1984—2019年广西表层土壤有效磷含量的演变特征

【目的】探究1984—2019年广西表层土壤有效磷(AP)含量的演变特征,为合理制定广西农作物施肥管理措施及提高土壤肥力提供科学依据。【方法】基于广西第二次土壤普查项目(1984年)、广西测土配方施肥项目(2009年)及长期定位试验数据(2010—2019年),采用地统计学、动态度和分布指数等方法分析广西表层土壤AP含量的时空演变特征及其在不同海拔上的分布状况。【结果】1984—2019年广西表层土壤AP含量总体上大幅提升。其中,1984年表层土壤AP含量偏低(小于10.0 mg/kg)的土壤面积约占全区土壤总面积的80.00%,2019年表层土壤AP含量集中在10.0~40.0 mg/kg的土壤面积约占全区土壤总面积的97.00%。表层土壤AP含量为等级2(20.0 mg/kg<AP含量≤40.0 mg/kg)和等级3(10.0 mg/kg<AP含量≤20.0 mg/kg)的土壤面积所占比例分别由1984年的2.47%和4.12%提升至2019年的43.38%和48.57%。在变化速度方面,表层土壤AP含量为等级6(AP含量≤3.0 mg/kg)的土壤面积减少最迅速,动态度为-2.82%,等级2的土壤面积增加最迅速,动态度为47.28%,总体变化速度表现为等级2>等级3>等级1(AP含量>40.0 mg/kg)>等级6>等级5(3.0 mg/kg<AP含量≤5.0 mg/kg)>等级4(5.0 mg/kg<AP含量≤10.0 mg/kg)。在不同海拔上,土壤AP含量等级1和等级6的分布指数曲线均发生较大变动。1984年等级1的土壤面积在5个高程区的分布指数分别为0.07、2.00、2.22、1.69和0.16,2019年的分布指数分别为2.66、0.25、0、0和0;1984年等级6的土壤面积在5个高程区的分布指数分别为1.33、1.15、0.96、0.80和0.90,2019年的分布指数分别为0.12、0.08、1.94、7.95和1.76。【结论】1984—2019年广西表层土壤AP含量等级及空间分布格局均存在较大变动,大部分区域的表层土壤AP含量明显上升,主要介于10.0~40.0 mg/kg,其中,土壤类型和海拔是重要影响因素,人为干扰是导致表层土壤AP含量明显上升的直接原因。因此,广西农作物生产过程中应继续深入推进科学施肥,增加有机肥的施用比例,提高磷肥施用效率。

茉莉花产量与氮营养关系研究

[目的]研究茉莉花产量与土壤氮含量、植物氮含量的关系,为提高茉莉花产量提供氮营养管理科学依据。[方法]通过调查、采样、测试和统计分析,对横州茉莉花产量与氮营养关系进行系统研究。[结果]土壤全氮含量1.65~2.45 g/kg和水解氮含量51.20~124.19 mg/kg是高产地块的必要不充分条件。土壤水解氮含量与根、枝、叶、花氮和诸多营养元素含量均达到显著或极显著负相关关系,而在高产地块土壤水解氮含量51.20~124.19 mg/kg的必要不充分条件下,均未达到显著相关,说明当土壤水解氮含量超过124.19 mg/kg后,可能由于土壤水解氮含量过高引起其他养分的不均衡吸收,结果导致根、枝、叶、花氮和其他营养元素含量显著降低,此种情况下不利于高产。茉莉花叶硼含量与土壤全氮含量呈显著正相关,而高产地块叶硼含量差异不明显。[结论]高产地块土壤全氮含量和水解氮含量范围分别为1.65~2.45 g/kg和51.20~124.19 mg/kg;高产地块根、枝、叶、花氮和其他诸多营养元素的含量与土壤氮含量相关性不显著。

茉莉花产量与磷营养关系研究

[目的]研究茉莉花产量与土壤磷含量、植物磷含量的关系,为提高茉莉花产量提供磷营养管理科学依据。[方法]通过调查、采样、测试和统计分析,对横州茉莉花产量与磷营养关系进行系统研究。[结果]土壤全磷含量0.062~0.149 g/kg和有效磷含量4.8~90.0 mg/kg为高产地块2个必要不充分条件。土壤全磷含量与土壤全氮含量、土壤全钾含量、土壤速效磷含量、土壤速效钾含量以及有效态的铁、锰、铜、锌、硼、钼含量呈正相关,原因是土壤全磷含量高的土壤,土壤有机质含量也高,此种情况下各种养分含量也高。土壤有效磷含量与枝、叶磷含量呈显著和极显著正相关,说明土壤有效磷含量越高,枝、叶磷含量越高,有利于开花;土壤有效磷含量与茉莉花4个器官中的诸多养分含量均呈显著或极显著的正相关,说明土壤有效磷高时促进其他营养元素的吸收。[结论]高产地块土壤全磷含量和有效磷含量范围分别为0.062~0.149 g/kg和4.8~90.0 mg/kg;土壤有效磷是茉莉花关键的肥力指标之一。

