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.     

都市圈“土壤-饲料-动物”系统养分流动与环境效应——以北京市为例

【目的】随着中国城市化进程的加快和经济的快速发展,人们对食品的需求和饮食结构发生了明显变化。城郊农牧生产的集约化发展在满足人们日益增长的对动物性产品和高品质植物性产品需求的同时,也带来了严重的资源浪费和环境污染问题。论文通过分析都市圈"土壤-饲料-动物"体系养分流动和环境排放特征,为养分资源综合管理、促进农牧结合和保护生态环境等提供科学建议。【方法】通过对北京市生猪(92个)、奶牛(28个)、肉牛(11个)、蛋鸡(27个)、肉鸡(26个)和肉鸭(16)共计200个农场的生产管理、饲料来源和投入、粪尿管理、还田利用的调研,总结出北京市农牧生产不同规模体系的特征参数,结合食物链养分流动模型(nutrient flows in food chains,environment and resources,NUFER)、北京市历史统计数据和文献参数数据对北京市都市圈农牧系统的氮磷流动、养分利用率和环境损失进行综合评价。对1980年与2013年农牧生产体系养分流动特征、利用率和环境排放特征的时空变化进行比较分析。【结果】从"土壤-饲料-动物"体系氮磷流动特征分析结果可以看出,体系中氮磷的投入和输出结构发生了较大变化。2013年,"土壤-饲料-动物"体系中进口主产物饲料氮磷投入是主要的养分来源,而1980年进口副产品饲料是主要的氮磷投入源。2013年氮磷损失为主要的输出项,而1980年氮磷还田为主要的输出项。这就说明随着城市化的发展和农牧系统的规模化,越来越多的外来养分在都市农牧系统中集中,从而带来了更大比例的环境损失输出。2013年,农牧生产体系氮素利用率NUEC+A为29.0%,与1980年相似。其中2013年农牧生产体系中的作物生产体系氮素养分利用率NUEC为33.0%,低于1980年的39.5%,而2013年动物生产体系NUEA为20.6%,高于1980年的17.8%。环境损失特征分析结果显示,单位面积氮磷损失和损失途径均发生了较大变化。2013年,每公顷耕地面积氮素和磷素总损失分别为436.5和37.5 kg·hm~(-2),而1980年的氮素和磷素损失分别为77.5和3.2 kg·hm~(-2),2013年单位耕地面积的氮素和磷素损失量较1980年分别增加了4.6倍和10.7倍。2013年氮素气体损失占氮素总损失的比例最大,为61.1%,其次为直接排放,为31.3%,淋溶径流损失比例最小,为7.6%。与1980年相比,气体损失比例明显降低,而无序排放比例明显增加,超过淋溶径流成为第二大损失途径。2013年磷素直接排放损失比例超过淋溶径流成为最主要的排放途径。同时,北京市"土壤-饲料-动物"体系环境氮磷损失在城郊区域迅速增加,而在城市中心区域迅速减少。【结论】1980—2013年间,北京市"土壤-饲料-动物"系统氮磷流动特征和环境排放时空分布发生了很大变化。这些变化与种养结构的变化、养殖规模和方式以及环保政策密切相关。     

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.     

