中国区域土壤表观氮磷平衡清单及政策建议

利用OECD表观氮平衡模型框架,建立了中国表观氮磷平衡核算的框架、方法和数据库.模型结果表明,2003年中国土壤表观氮磷盈余总量分别为640×10⁴　t和98×10⁴　t,氮磷盈余强度分别为16.56 kg/hm²和2.53 kg/hm².由于中国氮磷平衡区域分布严重不平衡,面临着氮磷盈余管理和氮磷缺损管理的双重压力.化肥和畜禽粪便是中国土壤氮磷投入最主要的来源,因此是中国氮磷盈余管理最佳切入点.由于各地氮磷投入结构各异,在氮磷盈余严重的中东部地区,不宜采用“一刀切”的政策,而应针对不同地区氮磷输入的特点进行氮磷盈余管理.     

滇池北岸居民-农田混合区土壤磷输入输出特征及表观平衡

以滇池北岸大清河下游典型农区韭菜田与花卉地为对象,通过野外采样观测与室内化学分析,研究了居民农田混合区土壤磷输入输出特征及表观平衡。结果表明:调查区总面积46.7hm~2,磷主要输入途径为化肥施用、附近居民生活污水排放、养殖废水排放、乡镇企业污水排放、韭菜原位腐解。磷输入以化肥施用为主,每年输入436.83kg/hm~2,占磷输入总量的89.51%。韭黄收获每年输出25.69kg/hm~2。调查区磷输入总量22.79t,输出总量1.21t,磷的表观平衡21.58t。在滇池流域化肥施用是混合区农田磷的主要来源,磷的表观平衡为462.1kg/hm~2。土壤磷易发生淋失,对附近水体构成威胁。     

汉江上游主要农作物氮肥投入特点及土壤养分负荷分析

为了解汉江上游主要农作物氮肥投入特点及土壤养分现状,加强汉江上游农业面源污染管理,指导农户科学合理施肥,保障汉江源头水质安全.以汉江上游汉中段沿河岸土壤养分分析、农户施肥调查等统计数据为基础,采用盈余法从作物种类分析种植生产体系中氮素输入输出特点及土壤氮素盈余状况.结果表明,汉江上游主要农作物平均化肥氮投入量为173.9 kg·hm-2(以N计,下同),通过有机肥投入的氮远远小于化肥氮,仅为7.2 kg·hm-2.84.0%的农田氮素样本处于盈余,总体平均盈余量为77.4 kg·hm-2,其中,盈余量超过100 kg·hm-2的样本亦占了40.8%.但养分投入不足表现为氮养分亏缺的样本也占调查样本的16.0%.不同作物比较,水稻田氮肥投入量为202.2 kg·hm-2,高于油菜地施肥量159.9 kg·hm-2.而水稻收获时籽粒和茎叶的氮带出量为197.1 kg·hm-2,高于油菜收获时的带出量103.5 kg·hm-2,因此,水稻田氮盈余量(20.72 kg·hm-2)低于油菜地(72.02 kg·hm-2).调查区土壤养分表现为氮、钾丰富,有机质、有效磷含量低于全国及南方水稻、油菜主产地水平.汉江上游主要农作物不合理的氮肥投入特点给土壤环境带来较大的氮素负荷,长期以往将给土壤环境和汉江上游水体造成很大威胁.     

高原山地城市农田氮、磷表观平衡演变特征——以昆明市为例

氮、磷平衡是影响农田污染潜势和农业生产的主要因子.农田化肥过量施用导致的氮、磷大量流失已成为我国非点源污染的重要来源.本研究基于农田氮、磷表观平衡模型,以高原山地城市昆明市为例,评估了1980—2015年农田的氮、磷输入、输出与平衡演变特征.结果表明:①1980—2015年,昆明市农田氮平衡始终处于盈余的状态,盈余量以4070 t·a~(-1)的速度上升,而农田磷从1981年开始转变为盈余状态,盈余量以590 t·a~(-1)的速度上升,农田氮盈余量增长速度高于磷盈余量增长速度,未来农田氮污染潜势可能高于磷;②化肥和有机肥是昆明市农田氮、磷输入的主要来源,自1995年化肥取代有机肥成为氮输入的主要来源,自1983年起化肥成为农田磷的最大输入项;③氮、磷输出量均呈现逐年增长趋势,其中,氮输出量增长速度为3430 t·a~(-1),磷输出量增长速度为100 t·a~(-1),农田氮、磷输出量远低于输入量;④昆明市农田氮、磷平衡特征在不同海拔区域呈现显著异质性,1980—2015年海拔2400 m以下的农田氮、磷表观平衡情况变化最为明显,平均增长了12.48倍,2400 m农田变化次之,2400 m以下农田变化较小.     