茉莉花产量与微量元素关系研究

[目的]通过调查、采样、测试和统计分析,对横州茉莉花产量与土壤微量元素关系进行系统研究,为提高茉莉花产量提供微量元素施肥依据。[方法]采样的101个地块分为低产、中产、高产3个产量等级;土壤测定项目包括pH、有机质、全氮、全磷、全钾、水解氮、有效磷、速效钾和有效态的铁、锰、铜、锌、硼、钼以及全硒含量,植物测定项目包括根、枝、叶、花的氮、磷、钾、铁、锰、铜、锌、硼、钼、硒含量。[结果](1)高产地块土壤每种微量元素都有一个合理范围,这个范围是高产地块的微量元素必要不充分条件;(2)横州茉莉花土壤不缺铁、锰、钼、硒,而缺少铜、锌;硼可能处于临界水平;土壤有效态锰含量可能略多。[结论]横州茉莉花土壤缺铜、锌,可以使用铜和锌微量元素肥料。

茉莉花产量与钾营养关系研究

[目的]为提高茉莉花产量提供钾营养管理科学依据。[方法]通过调查、采样、测试和统计分析,对横州茉莉花产量与钾营养关系进行系统研究。[结果]①高产地块土壤全钾含量和速效钾含量范围分别为4.5~12.5 g/kg和20~280 mg/kg,为2个必要不充分条件;②土壤全钾含量和土壤速效钾含量与其他土壤养分含量均呈极显著和显著正相关,说明在茉莉花土壤肥力中的养分含量具有一致性趋势;③土壤速效钾含量与茉莉花根K、花K、根Fe、根B、枝Mn含量均呈显著正相关,说明土壤速效钾是关键的肥力指标之一;④土壤全钾含量与茉莉花根、枝、叶、花的其他养分含量呈显著或极显著负相关,说明全钾含量高时影响其他元素的吸收。[结论]土壤速效钾含量和全钾含量是茉莉花关键的肥力指标。

中国农田氮面源污染研究:Ⅰ污染类型区划和分省污染现状分析

在总结国内有关农田氮面源污染研究结果的基础上,对我国农田氮面源污染类型进行了区划,将全国划分为12个一级农田氮面源污染类型区,并进一步合并为3大类区域;定义了肥料氮污染指数的计算方法,在此基础上,利用近年各省氮肥施用的统计资料,对各省农田氮面源污染现状进行了初步分析。

中国农田氮面源污染研究:Ⅱ污染评价指标体系的初步制定

以国内现有研究成果为重要参考,初步制定了农田氮面源污染评价指标体系,包括建立了使用统计资料评价区域性氮面源污染的指数及其污染等级划分,制定了微观或小区域氮面源污染评价的若干方法,并建立了评价标准使用的优先顺序,目的在于可以使用相对统一的指标体系来比较不同的研究结果。其中,区域性氮素面源污染的指数分为五个污染等级。微观或小区域氮肥污染评价指标体系包括:根据地下水硝态氮含量划分为四类,根据土壤硝态氮绝对淋失量划分为四类,根据硝态氮淋失浓度相对数量划分为四类,根据土壤硝态氮残留量划分为四类。

粮食产量预测理论、方法与应用Ⅰ.科技进步增产理论、模型及其应用

粮食增产趋势及增产原因是国家制定宏观农业政策和措施的依据。科技进步增产理论是指:气候是波动的,科技是持续进步的,它是粮食多年持续增产的主要驱动力;科技进步增产预测模型是多年平均单产移动的回归方程。全国和东北三省粮食增产潜力案例分析结果表明:科技进步单产加速时间最早的是辽宁省,最晚的是黑龙江省;与全国相比,吉林省和辽宁省科技进步贡献率高于全国平均水平,黑龙江省低于全国平均水平,吉林省最高。本文初步得出以下结论:科技进步增产理论科学、模型实用、预测结果准确。

中国农田氮肥面源污染估算方法及其实证:Ⅳ各类型区污染程度和趋势

对3个污染类型区域农田氮肥污染典型研究案例进行了归纳和分析,讨论各类型区污染特点。结论如下:东北区、北东区、青藏区、北西区、西南区和四川盆地区,总体上都不属于肥料污染区;西北区属潜在污染区,如不能制定合理的灌溉定额和控制大水漫灌,养分淋失将很严重;黄淮海区和江淮区,由于肥料的使用量超标比较普遍,因而已经发生轻度或中度污染;长江三角洲区、东南丘陵区和华南丘陵区,均属于高肥高水区,为重度污染区。文章最后对氮素污染的基本现状和发展趋势做了总结和展望。