栾城城郊型农牧系统养分流动与环境排放时空特征

【目的】改革开放以来中国种植业和畜牧业生产模式及农牧系统结合程度都发生了很大改变,这种改变对农牧体系养分流动以及环境排放都产生了较大影响。论文以河北省石家庄市栾城区为例,分析其1985-2014年农牧系统生产结构、养分流动和损失时空变化特征,确定农牧系统养分损失的关键节点和影响因素,为栾城区以及其他县级行政区的农业可持续发展提供理论依据。【方法】采用食物链养分流动模型(NUFER模型：nutrient flow in food chain, environment and resources use)并结合实地调研,定量栾城区氮磷养分流动特征和影响因素。NUFER模型综合考虑了作物生产系统、畜禽生产系统、食品加工系统和家庭消费系统的氮磷养分流动、利用率和环境损失。实地调研采用面对面的问卷调研方式收集信息,调研内容包括农田养分输入输出、生产管理和养殖户农场养分输入输出、生产管理及粪尿管理等。【结果】2014年种植业蔬菜水果播种面积占总播种面积的比例达到25%,每公顷耕地氮和磷（折纯,下同）投入量分别为763和335 kg,单位面积氮和磷盈余量分别为132和237 kg·hm^-2;畜牧业养殖密度达到18 LU/hm²,饲料进口率达到75%,畜牧业源外源氮磷投入分别占农牧体系外源氮磷投入量的57%和39%,畜牧业源氮磷主产品输出占农牧体系氮磷主产品输出的60%和33%,是典型的高环境负荷的城郊型农牧生产体系。1985-2014年,畜牧业畜禽粪尿氮素还田率由59%降至35%。种植业氮利用率从45%降至43%,磷利用率从32%降至23%;畜牧业氮利用率从14%增至30%,磷利用率从4.4%增至10%;农牧系统氮利用率从41%降至36%,磷利用率从27%降至16%。2014年生产1 kg作物产品氮的平均氮损失为0.66 kg,生产1 kg作物产品磷的平均磷损失为0.11 kg;生产1 kg畜禽产品氮的平均氮损失为1.4 kg,生产1 kg畜禽产品磷的平均磷损失为1.8 kg;生产1 kg农牧系统产品氮的平均氮损失为1.5 kg·kg^-1,磷损失为0.75 kg·kg^-1磷产品。农牧体系氮损失的主要途径是氨挥发,农牧体系磷损失的主要途径是粪尿直接水体排放。【结论】受城镇化驱动和农牧系统生产结构改变的影响,经过近30年发展,栾城区成为高投入、高产出、低氮磷利用率、畜牧业占主导地位的高环境负荷的城郊型农牧生产体系。当前农牧系统养分利用率偏低、损失偏高主要源自过高的畜禽养殖密度、农牧分离以及农牧体系养分管理措施的不合理。因此,确定栾城区合理的畜禽养殖承载量,加强饲养管理,实行粪尿全链条管理等农牧结合措施将对农牧系统可持续发展具有重要意义。     

水稻长期氮肥效率和土壤氮素平衡

通过不施肥(CK)、施氮磷肥(NP)、平衡施肥(NPK)和有机肥配施无机肥(MNPK)4个处理,利用8年水稻定位试验数据,分析水稻地上部生物量、产量及籽粒和秸秆中氮含量对不同施肥处理的响应,研究了水稻生长期土壤和环境氮素供应状况、氮肥效率和土壤氮素表观平衡等。结果表明,8年CK的水稻平均每年可生产籽粒9.42 t·hm^-2,相当于NPK的77.5%,因此,施肥对水稻产量提高的贡献率为22.5%。平均每年不施肥的土壤自然供氮131.4 kg·hm^-2,相当于平衡施肥的71.4%。水稻地上部吸氮量的74.5%来源于籽粒。在平衡施肥条件下,每施入1 kg氮肥,可生产籽粒61.1 kg,每吸收1 kg氮素,可生产籽粒平均为66.1 kg。由于作物对氮素不断的吸收,造成CK的土壤每年氮素亏缺 131.4 kg·hm^-2,在年平均施氮量208 kg·hm^-2的条件下,NP可使土壤每年氮素出现盈余326.1 kg hm^-2,但NPK的土壤氮素盈余量反而出现下降,尤其MNPK,土壤氮素盈余量比NP降低85.8%。     

