山东省化肥使用时空分异及潜在环境风险评价

为了更为系统地认识农田化肥过量使用对生态环境的潜在威胁机理,加强化肥使用风险管控,该研究以山东省为实证对象,对其化肥使用的时空分异和环境风险进行评价。通过综合考虑化肥使用的强度、效率、环境安全阈值、环境效应权数及作物复种指数等因素,构建了化肥使用面源污染环境风险评价指数模型。结果表明:山东省的化肥使用明显过量。634.1 kg/hm~2的化肥使用强度是中国生态县建设标准250kg/hm~2的2.5倍。化肥使用强度最高的枣庄市878.7 kg/hm~2,是最低的滨州市473.7 kg/hm~2的1.85倍,区域差异不太悬殊。2012年山东省化肥污染的环境风险指数是0.75,总体处于中度风险程度。但是,烟台市处于严重风险,潍坊、济宁和枣庄处于重度风险。同时山东省存在磷肥污染严重环境风险,氮月巴污染重度环境风险,钾肥污染中度环境风险。山东省过量的化肥使用不仅存在较为严重的环境污染风险,并对生态环境产生了不利影响。国家和地方应该尽快实行地区化肥使用总量控制和分区管控指导,确保农业健康可持续发展。     

长期施钾对双季玉米钾素吸收利用和土壤钾素平衡的影响

  【目的】  玉米 (Zea mays L.) 生产需要投入大量的钾素营养。研究长期大量投入钾素对玉米钾素吸收利用以及土壤钾素平衡的影响,旨在保障该地区双季玉米的高产高效和土壤钾库平衡。  【方法】  红壤钾肥长期定位试验位于江西省进贤县,始于1986年,种植制度为一年两季玉米。试验处理包括不施肥对照 (CK),氮磷化肥 处理(NP),氮磷钾化肥处理(NPK),2倍量的氮磷钾化肥处理 (DNPK),氮磷钾化肥+有机肥处理 (NPKM) 和单施有机肥处理 (OM)。每季收获后,调查分析玉米产量和钾素含量,以及耕层土壤有效钾含量,计算玉米钾素吸收量、钾肥利用率、钾肥收获指数、钾肥农学效率和土壤钾素表观平衡;并以每10年为一个阶段,分析玉米产量、钾素吸收利用等指标及耕层土壤速效钾含量、钾素表观平衡等的变化规律。  【结果】  在试验的33年（1986—2018）间,NPK、DNPK、NPKM和OM处理的玉米年均产量和年均吸钾量均显著高于NP处理。在试验的第一个10年 (1986—1995年) 间,各钾肥处理间玉米产量和吸钾量无显著差异;而在第3个10年 (2006—2015) 和后3年 (2016—2018年) 间,NPKM处理的玉米年产量和年吸钾量分别比NPK处理提高了129.9%～246.7%和55.2%～62.1%。33年玉米的年均钾肥利用率以OM处理最高,而DNPK处理显著低于其他处理。在2006—2015和2016—2018年,NPKM处理的钾肥利用率显著高于DNPK处理,在2016—2018年间分别比NPK和DNPK处理显著增加了56.0%和119.2%。与NPK处理相比,1996—2005、2006—2015和2016—2018年间NPKM处理的年钾肥收获指数分别提高了61.6%、53.5%和35.8%,年钾肥农学效率分别增加了23.3%、227.8%和445.5%。除了1986—1995年间OM处理土壤钾素为亏缺外,其他施钾处理的土壤钾素均为盈余,NPKM处理的钾盈余量比NPK处理增加了53.2%～211.6%。钾素盈余量与耕层土壤速效钾含量显著相关 (P < 0.001),钾素盈余量每增加1 kg/hm2,2016—2018年间耕层土壤速效钾含量增加2.60 mg/kg,明显高于1996—2005和2006—2015年的1.40和1.18 mg/kg。  【结论】  除前10年的单施有机肥处理外,其他施用钾肥处理在试验期间土壤钾素均处于盈余状态,钾肥施用量和钾肥来源对玉米钾素的吸收量没有显著影响。试验20年之后,有机无机肥配施对玉米产量、吸钾量和钾肥利用率的提升优势逐渐凸显。同时,长期施用钾肥导致的钾素盈余量增加会进一步提升耕层土壤速效钾含量,且随着试验年限的延长,钾素盈余量对耕层土壤速效钾的提升作用逐渐增加。     