中国农田氮肥面源污染估算方法及其实证:Ⅲ估算模型的实证

在总结农田氮肥淋失的一般性规律基础上,建立了农田氮肥淋失的理论模型,具体建立了以下4类模型并进行了实证:施肥量与地下水硝态氮含量关系模型(直接评价模型)、施肥量与土壤硝态氮淋失量关系模型(间接评价模型)、施肥量与土壤硝态氮淋失浓度关系模型(间接模型)、施肥量与土壤硝态氮残留量关系理论模型(间接评价模型)。研究表明:上述4个理论模型和实际模型的比较说明,虽然氮的淋失总体上与施氮量正相关,但是不同气候区和土壤条件,其开始淋失或积累的施肥量不同,并且随施肥量增加的趋势(快慢)也不同,因此,必须建立适合于不同区域的模型参数才能实现更准确的淋失预测。但是,从宏观上,也可以通过参数的平均而大体地预测氮的淋失等级或趋势。

不测土条件下半定量施肥原理和模型评述

Soil testing is the precondition of quantitative fertilization.To test the contents of soil available nutrients needs investments,and there are many errors when converting the tested values into soil nutrient application.Therefore,it is very significant on theory and practice to study principles and models of the semi-quantitative fertilization under the condition of no soil testing.The research results showed that ecological balanced fertilization model can be used as a semi-quantitative fertilization model.It has many strongpoints,such as complete functions,plenty of information,less parameter variations,easy for obtaining parameters,and precise in calculation,etc.

氮利用率和氮转化率评价氮肥肥效比较研究

基于生态平衡施肥理论和通用施肥模型,以河南省小麦氮肥肥效试验数据为例,分别求算长期定位试验、普通田间试验、示踪试验三种情况下的肥料氮利用率和氮转化率,并进行评价,结果表明:①长期定位试验氮利用率和氮转化率都比较稳定;普通田间试验在最佳施氮情况下,氮利用率和氮转化率均与长期定位试验结果接近,但不同普通田间试验之间氮利用率变幅较大;示踪试验的氮利用率或氮转化率不能作为评价肥效和指导施肥的科学依据;②氮利用率低估了氮肥肥效;不考虑外源氮时则高估了氮肥肥效;使用氮转化率和外源氮是科学评价氮肥肥效的方法;③具体施肥实践时,可以不考虑外源氮而直接使用氮相对转化率评价肥效和指导施肥;参照长期定位试验的最佳施氮量,即使在不测定土壤氮的情况下也可以使用氮转化率半定量地指导施肥。

肥效评价的生态平衡施肥理论体系、指标体系及其实证

根据生态平衡施肥理论和实践,在综合评价肥料利用率及其算法前提下,提出了肥效评价的生态平衡施肥理论体系和指标体系,并进行了实证。理论体系包括:(1)以生态平衡施肥的多目标优化施肥为核心内容,即生态平衡施肥是以适宜的肥料成本、保证粮食产量和品质、持续培肥或保持土壤肥力平衡、减少施肥污染的多目标优化;(2)从操作上定义了多个评价指标,并可通过普通肥料田间试验求算;(3)指标体系包括评价肥效和指导施肥双重功能;(4)确立了肥效评价指标体系建立的方法。指标体系包括4方面9项指标:①用产量评价的指标有肥料转化率、最低肥料转化率、最高肥料转化率、平均肥料转化率;②考虑对环境负面影响的指标有肥料离土率、生态施肥量上限;③考虑土壤培肥的指标有培肥施肥量下限;④考虑土壤和肥料共同作用的指标有土壤-肥料养分表观转化率和土壤-肥料养分表观离土率。

“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系

施肥是与产量、品质、成本、土壤培肥、污染等问题密切相关的复合生态系统物质循环调控的重要措施。以实现经济效益、生态效益和社会效益的综合效益最佳为目标 ,建立了“生态平衡施肥”的理论基础和技术体系 ,结合国情提出“生态平衡施肥”实现的关键条件和具体模式。“生态平衡施肥”是以施肥系统养分循环原理“通用施肥模型”为理论基础 ,以实用和高新技术优化组装的技术体系为实现手段 ,以“生态型肥料”为载体的新的施肥系统。“通用施肥模型”建立在质量守恒定律和有效养分转化关系基础上。“生态型肥料”是同时满足高产、低投、没有污染等多目标的最佳肥料投入组合 ,其技术体系包括 :肥料改性、根域或肥域土壤条件改善、减少养分投入、养分再利用和循环技术 ;“生态平衡施肥模型”“特征参数”试验方法、专用肥配方试验方法 ;土壤有效养分速测方法 ;