近20年重庆市农牧生产体系氮素流动特征及驱动力分析

【目的】通过评价重庆地区农牧系统的氮素流动特征,明确氮素的主要损失途径及驱动因素,提出未来农牧生产中氮素管理措施,为实现重庆地区农牧系统氮养分的高效利用提供数据支撑。【方法】通过查阅文献及统计数据并结合调查研究,采用NUFER（nutrient flow in food chain, environment and resources use）评价方法,以重庆市农牧生产系统为主要研究对象,定量1996-2015年间农牧系统的氮素流动特征,明确其环境代价。在此基础上,探讨人类活动与农牧系统氮素流动特征变化之间的关系,并通过对2020年不同氮素管理情景分析,探索区域氮素的可持续利用途径。【结果】1996-2015年,重庆市农牧系统氮素输入总量增长19.2%,2015年达到1 006 Gg,其中化肥贡献57%以上;氮素输出总量增长16.5%,2015年达到844 Gg,环境损失为最大的氮素输出项,占输出量的61.7%左右,其中农田生产和畜禽养殖系统分别贡献45.1%和54.9%;农牧系统内氮素循环总量增长42.7%,2015年达到448 Gg,其中秸秆还田和畜禽粪尿还田氮量分别达到32.7和95.0 Gg,20年间分别增长55%和44%。1996-2015年重庆市蔬菜瓜果等经济作物种植比例从10%升至28%,粮食作物种植比例从82%降至62%,肉蛋奶等动物主产品输出量增加83%。农牧生产结构的变化与氮素利用和损失的变化呈现显著的线性正相关关系,但人均GDP (gross domestic product)的增长与氮素利用和损失的变化没有呈现明显的线性关系,表明影响系统氮素流动特征的主导因素应该是农牧生产结构变化,而经济发展水平的变化只是起到了刺激农牧产品消费的作用。通过情景分析,若在2020年实现《重庆市农业农村发展“十三五”规划》的农产品生产目标,保持目前的氮肥投入和氮素管理现状,将会增加18 Gg氮素损失,同时降低氮素利用率1.2%;通过提高系统内部氮素循环利用率,优化作物生产养分管理,可在实现生产目标的同时,分别减少氮肥投入和氮素损失量15%和4.2%,提高农牧系统氮素利用率1.3%以上。【结论】在近20年中,重庆市农牧生产系统氮素流动特征发生了很大变化,氮素输入强度和环境损失在不断增加,而农牧生产结构改变是其变化的主要驱动力。在重庆未来农牧生产中,减少畜禽生产系统氮素的直接排放,加大畜禽粪尿和秸秆循环利用力度,优化作物生产系统氮素管理措施和提高氮素利用效率,是实现农牧生产和生态环境的平衡发展的有效措施。     

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。     

华北平原五省冬小麦产量和氮素管理的时空变异

【目的】通过对华北地区冬小麦产量及氮素管理时空变化的分析,明确华北平原五省2005—2014年冬小麦产量、效率及环境效益的演变规律。【方法】基于2005—2014年农户调研数据,分析华北平原产量、产量差与氮素管理的时间和空间变异趋势,从粮食安全、资源高效和环境保护3个维度设计了华北地区氮素可持续管理评价体系,并据此对该区目前氮素管理现状进行评价。【结果】(1)2005—2014年华北冬小麦产量均值为6.5 t·hm~(-2),呈逐年递增趋势,10年增幅达7%,产量从高到低依次为河南、安徽北部、山东、河北、江苏北部。10年产量差均值为1.4 t·hm~(-2),整体呈下降趋势,10年降幅高达47%,产量差从高到低依次为山东、河北、江苏北部、河南、安徽北部。安徽北部产量差降幅最大,产量差最小;山东省内产量差差异较大,呈东部高于西部的趋势。(2)2005—2014年华北冬小麦施氮量均值为226 kg·hm~(-2),除江苏北部外均呈增加趋势,10年平均增幅为3%,施氮量从高到低依次为江苏北部、河北、山东、安徽北部、河南。同省施氮量差异较小而省间差异明显。(3)2005—2014年华北冬小麦氮素利用效率(NUE)均值为44%,从高到低依次为河南、安徽北部、山东、河北、江苏北部。空间差异大,施氮量高的地区NUE较低。(4)2005-2014年华北冬小麦氮盈余均值为165 kg·hm~(-2),从高到低依次为江苏北部、河北、山东、河南、安徽北部。施氮量高的地区氮盈余较高。(5)2005—2014年华北冬小麦满足华北地区氮素可持续管理评价体系安全边界的县数仅占总体的2%。以该区域氮盈余及产量均值分区,其中河南省均值位于低氮盈余高产量区;山东及安徽北部均值位于低氮盈余低产量区;河北及江苏北部均值位于高盈余低产量区。【结论】2005—2014年华北地区冬小麦产量增加,产量差减小;同时氮肥投入增加,氮盈余较高,氮素利用效率低。五省中河南氮素管理较为合理,山东和安徽北部氮盈余较低,产量提升空间大;河北及江苏北部氮肥投入量高、效率低、环境压力大,将是未来华北氮素管理的重点地区。     

