我国农田土壤肥力和养分平衡状况研究

摘要

世界粮食短缺问题依然严峻，我国中长期粮食安全问题仍不容忽视。保证粮食安全、生态安全，推进农业可持续发展是我国面临的重大问题。在上世纪70年代末和80年代初相继开展的全国性的土壤普查和化肥肥效试验，对于了解我国当时的土壤养分状况和指导肥料合理施用与布局起到了积极的作用。但近20多年，种植业结构、作物产量、施肥习惯、施肥水平等均发生了较大变化，目前我国存在土壤肥力不明、化肥肥效不清的状况，给我国的肥料管理带来一定的盲目性。本文通过对我国上世纪90年代以来43000余个土样测定结果的分析，分析了我国土壤肥力现状和变化趋势；通过上千个肥料试验结果的分析，总结了我国化肥肥效和主要作物需肥特点；根据农业统计资料和相关文献数据，分析了我国化肥施用特点、农田生态系统养分平衡状况和变化趋势以及有机养分资源潜力，最后提出了相应的养分管理对策。本研究结果表明： 1)自从上世纪90年代以来，我国大部分地区缺磷(P)、钾(K)的状况有所改善，但东北地区钾素耗竭严重，我国西北地区土壤肥力水平较差。微量元素中硼(B)的缺乏现象得到了缓解，但是锌(Zn)、硫(S)的亏缺问题有加重的趋势，全国农田土壤Zn、S微量元素亏缺比例平均达到65％和34％，北方微量元素缺乏较南方更严重，南方几个省份缺镁(Mg)的问题也很严重，中西部地区缺铁(Fe)的比例较高。而对于全国而言，缺锰(Mn)和B的问题还不是很突出。 2)与80年代相比，当前氮磷钾的增产效益已经发生了明显变化，N的增产效果明显降低，P和K的增产效果有所提高，尤其是钾肥的增产效果。与氮磷相比，目前钾肥在我国主要作物上的经济产投比最高。对于中、微量元素，目前发现Zn、S和Mg肥均取得显著的增产效益，尤其是Zn肥，平均每公斤Zn可以增产96.6公斤粮食。与20多年前相比，我国农作物的增产潜力进一步提高，单位面积化肥需求量也相应增加。 3)根据土壤养分表观平衡法的计算结果，发现1985～2005年，我国农田氮、磷素盈余总量和单位面积盈余量均不断增加，至2005年全国农田单位面积平均氮盈余量为41.96kg/hm2，磷盈余量达75.86kg/hm2，钾素平均亏缺15.53kg/hm2。除黑龙江省外，我国绝大部分地区氮素均已经超过了养分盈余率的允许范围，磷素盈余现象更为严重，已经超过允许盈余率的148％。虽然我国各省市钾素亏缺率仍在允许亏缺范围内，但是为了保障当地农田钾素水平，实现作物高产稳产，必须保障农田生态系统钾素的平衡。 4)我国占世界9％的耕地消耗了超过世界30％的化肥，化肥消费总量位居世界首位。我国单位种植面积的化肥用量为285.7kg/hm2，位于世界中上水平。但是在我国目前化肥利用率较低的情况下，以有机肥提供28％氮、25％磷和56％钾计，与作物的最高产量需肥量相比，我国的化肥氮有363.6万t的盈余，磷、钾肥仍然有175.02、496.47万t的缺口。因此，化肥氮磷钾施用总量仍然不能满足作物高产的需要。2005年我国N：P2O5：K2O为1:0.57:0.25，与世界水平相比，磷素施用比例偏大，钾素施用比例偏小，但从我国种植结构和主要作物需肥特性来讲，我国的磷氮比是基本适合我国国情的，但钾素消费比例与作物需求比例还相差较多。 5)我国有机资源养分潜力巨大，2005年人畜禽排泄物和秸秆共产生N、P2O5、K2O养分量分别为2824.6、1291.1、3010.4万t，分别为化肥N、P2O5、K2O投入量的1.08、0.86和1.66倍。但我国以有机肥施用的养分占农田施用养分总量的比例不断下降，已经从1985年的48％降到2005年的33％。 综上，我国很多农田土壤肥力、化肥肥效、肥料使用特点等均已发生明显变化，以目前我国的化肥利用率来讲，在区域养分管理上，东部地区应采取减氮减磷增钾、中部地区减氮控磷增钾、西部地区减氮稳磷补钾的平衡施肥措施，要严格控制东部地区氮肥的投入。在大量元素的管理方面，要在有机、无机肥料配合施用的基础上，把努力提高养分利用效率，逐渐控制和减少氮磷的施用量，合理增加钾肥投入作为我国今后一段时间内肥料工作的总的原则。在中微量元素的管理方面，充分发挥有机肥在补充农田中、微量元素中的作用，注重北方尤其是两北地区微量元素的施用，在北方着重补充Zn、S、Fe、Cu肥，南方地区注意增施Zn和Mg肥。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1研究背景

1.1我国局部区域的土壤肥力状况和变化

1.2我国化肥施用状况与世界化肥消费特点的比较

1.3我国化肥肥效研究状况

1.4我国有机资源的产生量以及与国外利用状况的比较

1.5农田生态系统养分平衡的研究进展

2研究目的

3研究内容

4技术路线

第二章我国农田土壤肥力现状和变化趋势研究

1引言

2材料和方法

2.1土壤采集

2.2土壤测定方法

2.3数据统计分析和GIS制图方法

3结果与分析

3.1我国农田土壤肥力的现状

3.2我国各区域农田土壤肥力指标的变化趋势

3.3我国农田土壤养分亏缺比例的现状和变化趋势

4.小结

第三章我国化肥肥效及平衡施肥效益研究

1引言

2我国主要作物上的化肥肥效研究

2.1氮磷钾在我国主要作物上的增产效果及其经济产投比的差异

2.2我国主要粮食作物上的锌、硫、镁肥效现状

3平衡施肥对作物的增产和品质改善效果

3.1平衡施肥对我国主要粮食作物的增产效果

3.2平衡施肥对我国主要粮食作物品质的影响

4小结

第四章我国农田生态系统氮磷钾养分平衡状况和趋势研究

1引言

2材料与方法

2.1数据的收集

2.2产出量的计算

2.3.有效输入量的计算

2.4.农田养分平衡的计算

3结果与分析

3.1我国农田生态系统养分输入特点

3.2我国农田养分支出特点

3.3我国农田生态系统养分平衡状况及评价

4讨论和结论

第五章我国主要农作物需肥特点以及化肥施用现状评价

1引言

2材料与方法

2.1数据来源

2.2需肥量计算方法

2.3数据处理方法

3结果与分析

3.1目前我国主要作物适宜的化肥氮磷钾用量和比例

3.2我国化肥施用量的时空变化特点以及投入量与需求量的差距

3.3我国化肥养分投入比例的时空变化

4讨论和结论

第六章我国有机肥料养分资源潜力分析和利用对策

1 引言

2材料方法

2.1计算方法

2.2数据材料来源

3结果与分析

3.1我国人畜禽排泄物和秸秆产生总量及其构成

3.2我国人畜禽排泄物和秸秆氮磷钾养分产生总量分析

3.3我国人畜禽排泄物和秸秆资源中氮磷钾养分的区域分布

3.4我国单位面积有机资源养分负荷量的区域分布和环境风险评价

4讨论与结论

4.1我国有机养分潜力分析和风险评价

4.2我国有机养分管理策略探讨

第七章结论

参考文献

致谢

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