东北黑土区典型县域农牧系统养分流动特征分析

在保障粮食安全的前提下,东北黑土区作物和畜牧生产的耦合促进了农业绿色发展。本研究选择位于东北黑土区的吉林省农安县为研究区域,以农牧系统为研究边界,通过实地调研、统计数据和文献,结合食物链养分流动模型(NUFER:NUtrient flows in Food chains,Environment and Resources use)定量分析1990—2020年农牧系统氮磷养分流动、利用效率和环境损失,探究气候和社会经济因素对氮磷排放的驱动作用,并设置平衡施肥(减少化肥施用)和有机肥替代(提升有机物料替代)两种情景评估该县减排潜力。结果表明,相对于1990年,2020年农安县农牧体系氮磷输入量分别下降45%和23%,其中化肥施用是最大的输入项。作物和农牧系统养分利用率波动增加,而畜禽系统养分利用率下降并逐渐趋于稳定。农牧体系氮磷损失量较1990年分别减少41%和增加29%。农田氨挥发、径流侵蚀和畜禽粪便直排为主要排放途径。通过平衡施肥和有机替代,土壤氮磷积累处于较低水平,至2030年农安县化学氮肥有80%的减施潜力,化学磷肥有85%的减施潜力,且氮磷养分环境排放均减少67%,作物和农牧系统养分利用率均增长50%以上。综上,农安县农牧体系未来可通过增加秸秆和粪便还田量提升化肥减施潜力。东北黑土区应继续深化化肥零增长政策,推行有机废弃物资源化利用,实现农牧系统协同优化发展。

玉米秸秆源有机物料还田对黑土团聚体碳氮分布的影响

采集7年定位试验中单施化肥(CK)、化肥配施秸秆(ST)、化肥配施堆肥(CP)、化肥配施生物炭(BR)4种施肥处理的耕层(0~20 cm)土壤样品进行测定,探讨玉米秸秆还田对黑土团聚体稳定性及其碳、氮分配特性的影响。结果表明,与CK处理相比,CP和BR处理的土壤有机碳含量显著提高,增幅分别为16.2%和32.4%。土壤全氮含量仅在BR处理显著提高,增幅为4.7%。与CK处理相比,BR处理的土壤团聚体碳含量增幅最明显(19.9%~65.8%),以2~1 mm粒径增幅最高。生物炭连年还田大幅增加了耕层土壤有机碳和全氮含量,堆肥还田显著提高了土壤有机碳含量。生物炭还田显著增加了土壤及各粒径团聚体的碳氮比,说明其土壤有机碳具有较强的生物稳定性。

秸秆全量深翻还田条件下玉米钾素吸收特征及钾肥适宜用量研究

探究长期秸秆全量深翻还田后玉米钾素累积特征及产量变化,探明秸秆全量还田条件下春玉米高产群体钾肥适宜用量。于2017-2019年在吉林省公主岭市和朝阳坡镇进行,主因素为施钾水平,副因素为品种。结果表明,施钾(K_(2)O)45 kg/hm^(2)处理的玉米产量、收获穗数、穗粒数和百粒重均最高,较不施钾肥处理分别增加10.4%、8.3%、9.0%和14.4%。通过数据拟合(y=-0.1375x^(2)+23.594x+11817,R^(2)=0.8732),得出吉林省中部玉米主产区,在多年秸秆全量深翻还田条件下最佳经济钾肥施用量为55.3 kg/hm^(2),对应玉米产量为12700.9 kg/hm^(2)。