海南典型稻菜轮作区和香蕉园氮磷盈余及土壤硝态氮累积

【目的】海南省是我国稻菜轮作和香蕉种植面积较大的省份,农户投入的氮(N)和磷(P)肥远超过了作物的养分需求,对海南生态环境可能造成不利影响。研究海南典型作物体系氮磷输入、输出、盈余及土壤硝态氮累积,为评价其养分损失及环境影响、提高养分管理水平提供科学依据。【方法】2021—2022年选取海南稻菜轮作和香蕉种植典型区域澄迈县为研究区,确定20个稻菜轮作田块和15个香蕉园。采用跟踪记录的方法获取所有地块的化肥施用量、有机肥施用量和秸秆还田方式及还田量等信息。采用跟踪采样的方法测定作物生物量及其养分含量。采用文献调研的方法获取研究区域土壤-作物体系养分沉降和生物固氮等其他来源数据。选取5个旱地香蕉园,采用土钻法采集土壤并测定0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量。【结果】海南典型稻菜轮作区氮肥和磷肥投入量分别为1308 kg N·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为975和333 kg N·hm^(-2))和515 kg P·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为385和130 kg P·hm^(-2)),作物地上部吸氮量和吸磷量分别为248 kg N·hm^(-2)和48 kg P·hm^(-2),稻菜轮作区氮素和磷素盈余分别为1196 kg N·hm^(-2)和484 kg P·hm^(-2)。香蕉园氮肥和磷肥投入量分别为1340 kg N·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为1293和47 kg N·hm^(-2))和447 kg P·hm^(-2)(化肥和有机肥分别为442和5 kg P·hm^(-2)),香蕉地上部吸氮量和吸磷量分别为242 kg N·hm^(-2)和23 kg P·hm^(-2),氮素和磷素盈余分别为1271 kg N·hm^(-2)和435 kg P·hm^(-2)。香蕉园0—400 cm土壤剖面硝态氮累积量为1131 kg N·hm^(-2)。【结论】过量施用氮肥和磷肥,导致海南典型区土壤-作物体系存在大量的养分盈余,旱地土壤也累积了大量的硝态氮。海南以较大的养分损失和环境代价生产热带高值水果和蔬菜,未来必须优化农田养分管理措施以保障其生态环境安全。

雄安新区化肥使用及氮磷盈余空间分布特征研究

近年来,随着白洋淀内源污染与点源污染逐渐得到控制,农业面源污染逐渐成为制约白洋淀水质改善的重要因素。改善白洋淀生态环境状况,加强农业面源污染防控至关重要。然而,当前对雄安新区农业面源污染的认识尚待提高,尤其需要加强对种植业化肥使用及其氮磷盈余空间分布特征研究。因此,本研究以雄安新区主要种植模式小麦—玉米为研究对象,采用农田养分平衡方法,分析2016年雄安新区小麦—玉米氮、磷养分输入、输出与盈余情况,为雄安新区农业面源污染防控提供科学依据。结果表明:(1)雄安新区农田氮磷养分的输入以化肥为主,输出以籽粒为主,总体化肥氮、磷投入水平为446.82 kg/hm^(2)、84.23 kg/hm^(2),籽粒输出氮、磷养分水平为312.71 kg/hm^(2)、42.79 kg/hm^(2);(2)雄安新区小麦—玉米农田氮磷养分均表现为盈余状况,且氮磷养分盈余与氮肥、磷肥投入极显著正相关;(3)雄安新区氮素、磷素盈余强度分别为273.74 kg/hm^(2)、44.99 kg/hm^(2),不同县市氮磷养分盈余量从高到低为安新县>雄县>容城县。建议进行合理的农田养分管理,开展养分平衡长期观测,实现化肥减量增效。

