海南典型蔬菜和果树氮素盈余指标的建立

为了定量海南热带蔬菜和果树体系氮素输入和输出,建立氮素盈余指标并评价其环境影响,搜集了1980年以来发表的有关海南农田的34篇符合要求的文献,包括蔬菜和果树传统和优化氮素管理的72个样本,用土壤界面氮素平衡法分析氮素输入、输出和盈余,并以优化管理下氮素盈余作为氮素盈余阈值。同时,用生命周期评价法(Life Cycle Assessment)定量活性氮损失、温室气体排放、碳和氮足迹。结果表明:传统氮素管理条件下,海南典型蔬菜和果树氮素(N)盈余分别为290和432 kg·hm^(-2);优化氮素管理条件下,对应氮素盈余(阈值)减少39%和49%,分别为176和222 kg·hm^(-2);蔬菜传统氮素管理下活性氮排放、氮足迹、温室气体排放(CO_(2)-eq)和碳足迹(CO_(2)-eq)分别为145 kg·hm^(-2)、4.5 kg·t^(-1)、9 444 kg·hm^(-2)和295 kg·t^(-1),优化氮素管理分别减少以上指标的26%、24%、19%和19%;果树传统氮素管理下活性氮排放、氮足迹、温室气体排放和碳足迹分别为177 kg·hm^(-2)、4.5 kg·t^(-1)、14 758 g·hm^(-2)和388 kg·t^(-1),优化氮素管理分别减少以上指标的28%、33%、21%和26%。综上所述,海南典型蔬菜和果树体系氮素盈余阈值分别为176和222 kg·hm^(-2),采用优化模式(如“4R Plus”养分管理策略、土壤“改酸增碳”和水肥一体化等)可以达到以上氮素盈余阈值,并降低当前活性氮排放、氮足迹、温室气体排放和碳足迹的19%~33%。

海南岛主要作物氮肥定额及区域农田氮素承载力研究

【目的】针对海南当前作物氮肥投入高、养分损失大、利用效率低等问题,基于养分平衡原理,测算协同满足作物增产和环境安全双目标下的主要作物氮肥投入上限及区域农田氮素承载力,并提出氮素调控措施。【方法】根据大样本农户调研结果明确作物产量潜力,通过自测数据和收集的国际粮农组织(FAO)信息、文献,构建作物产品氮浓度数据库及华南地区作物优化管理条件下的氮素盈余数据库,基于养分平衡原理评估作物高产下的氮素需求、氮素盈余阈值和氮肥定额。结合种植结构信息,定量海南区域农田氮素承载力。【结果】海南粮食(以水稻为例)、蔬菜作物的平均产量分别为6.2、33.9 t/hm^(2),分别低于全国产量水平13%和32%,水果作物的平均产量为33.6 t/hm^(2),与全国产量水平一致;华南地区粮食、蔬菜、水果作物的氮素盈余阈值分别为81、108和283 kg/hm^(2);粮食作物氮肥定额平均为160 kg/hm^(2),减量潜力平均为21%,蔬菜氮肥定额范围为181~476 kg/hm^(2),减量潜力平均为22%,其中豇豆减量潜力最大,为39%,水果氮肥定额范围为240~689 kg/hm^(2),减量潜力平均为28%,其他经济作物氮肥定额范围196~306 kg/hm^(2)。海南各市县的区域农田氮素承载力在0.4~2.8万t,最高的是乐东(2.8万t),白沙和五指山最低(0.4万t)。当前海南农田总体氮素投入高于承载力33%,而氮素产出低于产出潜力48%,氮素盈余高于盈余阈值156%,海南作物系统当前氮素利用率为23%,低于目标氮素利用效率37个百分点。【结论】海南粮食、蔬菜作物产量水平低于全国产量水平,水果作物产量水平与全国产量水平一致。经济作物的氮素盈余阈值偏高导致其氮肥定额偏高,主要由于当前经济作物的氮肥管理并未充分实行全要素协同优化。海南当前区域农田氮素输入已超出安全承载力,特别是海口、临高、儋州、万宁等经济作物占比较高的市县。未来海南氮肥管理应重视经济作物上的氮肥减量增效技术的应用,进一步降低经济作物的氮素盈余阈值,并优化经济作物的氮肥定额,同时应提升有机肥替代化肥的比例。