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。     

消费前端粮食损失数量和环境足迹的评估

减少粮食损失和浪费是关系粮食安全和环境可持续的重大问题。通过对粮食损失、粮食浪费、环境足迹概念的梳理，明确消费前端三大主粮的损失为评估对象，采用系统性评价方法，对粮食消费前端（包括收获、储藏、加工和运输四个环节）的损失率和损失数量进行估算；在此基础上，测算出粮食损失的环境足迹，探讨减少粮食损失和保护资源环境的策略。研究表明，小麦、水稻和玉米收获环节损失率分别为3.765%、3.771%和2.920%，消费前端损失率分别为11.665%、12.871%和13.320%。2020年消费前端三大主粮损失的数量总计为7 765万t，其中，小麦损失1 566.03万t，水稻损失2 726.85万t，玉米损失3 472.12万t。碳足迹的平均估计值为20 189万t CO₂e，蓝水足迹的平均估计值为100.95亿m³，土地足迹的平均估计值为2 329.50万hm²。虽然各环节粮食损失的原因不同，但分析发现提升各环节技术水平是减损的共同路径。因此，建议采取提高农业机械装备水平、改善粮食储藏设施与条件、创新发展粮食减损加工技术、推广高效...     

山东省冬小麦-夏玉米轮作体系土壤氮素盈余指标体系的构建与评价——以德州市为例

山东省德州市是我国重要的粮食生产基地,大量施用氮肥以及氮素流失是该地氮素污染的重要原因,设定合理的氮素盈余指标体系迫在眉睫。本研究以田间试验研究和文献荟萃为基础,探究德州市冬小麦-夏玉米轮作氮素盈余情况,建立该地氮盈余指标体系,并运用欧氏距离法对德州市当前氮素管理指标进行评价。结果表明:德州市整个冬小麦-夏玉米轮作体系轮作周期氮素盈余量为196.84 kg N·hm~(-2)·a~(-1),小麦季氮素盈余量为111.07 kg N·hm~(-2),玉米季氮素盈余量为85.77 kg N·hm~(-2)。氮素盈余量在30～70 kg N·hm~(-2)·a~(-1)时为德州市整个轮作周期氮素盈余量推荐值;德州市小麦季氮素盈余量推荐值为10～50 kg N·hm~(-2);德州市玉米季氮素盈余量推荐值为20～60 kg N·hm~(-2)。在氮素的损失方面,氨挥发以及淋洗是氮素损失的主要去向。小麦季的氮素污染程度高,玉米季氮素污染程度相对较低。运用欧氏距离法计算德州市氮素管理水平(A值)为0.63,属于中级管理水平。综上,德州市冬小麦-夏玉米轮作体系农田氮素含量较高,从而导致氮素大量损失。加强氮素管理水平,提高氮素利用率是德州市氮素资源管理的长期任务。     