高肥力土壤下马铃薯磷肥利用及投入阈值研究

为探究农田磷肥投入阈值,保证马铃薯产量的同时减少磷养分进入流域水体的风险,通过田间试验研究了5种施磷处理(以P_(2)O_(5)计):0、90、135、180、225 kg·hm^(-2)对马铃薯产量、土壤有效磷累积、土壤磷平衡及磷肥利用率的影响。结果表明,施磷能显著提高马铃薯产量,增产幅度为35.3%~44.7%。马铃薯产量随施磷量的增加呈先增后减趋势,其中以施磷180 kg·hm^(-2)处理的马铃薯产量最高,为33020 kg·hm^(-2)。磷肥偏生产力和磷肥农学利用率均随施磷量的增加呈下降趋势,而磷肥表观利用率差异不显著。0~60 cm土层有效磷含量和累积量均随施磷量的增加呈增加趋势;各处理0~40 cm土层有效磷累积量占0~60 cm土层有效磷累积总量的78.6%~88.1%。将磷素盈余与施磷量、马铃薯产量、土壤有效磷含量和累积量、磷肥利用效率分别进行拟合,当磷素盈余为0时,施磷量为137.5 kg·hm^(-2),马铃薯产量为32756 kg·hm^(-2),0~20、20~40 cm和40~60 cm土层有效磷含量分别为70.5、49.4 mg·kg^(-1)和19.7 mg·kg^(-1),有效磷累积量分别为150.8、161.9 kg·hm^(-2)和64.8 kg·hm^(-2),磷肥偏生产力为242.1 kg·kg^(-1),磷肥农学利用率为72.7 kg·kg^(-1)。研究表明,在洱海流域高肥力水平农用地区域,施磷量131~144 kg·hm^(-2)可作为马铃薯高产且环境友好的磷肥投入阈值。

耕地磷盈余研究进展

磷作为影响水体富营养化的关键因素之一,已受到人们的普遍关注。磷盈余的耕地是水体磷的重要来源。本文从国内外耕地磷盈余量、耕地磷盈余的环境风险及其防治三个方面对目前耕地磷盈余的研究进行了综述。研究表明,随着农业的发展,化肥投入的增加,磷盈余问题普遍存在于世界各地,我国耕地磷盈余正处于上升通道,大多数发达国家则处于控制下降通道;耕地磷盈余的环境风险主要表现为耕地磷流失能力以及区域非点源磷污染的可能性;通过改良施肥方式、优化作物类型、加强田间管理模式及改进农业类型能够有效减少磷盈余带来的危害。

启动磷肥配合追施硫酸铵的根际调控技术提高膜下滴灌棉花磷肥效率和产量

【目的】针对新疆膜下滴灌棉花生产中磷肥投入过量、利用效率低、成本高等问题,探讨通过调整磷肥施用时间和增施铵态氮肥来增强棉花根际土壤供磷强度,提高磷肥吸收量,降低磷肥损失率,实现棉花的增产增收和磷肥增效。【方法】新疆主要棉花产区石河子、昌吉和农十师一八四团磷肥投入高于衡量监控推荐施肥量的26%~111%,玛纳斯县北五岔和六户地磷肥投入超出2.32~2.92倍,2020年在以上5个棉花生产区开展了田间对比试验。对照为各试验区棉花肥料习惯施用量和施用方法(CK),处理采用根际调控技术(RM)。RM技术根据目标产量确定磷肥用量,随出苗水滴施少量磷酸一铵与硫酸铵作为启动肥,在蕾期、花铃期集中滴施硫酸铵。棉花收获期,测定棉花产量及其构成因素,分析棉花养分吸收量、氮肥和磷肥偏生产力、磷肥盈余量,计算植棉效益。【结果】5个试验点RM处理和对照皮棉平均产量分别为3263 kg/hm^(2)和3292 kg/hm^(2),二者之间无显著差异,均达到了高产水平。RM处理棉花产量构成要素、植株各器官生物量分配以及氮、磷含量与CK也均无显著差异,但RM处理的磷肥偏生产力较CK显著提高了81.3%,磷盈余量平均降低了74.9%,昌吉试验点由于不基施磷肥,RM处理的磷盈余仅为P 3.6 kg/hm^(2)。皮棉目标产量为3.1~3.5 t/hm^(2)时,RM处理氮肥平均减施了16.6%,磷肥减施了56.5%,氮磷肥料成本降低了40.7%,节省2082元/hm^(2)。5个试验点RM处理的棉花净收益平均比CK增加了1845元/hm^(2)。在肥料投入高的北五岔和六户地试验点,氮、磷肥成本分别降低3993、4464元/hm^(2),净收益增加量分别达到2931、4367元/hm^(2)。【结论】在新疆主要植棉区采用根际调控技术,在确保棉花高产的同时,较习惯施肥技术减少了一半以上的磷肥投入,农田土壤磷输入输出基本平衡,植棉效益大幅增加,是新疆棉花施肥管理的良好措施。