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。     

安徽省农田氮磷化肥施用合理性分析

基于化肥施用环境安全阈值模型,提出化肥施用指数的概念,建立了化肥施用合理性评价方法,从时空二维角度对安徽省氮、磷化肥施用的合理性进行分析,为安徽省化肥减量增效提供理论基础和现实指导。研究结果表明:1987~2015年安徽省单位播种面积氮、磷化肥施用量经历了快速增长-波动增长-平稳增长的3个阶段。20世纪80年代末期,安徽省氮肥的施用是合理的,磷肥的施用不足;90年代以后,氮肥施用一直处于过量状态;磷肥施用由合理施用变为过量施用。2015年安徽省16个地市中,有一半属于施氮合理,其余为施氮不足和过量施氮;除5个地市为施磷不足和合理施磷外,其余都为过量施磷。总之,目前安徽省磷肥过量施用情况比氮肥严重,大多数地市以降低磷肥施用量为首要任务;此外,需结合安徽省有机肥的施用情况,进一步评估氮、磷化肥施用合理性。     

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。     

安徽省畜牧业环境承载力及粪便替代化肥潜力评估

为评估安徽省畜牧业粪便的环境影响及其节肥潜力,该文利用统计学的方法,借助ArcGIS软件进行数据处理和表达,从土壤对养分需求的角度,分析了安徽省16市77县(区)畜牧业粪便的氮磷钾养分资源总量及其对耕地的环境风险,基于安徽省当前化肥施用现状,评估了粪便资源作为有机肥对化肥的替代潜力。结果表明,2016年安徽省粪便资源总量为5 804万t,主要集中在皖北6市25个县(区),占全省资源总量的61%,粪便养分总量为70.75万t,可替代安徽省同期化肥施用量的21.83%,若充分还田,可使单位农作物播种面积化肥施用强度由346降至270 kg/hm2。畜牧业废弃物对安徽省农用地环境污染风险不高,50%化肥施用比例条件下,有6个县(区)的畜禽粪便环境污染风险指数大于1,这些地区属于环境污染高风险地区。研究结果可为安徽省畜牧业产业合理布局、粪便资源化利用和实现化肥零增长目标提供研究基础。     

安徽省水稻施肥现状及技术需求

水稻是安徽省总产量最高的粮食作物,为实现化肥零增长下的水稻高产,水稻施肥存在哪些问题以及需要哪些技术措施来解决是当前较为紧迫的任务。采用问卷调查的方式,对安徽省2016～2018年5176个农户的水稻施肥状况开展了调查。调查内容主要有肥料品种、养分含量、施用数量、施肥时期、施肥方法和水稻产量等。根据化肥的养分含量计算氮磷钾的投入量,以理论适宜施肥量对安徽省水稻施肥情况进行评价并针对施肥存在的问题提出相应的解决办法。结果表明,安徽省水稻单位面积氮磷钾肥用量3年平均分别为氮(N)183.5 kg·hm~(-2)、磷(P_2O_5)69.7 kg·hm~(-2)和钾(K_2O)86.2 kg·hm~(-2),呈正态分布;氮肥和磷肥施用过量的比例分别为46.5%和29.4%,而钾肥施用量不足的比例高达49.1%,各水稻种植区之间差异明显。沿淮淮北平原水稻单位面积的氮、磷用量最高,分别为202.4和77.8 kg·hm~(-2),沿江圩区单位面积施钾量最高,为108.4 kg·hm~(-2);全省水稻氮磷钾投入比例为1∶0.38∶0.47,年际间变化不大。安徽省水稻肥源主要为尿素和复合肥,采用一基一追和一基二追施肥方式的样本超过总量的80%。总之,安徽省水稻施肥过量问题较为突出,有55%以上的农户处于高产低效或者低产低效的水平。生产中应注重落实有机肥替代化肥行动,根据区域特点集成基于养分供应(土壤+肥料)和水稻养分需求的机械化施肥技术,研制与土壤特性和水稻养分需求匹配的水稻专用配方肥和适合一次性施肥技术的肥料产品,以提高肥料利用效率和降低对环境的污染。     