苏州市农业面源污染源强解析与评价

采用清单分析、等标排放量、内梅罗综合水质指数评价等方法,对长三角典型区域苏州市的农业面源污染的来源、地区分布和污染风险进行了解析。研究结果发现,苏州市农业面源污染物排放量较大,年排放COD 171 268.2 t,氨氮6 510.5 t、总氮21 839.3t,总磷3 335.7 t,属于典型的生产与生活复合型污染。面源污染物来源多元化,发现畜禽养殖业是COD 和总磷排放的重要来源,而氨氮和总氮主要来自农村生活源。按照地区来说,太仓市COD和总磷排放量居首,而苏州市区是氨氮和总氮的最主要排放地区。苏州市农业面源污染造成的综合水质指数均值为2.6,在中等污染水平,其中苏州市区和昆山市为轻污染,张家港市为中等污染,而常熟市和太仓市均属于严重污染区域。农业面源污染强度与地方农林经济并未有显著的关系。     

典型乌龙茶产区氮素平衡状况及减排潜力研究

为探讨典型乌龙茶产区氮素平衡状况及温室气体减排潜力,基于2015-2017年在福建省安溪县和武夷山市茶园开展的355户农户调研数据和207个土壤数据,采用Boundary line方法,分析了典型乌龙茶产区的氮肥施用特征、氮素平衡状况以及温室气体减排潜力。结果表明：安溪县茶园平均氮肥投入量509.4 kg·hm^-2,主要来源于复合肥和尿素,全年氮盈余量479.1 kg·hm^-2;武夷山市茶园平均氮肥投入量218.1 kg·hm^-2,主要来源于复合肥,全年氮盈余量189.8 kg·hm^-2;氮素投入与氮养分盈余量之间具有极显著的正相关关系;随着氮素盈余量的增加,土壤全氮含量也随之增加,并且安溪茶园的土壤全氮含量比武夷山茶园更高;基于Boundary line方法,安溪县和武夷山市茶园的氮肥优化用量分别为411.3 kg·hm^-2和157.7 kg·hm^-2;通过优化氮肥投入和管理水平可分别实现安溪县和武夷山市茶园温室气体减排62.0%和68.0%。在安溪县和武夷山市乌龙茶产区中,氮肥施用严重过量,导致氮素盈余量和温室气体排放量较高,应通过优化氮肥用量达到减少氮素过量盈余和降低茶园温室气体排放的目的。     

兴山县香溪河流域农业源氮磷排放估算及时空特征分析

基于典型调查与统计分析,应用排污系数法估算了兴山县香溪河流域2007-2013年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的排放量,并对排放量、排放强度及其时空格局进行了分析。结果表明,香溪河流域农业面源污染TN、TP年均排放量分别为 1 145.2、56.5 t·a^-1,排放强度分别为44.5、2.14 kg·hm^-2·a^-1.农业源TN和TP的年排放量逐年增加,2013年较2007年增幅分别为38.0%和85.1%,TN:TP为21:1,TN排放占主导,为香溪河流域兴山县段重点防控指标。从各类污染源贡献来看,畜禽养殖业源是TN的主要贡献源,占农业源污染总量的77.9%;种植业源是TP的主要贡献源,占55.4%.从不同源氮磷排放量空间格局来看,各乡镇中水月寺镇、黄粮镇和峡口镇的TN、TP排放量均最高。从氮磷排放强度空间格局来看,峡口镇、高桥乡和黄粮镇对TN排放强度最高;峡口镇、昭君镇和黄粮镇对TP排放强度最高。     