快速城市化背景下县域尺度农田氮素平衡状况的演变 ——以江苏省宜兴市为例

以苏南宜兴市为例,通过收支计算,揭示快速城市化背景下县域尺度农田土壤氮素平衡的演变及其主要影响因素.结果表明,自1985年以来,由于化肥施用量的大幅度下降和有机肥使用的减少,宜兴市农田氮素输入总量减少,氮素盈余由1985年的131.7kg/hm2减少至2008年的5.0kg/hm2,收支逐渐趋于平衡.这一变化有利于减少农田生态系统氮素的积累,从而降低非点源污染的危害.然而,人畜排泄物利用的减少虽然能够在一定程度上降低农田氮素的盈余,但增加了向水体的直接排放,从全局考虑不利于区域水环境质量的改善.     

三峡库区不同土地利用类型氮磷流失特征及其对环境因子的响应

农业面源污染治理是库区生态环境建设亟待解决的问题.通过对三峡库区退耕还林后不同土地利用类型养分流失的监测,分析不同退耕还林模式氮磷流失特征及其对环境因子的响应.结果表明:①不同土地利用类型养分流失浓度的变异性较强,速效养分浓度的变异性远高于全养分;②退耕还林后各土地利用类型磷的年流失负荷降低了84.53%～91.61%,氮的年流失负荷则只有乔木林和板栗显著降低,各土地利用类型的氮素流失负荷是磷素流失负荷的4.85～38.62倍;③不同土地利用类型的磷主要以颗粒态流失,而硝态氮则是氮流失的主要形态;④茶园与竹林的养分流失负荷与降雨量呈较好的相关性,磷素与降雨量的相关性优于氮素,养分流失负荷与降雨强度没有明显的相关性;⑤植被的总盖度、乔木层盖度以及凋落物层盖度对TN流失的影响程度较大.NO3--N的流失负荷受土壤表层NH4+-N含量影响程度较高.土壤TP含量和沙粒含量则是磷素流失的主要影响因素.     

水土流失量和养分流失量的预测

采用SCS模型,USLE模型,铁钉法和养分流失公式,对巢湖龟山研究区进行了水土流失量和养分流失量的预测和估算.结果表明:研究区的平均年径流量为476.5 mm,不同土地利用类型的年径流量不同,灌丛和草地相对较小,建设用地和未利用地则较大;USLE模型和铁钉法估算的土壤侵蚀量平均值分别为4 107.57和3 847.6 t/(km2·a),且不同土地利用类型的土壤侵蚀量均存在差异;土壤养分流失量的计算结果显示,氮素为7.389 t/(km2·a),磷素为3.166 t/(km2·a);流失土壤携带是养分流失的主要形式,径流携带养分总量相对较小,其中,氮素和磷素通过土壤携带造成的损失分别占氮、磷养分流失总量的90.14%和87.37%.      

盘锦某庭院生态系统能流和物流分析

针对某庭院示范户生态系统的结构、水平、效率和农田养分平衡 ,对物质转化进行综合分析。结果表明 :该农户生态系统能量和物质投入均以有机为主 ,由于系统内物质的反馈 ,能量转换高 ,农田土壤库中氮、磷、钾均有盈余。对农业结构调整和农户合理利用能量 ,控制系统内养分平衡 ,减少物质流失 ,具有指导作用。     

不同种养结合区农田系统氮磷平衡分析

山东禹城和湖南桃源是位于我国不同地区均以种养生产为主的两个县(市),根据养分平衡原理对这两个县级区域尺度的农田系统氮、磷收支状况进行了计算分析,结果表明:自1980年以来,单位面积耕地上氮磷的输入量与输出量均表现为不断增加,但是,因为输入增长高于输出增长,导致农田系统产生较多氮磷养分盈余,两个地区存在明显差异。禹城农田系统氮磷盈余量呈逐年增长趋势,氮盈余量从133.8 kgN·hm^-2增加到目前的450 kgN·hm^-2以上,磷盈余量从6.2 kgP₂O₅·hm^-2增加到目前的148.9 kgP₂O₅·hm^-2;在其11个乡镇中有10个表现为氮盈余、9个表现为磷盈余,其中氮盈余量最多的高达841.8 kgN·hm^-2,磷盈余量最多的达到297.8 kgP₂O₅·hm^-2。桃源农田系统氮磷盈余量表现为先增后降,氮盈余量从100 kgN·hm^-2左右增加到2002年达到峰值253.7 kgN·hm^-2后,逐渐下降到目前的150.0 kgN·hm^-2左右,磷盈余量从20.0 kgP₂O₅·hm^-2左右增加到2002年的峰值95.9 kgP₂O₅·hm^-2后,下降到目前的34.4 kgP₂O₅·hm^-2;在其40个乡镇中有36个表现为氮盈余、26个表现为磷盈余,其中氮盈余量最高的达到561.7 kgN·hm^-2,磷盈余量最高的为171.1 kgP₂O₅·hm^-2。农田系统氮磷养分大量盈余主要是源于投入化肥量和承载粪便量较高,山东禹城明显高于湖南桃源,所以,为了减少养分盈余损失,应根据农田作物生长养分需求尽可能地减少化肥投入,并根据耕地粪便承载容量在区域内外合理调配畜禽粪便的施用。     