通用施肥模型及其应用

基于生态平衡施肥理论和多年实践,建立了通用施肥模型及其若干应用模式。(1)不进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为"肥料转化率+肥料离土率+肥料培肥率=1";当Wj<Wi时的通用施肥模型表达式为"土壤-肥料转化率+土壤-肥料离土率=1"。(2)进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为"肥料经济产量转化率+肥料离土率+肥料培肥率=1";当Wj<Wi时的通用施肥模型表达式为"土壤-肥料经济产量转化率+土壤-肥料离土率=1"。基于以上理论和方法,分别对肥料长期定位试验、示踪试验、普通肥料田间试验、轮作栽培模式情况下的通用施肥模型进行了讨论;并介绍了参数计算过程。根据实际工作需要,对通用施肥模型进行了简化,分别定义了土壤-化肥养分生物产量转化率、土壤-化肥养分籽粒产量转化率两个参数和相应的施肥模型。最后简介了通用施肥模型多年实践情况。

肥效评价的生态平衡施肥指标体系的应用

本文以肥效评价的生态平衡施肥理论体系为基础,对生态平衡施肥指标体系进行了研究。(1)以肥料转化率为基础建立了全量养分通用施肥模型和参数体系:在Wj=Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj>Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj<Wi状态下,模型为Win=Wyield/Ks-yield+(Wj-W)i,参数为产量、肥料转化率和(Wj-W)i。(2)以肥料离土率为基础建立了肥料离土估算模型和参数体系:在Wj=Wi状态下,全量养分通用离土模型为Wleave=Win×Kleave或Kleave=1-Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj>Wi状态下,模型为Wleave=Kleave×Win或Kleave=1-Kyield-Kfertilization,参数为产量、肥料转化率和(Wj-W)i或Kfertilization。(3)以肥料培肥率为基础建立了土壤培肥模型和参数体系:在Wj>Wi时,肥料培肥率模型为Kfertilization=(Wj-W)i/Win,参数为产量和肥料培肥率。(4)以中长期定位试验为例说明了以上模型的应用方法和过程。

中国农田重金属污染预警系统研究

本文分析了农田重金属污染的"物质-驱动力-环境因素"的相互关系,结合中国国情,初步建立了中国农田重金属污染预警系统。它包括:农田重金属污染预警的"天-地-人通用概念模型";国家级、省级综合预警和县级单一预警方法;粮食季单产、耕地人口密度、耕地工业产值三个预警指标;"红橙黄绿青蓝紫"7个警级;省级预警中的工业和经济开发区等标记方法,县级预警中的城郊区、矿山区、污灌区、交通线、污染水体、养殖基地等标记方法;国家级、省级预警实例。研究结果表明:系统适合中国国情;预警方法科学、通用、实用、简单;预警指标符合中国国情和实际,所需数据容易获得。

“生态平衡施肥”——施肥理论和技术体系的创新

施肥与产量、品质、成本、土壤培肥、食品污染和环境污染等问题密切相关 ,它是社会—经济—自然复合生态系统物质循环调控的重要措施。“生态平衡施肥”是以施肥系统养分循环原理—“通用施肥模型”为理论基础 ,以实用和高新技术优化组装的技术体系为实现手段 ,以“生态型肥料”为载体的新的施肥系统。

社会-经济-自然复合生态系统有效物质(能量、货币)平衡模型的建立及其应用

根据质量守恒定律和有效物质 (能量、货币 )在系统内外部转化关系建立了社会 -经济 -自然复合生态系统有效物质(能量、货币 )平衡模型 ,定义了模型特征参数。将模型应用于 3个不同的研究领域 ,获得了相应研究领域的平衡模型 ,结果表明所建立的平衡模型具有通用性 ,它对于研究复合生态系统有效物质、能量和货币平衡具有重要的理论和实践意义。

中国农田重金属污染趋势性预测和预报系统

中国农田重金属污染趋势性预测和预报系统建立的理论:预测是建立在不同时段的、农田重金属污染数据基础之上的、对未来时段农田重金属的估计,预报是针对突发事件对农田重金属短时间影响的推测。系统建立的方法是:根据重金属在土壤中持续积累的特点,将持续积累模型转化为时间模型,避开根据重金属来源进行预测和预报的困难;以土壤背景值为重要参数,分别建立只有1个时段、2个时段和3个时段监测数据的预测方法,每次可取不同时段的监测数据之差或求算与背景值之差作为污染速率;在有4个时段以上监测数据的情况下,采用时间步长为3～5 a的简单移动平均数法再建立回归模型;具体预测和预报时,在区域内按需要可以建立点污染和污染等级预测和预报模型;在建立预测和预报模型前,首先需要建立农田重金属污染历史数据集。应用结果表明:所提出的理论和方法是通用的,经过验证是可行的。