320kg·hm 2、90 209 kg·hm 2,最终氮素盈余量分别为971 kg·hm 2、1 046 kg·hm 2、1 317 kg·hm 2。有机种植模式与无公害和常规种植模式相比,茄子单季产量分别提高0.1%和3.6%,氮素盈余分别降低7.2%、26.3%。综上,有机种植模式对耕层土壤的氮素累积贡献最大,且较无公害和常规种植模式相对高产。有机模式土壤氮盈余较少,表现出较高的氮素利用效率。本研究结果可为选择高产、健康的种植模式提供参考依据。     

水足迹视角下四川省主要粮食作物种植结构优化及用水效率分析

作为粮食主产区,四川省农业用水占比高但农业用水效率低,季节性和区域性缺水严重,导致农业用水压力巨大。为了探究作物用水规律,提高作物用水效率,该研究基于水足迹理论量化四川省3种主要粮食作物用水量,并以此为基础构建蓝水和灰水足迹最小化,经济收益最大化的多目标优化模型,得到不同节水情景（5%、10%和15%）下的最优作物种植结构,最后通过用水效率指数分析优化前后各地农业用水效率。结果表明：1）2001—2021年间,四川作物生产用水呈现下降趋势,空间上由东北向西南逐渐减少,空间差异大。2）在节水5%、10%和15%情景下,种植结构优化结果均显示水稻和小麦面积调减,玉米面积调增;作物蓝水足迹在3种情景下均减少。3）研究时段内,作物用水效率在逐渐提升,并且呈现出“东南高-中间低”态势;经种植结构优化后,发现增加玉米种植面积,适当减少水稻、小麦种植面积,对提高作物用水效率有利。研究结果对农业水资源管理,提升作物用水效率,保障粮食安全具有参考价值。     

粮食作物种植视角下东北粮食主产区耕地利用的时空分化特征

作物种植是耕地最直接的利用方式。基于粮食作物种植视角研究耕地利用问题,是耕地利用领域研究的进一步细化,也是粮食安全的基础。该研究以东北粮食主产区典型地域为研究区,基于主要粮食作物大豆、玉米和水稻的不同耕地利用方式,以乡镇为单元,综合运用标准差椭圆、重心模型及探索性空间数据分析法,阐明2016—2019年研究区粮食作物的耕地利用空间分化特征。结果表明:1)研究区主要粮食作物的耕地利用结构变化明显,大豆与玉米的耕地种植面积出现明显"剪刀差"变化特征,水稻的耕地种植面积基本保持稳定。2)研究区主要粮食作物的耕地利用空间分布呈现"西北-东南"动态格局,种植大豆和玉米的耕地利用重心位于研究区的中东部地区,分别向东偏南和西偏南方向迁移。3)研究区种植主要粮食作物的耕地利用结构具有较强的正负空间关联性,正相关类型聚集性较强,表现出明显的区域一致性;负相关类型无明显聚集区域,面积较小,且零星分布。研究结果较好地反映了种植结构调整政策实施阶段研究区种植主要粮食作物的耕地区域空间布局分化和耕地种植结构的空间关系,为区域种植结构调整及保障粮食结构性安全提供科学依据。     

2000-2020年玛纳斯河流域的作物种植结构与需水满足度

变化环境条件下干旱绿洲水土资源的高效利用一直广受关注。玛纳斯河流域分布着新疆最大、最典型的绿洲农耕区,其水土资源高效利用无疑应基于对种植结构和需水满足度（供水量/需水量）时空演变规律的了解。基于谷歌地球引擎（Google Earth Engine,GEE）平台并通过区域调查和调研,该研究利用面向对象的随机森林分类,建立流域地物遥感识别模型,分析当地2000-2020年种植结构的变化过程,探讨种植结构变化与膜下滴灌棉花水分供应状况和需水满足度间的关系。结果表明：基于GEE平台,融合简单非迭代聚类图像分割算法和随机森林分类算法可快速、准确识别流域地物,总体精度约90%;近20年,流域种植作物始终以棉花为主,占耕地总面积的80%以上,受益于膜下滴灌技术的节水、抑盐等功效,中、下游盐碱荒地不断被开垦为棉田,致使其面积以每年约101 km2的速度增长,但棉田面积增长与灌溉水资源供给的矛盾日益突出,棉花需水满足度显著下降,尤其是水资源相对匮乏的下游灌区及需水旺盛的夏灌期,2020年流域下游棉花夏灌期需水满足度已降至约46%,种植结构的调整和优化已势在必行。研究可为玛纳斯河流域水资源配置及农业种植结构优化提供科学依据。     

基于水氮管理与种植结构优化的作物丰产高效管理策略

河西走廊农业生产受到水资源短缺与农业资源利用效率低的限制,制约着该地区的种子、粮食生产与农业可持续发展战略。该研究构建了考虑作物水氮需求量、降雨量、土壤初始含氮量的水氮管理制度优化方法,并结合所构建的考虑空间尺度作物产量与水氮利用效率的多目标种植结构优化方法,为河西走廊制种玉米、大田玉米和小麦制定丰产高效的水氮管理与种植结构调整策略,从而实现作物产量和水氮利用效率的协同提升。结果显示：优化的水氮管理制度相比管理现状可减少单位面积灌水量9.1%～27.3%、施氮量26.6%～50.0%;以作物产量和水氮利用效率最大为目标,以种植面积、产量需求和水氮投入量为约束,调整制种玉米、大田玉米和小麦的种植面积与空间分布,优化后制种玉米和小麦种植面积减少、大田玉米种植面积增加,总种植面积减少4 874.8 hm2,且作物种植空间分布较优化前差异明显;水氮管理与种植结构优化协同作用可以在水氮用量分别减少0.29×109 m3和3.36×107 kg的情况下,作物总产量提升0.16×109 kg,区域灌溉水生产力和氮肥利用效率分别提升0.62 kg/m3和18.97 kg/kg。该研究可以为产粮区和缺水区的作物丰产高效和农业可持续发展提供科学指导与决策参考。