渭北旱地麦田配施有机肥减量施氮的作用效果

为了探讨陕西渭北旱地冬小麦有机无机配施的减氮效应及机理,于2011年10月至2014年6月在陕西省渭南市白水县进行了连续三年的田间小区定位试验,探究不同氮肥用量(0、75、150、225、300 kg N·hm~(-2))与有机肥(猪粪30 t·hm~(-2))配施对冬小麦产量、氮肥利用率(NUE)、土壤硝态氮残留及土壤养分的影响,明确当地最适宜的有机无机配施比例。结果表明:有机无机配施处理的产量、地上部吸氮量和NUE较单施化肥处理分别提高6.9%、29.3%和34.3%,且以有机肥与150 kg N·hm~(-2)氮肥配施处理效果最佳;有机无机配施显著改善0~20 cm土壤养分状况,土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别较单施化肥处理提高6.1%、8.2%、90.4%和94.8%,但当施氮量大于150 kg N·hm~(-2)时,配施有机肥显著增加0~200 cm硝态氮残留量(43.7~188.8 kg·hm~(-2)),加大硝态氮淋溶风险;有机肥分别与75、150 kg N·hm~(-2)氮肥配施相比单独施用150、225 kg N·hm~(-2)氮肥处理在产量上无显著差异,却显著提高了NUE(27.4%和45.3%),并降低60 cm土层以下硝态氮含量。综合上述研究结果,在渭北旱地冬小麦生产中,在有机肥(猪粪)30 t·hm~(-2)的基础上配施75~150 kg N·hm~(-2)的氮肥(有机氮∶无机氮=1∶0.46~0.91),可以保证小麦高产优质,并降低氮素淋溶风险。     

模拟氮沉降对华西雨屏区苦竹林凋落物基质质量的影响

凋凋落物基质质量是影响凋落物分解速率的决定性因子之一,本研究旨在探究模拟氮沉降对苦竹林凋落物基质质量的影响。2007年11月至2010年12月每月一次连续对华西雨屏区苦竹人工林进行了模拟氮沉降试验,施氮水平分别为：低氮（5 g N?m–2?a–1）,中氮（15 g N?m–2?a–1）和高氮（30 g N?m–2?a–1）。在施氮2 a后,于2010年1月开始收集各样方的凋落物样品,连续收集12个月,分析测定凋落物基质质量。结果表明：施氮显著增加了凋落叶中N、P元素含量,中氮处理显著增加了凋落枝中N元素含量,中氮和高氮处理均显著增加了凋落枝中P元素含量;施氮对凋落物中C元素含量影响很微弱,显著降低了凋落叶中的C/N,中氮处理显著降低了凋落枝中的C/N,对木质素和纤维素含量均未造成显著影响。由于模拟氮沉降增加了苦竹凋落物的N、P含量,降低了其C/N,因此氮沉降可能会促进苦竹凋落物的初期分解速率。     

长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放估算

基于相关统计数据,本文采用生命周期评价(LCA)方法,研究了长三角地区三省一市蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放。结果表明:长三角地区蔬菜生产的活性氮损失和温室气体排放潜值较高,2012—2016年平均分别为103 kg N·hm~(-2)和5 930kg CO_2-eq·hm~(-2);不同年份间活性氮损失和温室气体排放差异显著,2015年活性氮损失和温室气体排放潜值最低,分别为95 kg N·hm~(-2)和5 618 kg CO_2-eq·hm~(-2),其活性氮损失和温室气体排放潜值分别较其他年份低6.5%～12.3%和3.5%～9.0%;5 a平均活性氮损失和温室气体排放潜值露地蔬菜分别为106 kg N·hm~(-2)和5 157 kg CO_2-eq·hm~(-2);设施蔬菜分别为93 kg N·hm~(-2)和8 760 kg CO_2-eq·hm~(-2);与该区其他省市蔬菜生产相比,浙江5 a平均活性氮损失低2.8%～13.7%,安徽温室气体排放潜值低1.4%～10.7%。针对蔬菜生产高氮肥投入、活性氮损失以及温室气体排放问题,在田间管理时可采取控制氮肥用量、优化施用氮肥、合理使用增效氮肥等措施。     