基于景观指数的干旱区河谷县域土地利用生态风险分析及预测

在ArcGIS技术支持下,利用特克斯县2008年和2015年的遥感影像数据,得出了2008—2015年特克斯县土地利用结构变化情况,通过灰色预测模型预测了2020年的土地利用结构变化,建立了土地利用与LUCC的关系并构造了生态风险指数ERI,分析了特克斯县土地利用生态风险动态演变和时空差异。结果表明:(1)2008—2015年特克斯县耕地、园地、林地、建设用地、交通用地呈增加趋势,其中建设用地增加1 075.25hm~2。而牧草地、水域和其他用地有明显的下降,其中牧草地减少5 104.39hm~2。通过预测分析得到2015—2010年耕地、建设用地和交通用地明显增加,其中建设用地增加182.91hm~2。牧草地和其他用地明显减少,其中牧草地减少1 992.88hm~2。园地、林地和水域变化不明显面积几乎没发生变化。(2)研究区土地利用生态风险指数在2008—2015年由0.025增长到0.029,由于生态环境的持续恶化,2015—2020年生态指数由0.029增长到0.035。综上所述,特克斯县的生态安全问题需引起政府的关注。     

钾肥施用量对甘蔗产量、糖分积累及其抗逆性的效应研究

通过田间试验研究不同钾肥施用量对甘蔗产量、糖分积累及其抗逆性的影响。结果表明,甘蔗产量随着钾肥施用量增加而增加,4个钾用量处理的新植、宿根两年甘蔗平均产量增产率分别为16.9%、21.8%、25.0%、25.6%。扣除化肥投资K1、K_2、K3、K4、CK的收益分别为30 583、31 140、31 190、30 463、26 485元/hm~2。钾肥施用对甘蔗糖分积累的促进作用不明显,而对甘蔗抗黑穗病有一定作用,宿根甘蔗生长后期黑穗病发病率随着钾肥施用量增加而下降。钾肥施用对提高甘蔗螟虫危害抗性作用不明显。钾肥施用有利于提高甘蔗田间抗旱性,在天气持续干旱条件下,甘蔗保持的青叶数随着钾肥施用量增加而增加。综合各项调查结果,本试验钾肥施用量以K_2O 300 kg/hm~2表现最优。     

基于MODIS-EVI指数的四川省植被指数时空演变特征及驱动力

四川省地形地貌复杂,是长江流域生态屏障的战略要地,探究该区域植被覆盖时空演变规律,以此检验各项水土保持工程的完成度、生态环境建设举措的实施度具有重要意义。研究基于MODIS的增强型植被指数(EVI)数据,运用趋势线分析、莫兰指数分析、热点分析等方法,分析了2001—2018年四川省EVI植被指数的时空变化及其影响因素。结果表明:(1)四川省EVI植被指数空间上明显呈东高西低分布规律,空间异质性显著;(2) 2001—2018年EVI指数以0.22%/a的速率波动上升,13.6%研究区域的年际EVI变化率为负值,86.4%为正值。高值集中分布在四川东部广元、达州、宜宾、泸州、乐山、眉山和广安等地市,负值集中分布在甘孜、阿坝州以及成都市;2001—2018年四川省整体植被改善程度良好,但川西北高原和川西南山地地区的改善度明显低于川东四川盆地;(3) 2001—2018年四川省EVI植被指数增长明显,EVI指数变化与气象因子关联度低,与人工生态工程相关性高。生态工程建设是其变化的主要驱动力。     

高集约化农区投入减量化与环境风险降低潜势的时空分异特征

该文应用氮足迹(nitrogen footprint,N footprint)、灰水足迹(grey water footprint,GWF)理论,以上海市青浦区为案例区,对集约农业土地利用系统的活性氮排放和非点源污染进行分析,运用非期望产出的SBM-Undesirable窗式分析模型,系统解析农业土地利用环境效率时空分异特征,综合评估农业土地利用系统投入减量化趋势与环境风险降低潜势。结果表明:1)在考虑活性氮排放和非点源污染约束下,2006-2013年青浦区农业土地利用环境效率相对较低,2006-2013年均值仅为0.669;2)2006-2013年青浦区年均劳动力、肥料和机械动力的潜在减量比例较高,8 a间潜在年均缩减总量分别为8 10~4人,4 501.59 t,27 928.44 k W;非点源污染灰水足迹的潜在减排比例高于污染氮足迹,潜在减排总量年均分别为52 046.88万m~3和381.04 t。花香桥街道具有最大的潜在投入减量化与环境风险降低比例。白鹤镇、练塘镇等具有较大的潜在缩减规模,应成为青浦区农业投入减量化和污染物减排总量控制的重点区域。该文评价结果可为制定农业可持续发展规划及农业产业政策提供参考。     