我国农田磷养分平衡研究进展

从农田养分平衡的角度出发,通过磷平衡的计算方法、我国农田磷平衡的时空变异特征、不同作物农田磷平衡状况、磷平衡对土壤磷含量的影响等4个方面,综述了近年来我国农田磷平衡研究的主要进展。研究表明,我国农田磷平衡表现为整体盈余,且目前盈余程度仍在加剧;但不同区域间变异较大,部分农田磷亏缺,不同区域及不同作物间磷平衡呈现"两极化"发展趋势。不同研究者对于我国农田磷平衡的总盈余量、单位面积盈余量以及空间变异特征所得结果差异较大,不宜直接对比;而对时间变异、不同作物种植类型农田磷平衡以及土壤磷累积规律等方面的研究结果基本一致。为保持土壤磷养分库的稳定与提升,基于我国磷平衡研究现状,探讨了我国未来在磷平衡评价指标、改善磷平衡技术措施方面的几个研究方向,并提出政策措施引导、客观舆论宣传等建议。

鲁中山区桃园土壤养分状况评价与氮磷负荷风险研究

鲁中山区是我国桃果的重要产区,了解鲁中山区桃园土壤养分特征,并进一步探讨氮磷盈余情况,对指导桃园氮磷养分管理具有重要意义。以鲁中山区桃园土壤养分分析、农户投入调查等统计数据为基础,运用盈余法从区域角度分析桃园生产体系中的氮磷输出特点及氮磷盈余状况,估计土壤氮磷负荷风险。结果表明,桃园土壤有机质、速效氮磷钾含量0~20 cm土层均高于20~40 cm;整体上,速效磷属于丰富状态,有机质和速效氮钾基本处于中等水平;不同地区土壤有效养分存在显著差异,其中肥城桃园土壤养分含量较高,兰山次之,蒙阴最低。总体上90.91%的桃园超过了氮素盈余临界点,全部的桃园土壤处于磷素盈余状态。其中,兰山氮、磷盈余量均最高,分别为：1388.61 kgN.hm-2、2058.96 kgP2O5.hm-2,蒙阴和肥城氮磷盈余量为兰山的50%左右。鲁中山区氮磷的高量投入使得桃园氮磷负荷量加大,对土壤环境和周围水体造成很大的威胁。

栖霞市苹果园氮磷养分平衡及环境风险评价

栖霞市是中国最主要的苹果产区之一,近年来果园单位面积养分的大量投入造成了区域氮、磷元素的过量富集,进而对当地的土壤、水资源、大气等环境要素造成一定的污染。因此,了解苹果主产区施肥现状,并科学评价其环境风险具有重要的现实意义。以栖霞市为研究区域,通过实地调研、田间试验、室内模拟等方法,分析了苹果园氮磷养分的输入量及输出量,进而构建养分平衡模型,对区域环境风险进行了综合评价。研究结果表明:1)2018年栖霞市苹果园养分投入量为:有机质5360.28 kg/hm^2,N 545 kg/hm^2,P2O5568.76 kg/hm^2,K2O 712.57 kg/hm^2;2)氮素的气态损失、果实及枝条带走量各占输入总量的6.49%、24.34%、3.12%,盈余率达66.04%(402.97 kg/hm^2);磷素被果实和枝条带走量分别占输入总量的12.33%和2.55%,盈余率达85.12%(484.75 kg/hm^2);栖霞市氮、磷盈余量均超出环境安全的阈值,分别属于中风险和高风险范围。因此,在保证果园产量与品质的前提下,适当减少化肥使用量、逐步建立水肥一体化的果园施肥模式、提升果农科学的管理经验,应成为果园可持续发展的主攻方向。

北运河流域(北京段)养分资源估算与现状分析

针对北运河流域(北京段)农业面源污染日益突出的问题,依据流域内各区县统计年鉴数据,参考相关模型与参数,计算了北运河流域(北京段)2013年畜牧业和种植业的养分资源量,研究分析了流域内的养分资源现状。结果表明:粪肥可提供2.52万t氮(N)和1万t磷(P),满足粮菜果氮养分需求的81.5%,粪肥提供的磷养分量超出粮菜果磷需求量,磷盈余明显。模拟两种粪肥替代化肥氮磷的方式,结果表明模式1采用有机肥氮素替代50%化肥氮原则,粪肥所提供的磷养分超出作物需求,需施用化肥氮满足作物需求;模式2是根据作物需磷量进行粪肥施用,该情况下不会引起磷盈余,但作物需要的氮仍需要通过化肥来提供。农田平均磷载荷50 kg/hm2,超过发达国家环境安全限量值与全国平均水平,磷载荷大小顺序为顺义、大兴、通州和昌平,磷盈余量远超作物磷带走量,共盈余7 852 t。菜田和果园土地承载粪肥磷的能力下降,只有粮田可消纳粪肥磷。