我国东北地区有机肥资源分布特征与养分利用潜力分析

为了探究我国东北地区主要有机肥资源的区域分布特征及养分利用潜力,以国家统计局发布的农作物产量、畜禽饲养量等数据为基础,对黑龙江省、吉林省、辽宁省及内蒙古自治区部分地区2000—2020年秸秆及畜禽粪便的产量及氮磷钾养分含量进行整理分析,结合2020年该区域的农作物种植结构,探讨了秸秆和畜禽粪肥还田的养分利用潜力。结果表明：该区域秸秆资源（干基）主要来源于玉米（61.88%）,2000—2020年秸秆的年均产量为1.38×10⁸ t·a^-1,畜禽粪肥资源（鲜基）主要来源于牛粪（52.44%）,年均产量为2.87×10⁸ t·a^-1,玉米秸秆和牛粪主要集中于黑龙江省的哈尔滨市、绥化市等地区;秸秆资源总产量呈波动增加的趋势,尤其是2000—2013年呈线性增加趋势,而畜禽粪肥的年度总产量相对稳定。以2020年秸秆和畜禽粪肥当年最大养分利用效率计算,该地区秸秆和粪肥理论上可提供的有效氮、磷、钾分别为1.16×10⁶、3.05×10⁵、2.13×10⁶ t,对农作物养分需求的贡献分别为29.57%、38.28%、112.49%。研究表明,以秸秆和畜禽粪肥的最大养分利用效率计算,东北地区的有机肥资源仍无法满足农作物的养分需求。因此,合理优化作物种植结构、提高有机肥资源还田利用效率,是实现该区域种养结合和农业可持续发展的重要途径。     

不同施肥管理对东北黑土区氮损失的影响

为了明确不同施肥管理的肥料利用率及其氮损失对环境的影响,采用自然降雨条件下土槽模拟试验方法,系统研究了在东北黑土玉米单作体系下不同施肥管理(尿素、秸秆还田和缓控释肥)在一次性施用条件下的农田氨挥发、氮径流淋溶损失及土壤硝态氮累积特性。结果表明:农民习惯施肥、秸秆还田施肥及控释肥氨挥发总量分别为26.1、24.2、23.9 kg N·hm-2,占化肥施用量的10.9%、10.1%、10.0%;氮径流淋溶损失分别占化肥施用量的1.4%、1.5%、0.9%,且以氮径流损失为主;土壤0~50 cm土层氮残留分别为42.2、42.3、54.6 kg N·hm-2。秸秆还田处理可以在保证产量的前提下,减少土壤氮残留、提高肥料利用率;控释肥在降雨量少的条件下氮残留相对较高,应适当降低施氮量。     

环竺山湾湖小流域种植业面源污染减排潜力研究

农田面源污染一直被认为是竺山湾湖水质恶化的重要因素之一。采用实地调研农户的方法考察了环竺山湾湖小流域粮食作物(水稻、小麦)、蔬菜、果园生产在"十二五"初期养分投入状况,结合太湖流域"十一五"期间已获示范验证、可推广应用的环境友好型种植技术模式或实践,估算了环竺山湾湖小流域种植业生产控污减排能力。结果表明,基于目前的稻麦、蔬菜和果树种植面积,规模化应用稻-麦施肥减量技术和稻-绿肥技术轮作模式可分别实现无机N投入减量132.4、424.3 t·a-1和总N减排20、42.3 t·a-1;蔬菜种植优化技术模式可减少无机N投入993.7 t·a-1和减排总N 181.3 t·a-1;果园优化施肥与三叶草截流控害集成技术模式,至少可实现节省无机N投入1000 t·a-1和减排总N 116.8 t·a-1。综上,环竺山湾湖小流域种植业生产已较"十一五"时期无机N投入水平明显降低,但依然还有减量空间;有机肥施用量逐步提升,但符合竺山湾湖小流域的最适施用水平还有待深入研究。最后给出了环竺山湾湖小流域农田面源污染规模化防控建议,以期为改善竺山湾湖水质进而确保太湖水质安全提供支持。