DMPP减少稻田土壤氮素损失的研究进展

以追求高产为目标的过量施肥不仅造成养分资源的浪费,而且由于养分流失导致对周边水体的污染。利用硝化抑制剂与氮肥配施被认为是减少农田氮素损失,提高氮肥利用率的有效途径。本文以新型硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(简称DMPP)为研究对象,就其特性与优势,结合稻田氮素循环的自身特点,重点介绍了DMPP对稻田氮素损失各主要环节的影响。从DMPP对稻田硝化与反硝化的作用机理、微生物影响及作用效果等方面,综述了其在减少稻田氮素损失、提高氮素利用率,降低农业面源污染风险,促进环境保护方面的作用。同时对目前研究中存在的问题和争议进行了分析讨论,对今后关于DMPP应该深入的研究方向进行了展望。     

1991—2021年广东省农业面源污染源特征分析

广东省是经济强省也是农业大省。为保障粮食安全,近年来农业发展速度加快,化肥、农药、地膜的大量使用以及畜禽养殖业的迅猛发展等,使得广东省农业面源污染问题日渐凸显。为揭示广东省农业面源污染物排放量和排放来源,阐明农业面源污染的主要特征及发展趋势,该研究基于1991—2021年历史统计数据分析,运用排污系数法估算了广东省各农业面源污染物排放负荷,阐明了农业面源污染的主要来源及其随时间发展的变化趋势。结果显示：1）1991—2021年广东省农业源化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）、氨氮（ammonia nitrogen,NH₃-N）、总氮（total nitrogen,TN）和总磷（total phosphorus,TP）排放量整体呈现增加趋势,近4年来各污染物排放量出现小幅度降低。与1991年相比,2021年农业源COD、NH₃-N、TN和TP排放量分别增长至1.9、1.9、1.7和2.1倍。2）种植业和畜禽养殖业是广东省农业面源污染的主要来源,种植业对农业源NH₃-N、TN排放量的贡献率最大（占比分别为48%、52%）,而畜禽养殖业对农业源COD、TP排放量的贡献率最大（占比分别为90%、51%）;此外,水产养殖业对农业源各项水污染物排放总量的贡献率在10%~16%之间,但其排放量及贡献率均呈逐年上升趋势。研究客观分析了1991年来广东省农业面源污染特征及变化趋势,结果可以为农业面源污染防治对策提供科学依据。     

长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响

当前,如何合理施肥、提高作物产量、维持土壤肥力、并兼顾生态环境效应是农业研究的主要挑战之一。本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程的影响,主要从土壤氮转化过程的初级转化速率角度综述肥料(有机肥和化学氮肥)对土壤氮素关键转化过程的影响。土壤氮素矿化-同化循环是自然界氮循环过程中两个至关重要的环节,是决定土壤供氮能力的重要因素。总体而言,长期施用氮肥,尤其是有机肥能显著提高初级矿化-同化周转速率;长期施肥可以刺激自养硝化作用,且有机肥的刺激作用更明显;施用化学氮肥和有机肥均能提高反硝化速率,且有机肥的刺激作用高于化学氮肥。有机肥一直被提倡和实践用来改善土壤肥力和提高土壤固碳能力,无论是单施有机肥还是有机-无机配施,均能有效地减轻硝酸盐污染,改善土壤肥力并提高作物产量。但是有机肥的施用并不是多多益善,有机肥过多施用也会增加氮损失的风险。因此,本文综述了长期施肥对农田土壤氮素关键转化过程初级转化速率的影响,讨论了各个氮转化过程之间的联系,以期增强人们对长期施肥措施影响农田土壤氮素循环的理解,并为合理施用氮肥、提高氮肥利用率、减少与氮相关的环境污染提供理论依据。     

面源污染下三峡库区农业生态环境效率及影子价格测算

农业的现代化进程产生了较为严重的农业面源污染,将农业的生态环境效应纳入农业生产效率评价框架是研究的新方向。采用非径向、非角度的SBM-DEA模型,结合方向性距离函数,考察了2003-2015年期间重庆三峡库区农业生态环境效率,引入影子价格测算了各区(县)农业面源污染的边际减排成本。研究结果表明:2003-2015年期间,重庆三峡库区农业生态环境效率趋于稳步提升态势,但整体水平较低,平均值仅为0.508,全样本期投入无效率和非期望产出无效率平均值分别为27.3%和24.7%。农业生态环境效率较高的地区集中在都市核心区和库尾都市外围区,江北和大渡口的农业生态环境效率值为0.7;而库尾低山丘陵区、库中平行岭谷区、腹地山地丘陵区和腹地外围山地区的农业生态环境效率相对较低,尤其是巫溪、万州与开县农业生态环境效率值仅为0.4左右。从效率损失的原因看,化肥、农药的过度投入及其相应的逆生态环境效应表现突出,在投入无效率的来源分解中贡献最大,达35.82%;大渡口、南岸、江北、北碚与渝北农业面源污染排放的影子价格居前,分别为3.503、3.478、3.370、3.317、3.302亿元/万t,污染减排空间较小;万州、丰都与开县农业面源污染排放影子价格较低,分别为2.167、2.321和2.492亿元/万t。在制定区域排放目标时,应考虑区域农业生态环境效率的空间异质性,针对不同区域的农业生态环境效率和影子价格制定具有针对性的减排策略,尤其应当把生态环境效率改进余地较大和边际减排成本相对较低的地区作为减排重点地区。     

基于LMDI方法的恩施州化肥施用驱动因素分析

近年来由化肥过量施用造成的农业面源污染问题日益突出,加大农业污染治理力度,探究化肥施用强度的变化特征及其驱动因素,可以为减肥增效、推进农业绿色发展提供科学依据。研究以湖北省恩施州为实证对象,在研究其时空变化特征的基础上,通过综合考虑化肥施用效率、区域施肥结构、农业技术发展、复种指数、耕地面积等因素,构建对数平均迪氏指数法(Logarithmic Mean Divisia Index,LMDI)指数分解模型与面板回归模型。结果表明:1)近10 a来,恩施州化肥施用量呈现先增长后平稳再下降趋势,氮、磷、钾比例由2007年的1∶0.30∶0.15增长到2018年的1∶0.39∶0.26,逐渐向世界发达国家水平靠拢。截至2018年,恩施州化肥施用共有1个低强度区、2个中强度区、4个高强度区、1个超高强度区。2)2016年恩施州化肥施用量比上年减少7 008.32 t,2017年减少3 341.65 t,2018年减少15 059.81 t。其中化肥施用效率提高使化肥施用量在近3 a分别减少11 159.44、14 051.95和8 644.21 t,复种指数使化肥施用量在2017年减少5 229.76 t,2018年减少30 889.98 t,2016年效应数值不大。农业技术发展使化肥施用量增加了4 089.71、11 136.97和12 215.74t,区域结构的驱动效应不大。3)经济发展、农业结构调整、金融规模扩大对化肥施用量起正向作用,人口数量增加对化肥施用量起负向作用。建议转变农业技术发展方向由增产至高效增产,合理调整有效耕地面积,进一步提升化肥施用效率,培育生态安全绿色发展模式,促进化肥减量增效。     

排水沟渠水-底泥-植物协同作用下非点源溶质氮运移模拟研究

沟渠系统"过程拦截"是现阶段农业非点源污染控制和管理的重要手段。针对当前农田排水沟渠水体-底泥-植物系统内各介质间非点源溶质迁移转化机制不清的现状,在简要分析农田排水沟渠水-底泥-植物复合生态结构及其各组分功能特征的基础上,以沟渠中水体为中心,解析了非点源溶质氮在沟渠系统单一介质以及不同介质间的迁移转化过程;考虑到排水沟渠中水体和污染物均以沿沟渠方向线性迁移为主,应用水流连续方程和非保守性污染物迁移扩散方程,构建了农田排水及其中非点源污染物在排水沟渠中的一维迁移模型,并结合试验沟渠具体情况进行了适度简化;通过内业可控性监测试验,同时提出了沟渠系统水-底泥-植物不同介质对水体中非点源污染物衰减程度影响的量化计算方法;将所建模型与计算参数应用于野外试验沟渠,以氨态氮和硝酸盐氮为例进行模拟,结果表明模拟结果与实测值结合较好,其中氨态氮模拟效率系数为0.87,硝态氮模拟效率系数0.93,表明所建模型及模拟手段符合试验沟渠实际情况,具有较好的适用性。     

小麦/玉米套作条件下氮、磷配施的肥料效应研究

针对内蒙古河套灌区农业面源污染的现状,本研究以内蒙古河套灌区常规作物小麦和玉米为供试材料,采取"3414"部分实施方案,对氮、磷肥的施用效应及养分交互作用进行了研究,探讨进一步削减当地农业生产过程中的肥料用量的施肥技术。结果表明:小麦/玉米套作条件下,作物产量与氮、磷肥施用量之间满足二次型回归模型,氮肥、磷肥及氮磷交互效应对产量产生显著影响,氮磷交互作用氮磷。在施肥水平较低时,氮、磷肥表现出较好的协同促进作用,在达到产量的极限值后,则表现为无效及拮抗作用;中氮中磷处理能够较好地满足作物生长发育过程中对氮和磷的需求,提高作物对氮、磷的利用率。但随着施肥量的进一步增加,作物植株吸肥量也随之增加,施肥效益降低,肥料利用率持续下降。通过对氮、磷单因素及二因素肥料效应的分析,对施肥水平做进一步优化,得出小麦最佳施氮量为167.67~196.61 kg·hm-2,最佳施磷量为130.43~186.64 kg·hm-2;玉米最佳施氮量为222.10~299.14 kg·hm-2,最佳施磷量为156.14~188.00 kg·hm-2。这将为进一步削减氮、磷配施量,改善当地土壤养分平衡,减轻农业面源污染提供一定的指导作用。     

长期有机无机肥配施对冬小麦籽粒产量及氨挥发损失的影响

【目的】黄淮海地区作为华北平原重要的农业生产区,氮肥投入量大、利用率低的现象较为普遍,氮肥损失和农业面源污染严重。本研究在长期肥料定位试验基础上,连续多年监测不同施肥处理下冬小麦田氮素挥发损失量及其规律,探讨减少黄淮海地区麦田氨挥发的有效施肥方式,为提高冬小麦产量及肥料利用效率提供科学依据。 【方法】2011～2015 年利用水肥渗漏研究池进行试验,以石麦 15 (SM15) 为材料,以不施氮肥 (CK) 为对照处理,在同等施氮量下设置单施尿素 (U)、单施牛粪 (M) 和尿素牛粪 1∶1 配施 (U + M) 3 种氮肥配比处理,随机区组设计。采用通气法连续 4 年原位监测不同施肥处理下小麦氨挥发损失量、小麦籽粒产量及氮肥利用率。 【结果】2011～2015 年氨挥发损失量年际间变化较大,最大变幅可达 19.69 kg/hm2,年际间施肥后氨挥发速率变化规律趋势相似。不同施肥处理对土壤氨挥发有显著影响,冬小麦季氨挥发主要发生在施肥后 15 d 内,拔节期追肥的氨挥发速率显著高于播种期施用基肥。四年间氨挥发损失量平均达 7.26～42.40 kg/hm2,与不施氮肥相比,施氮处理的氨挥发损失量升高 1.40～4.84 倍,表明施用氮肥显著促进土壤氨挥发;施氮处理的氮肥损失率以 U 处理最高,达到 19.5%,M 处理最低,为 5.7%,U + M 处理为 12.3%,介于两处理之间,U + M 处理和 M 处理的氮肥损失率较 U 处理四年平均分别降低了 37.0% 和 71.1%,表明单施有机肥或有机无机肥配施可显著抑制氨挥发损失。2011～2015 年各施肥处理冬小麦产量均以 U + M 处理最高,达 9461.5 kg/hm2,较 U 和 M 处理分别增产 6.8% 和 9.1%。各处理的冬小麦籽粒吸氮量、地上部吸氮量同样以 U + M 处理最大,较 U 和 M 处理分别提高 7.1%、12.6% 和 5.4%、12.9%。U + M 处理的氮肥利用率在四年均最高,达 41.96%,较 U 和 M 处理分别提高 16.5%～19.6% 和 38.6%～58.7%。 【结论】综合籽粒产量及氮素利用效率,有机无机肥配施比单施化肥能显著降低氨挥发损失,提高籽粒产量和氮肥利用率,有利于实现冬小麦高产与肥料高效的协同,可作为黄淮海区域小麦生产中的增产增效的优化施肥方式。