盘锦某庭院生态系统性能流和物流分析

针对某庭院示范户生态系统的结构，水平，效率和农田养分平衡，对物质转化进行综合分析，结果表明：该农户生态系统能量和物质投入均以有机为主，由于系统内物质的反馈，能量转换高，农田土壤库中氮，磷，钾均有盈余，对农业结构调整和农户合理利用能量，控制系统内养分平衡，减少物质流失，具有指导作用。     

土地利用方式对洱海流域坝区土壤氮 磷 有机质含量的影响

为了解洱海流域土地利用对土壤养分的影响,调查研究了土地利用方式、种植模式,并研究了其对洱海流域坝区土壤w(TN)、w(TP)、w(OM)(OM为有机质)、w(olsen-P)(olsen-P为速效磷)和w(NO₃--N)的影响.结果表明:①流域坝区土壤中w(OM)、w(TN)较高,平均值为52.16和2.76 g/kg;w(olsen-P)较低,平均值为6.55 mg/kg.②对比农田、林地、裸地、园地4种土地利用方式,土壤中w(TN)、w(OM)、w(TP)、w(olsen-P)均呈农田>园地、林地>裸地的变化趋势.③种植模式对农田土壤养分影响有差异,水稻-大蒜模式下土壤的养分含量总体较高,w(TN)、w(OM)平均值分别为4.21、74.22 g/kg,是玉米-蚕豆模式的1.98、1.96倍;蔬菜模式土壤中w(NO₃--N)高达103.3 mg/kg,是水稻-蚕豆模式的37.29倍.④流域坝区农田土壤养分具有空间变异性,海东地区土壤中w(TP)和w(olsen-P)较高,分别为1.23 g/kg和11.48 mg/kg,是凤仪地区的2.16和2.15倍;上关-邓川地区w(TN)较高,为4.28 g/kg,是海东地区的1.63倍;w(OM)空间差异不明显(P>0.05).研究显示,流域坝区土壤氮、磷流失总量分别为686、241 t,主要贡献来自农田.      

三峡库区紫色土坡耕地小流域磷收支估算及污染潜势

为了解三峡库区磷收支情况,进行污染潜势评价,对三峡库区典型紫色土坡耕区新政小流域进行调查分析. 结果表明,新政小流域单位面积磷输入量为139.82 kg/(hm2·a),输出量为 101.69 kg/(hm2·a).肥料磷输入是新政小流域磷输入的主要来源,占磷输入总量的72.26%;人畜排泄物磷是新政小流域磷的主要输出方式,占磷输出总量的56.01%;新政小流域磷损失负荷为18.26 kg/(hm2·a),人畜排泄物损失磷是磷损失的主要形式,占磷损失总量的46.75%;磷盈余负荷为38.13 kg/(hm2·a),高于全国平均值26.1 kg/(hm2·a).坡耕地磷污染潜势呈现,磷肥的过量施用是造成污染潜势的主要原因.      

高原喀斯特土壤养分容量及其林木持续性研究

以高原喀斯特地区土壤为研究对象,研究了土壤中理化指标,探讨了该地区植物生长动态和土壤中营养元素丰缺现状,并对植物生长的土壤养分容量库进行了估算。结果表明:喀斯特高原土壤土层较浅,土壤中钾素丰富,氮素、磷素含量较低,氮素是林木生长的主要限制因子;相比之下,磷素在林地土壤中总量低于钾素与氮素,但其有效态所占的比例高于氮和钾,可能是林木生长过程对磷的吸收利用率高于氮和钾。在次生林生态系统群落结构没有大的变化调整条件下,该地区0.1公顷土壤至少能提供云南鼠刺、圆果化香、槲栎等136棵乔木理想状态下生长发育近600年的养分。土壤有效态养分含量可以满足植物生长的养分需求,但在100年后植物体生长发育主要受到有效磷素的限制。     

三峡库区1980～2005年农业用地氮平衡时空变化研究

利用三峡库区分区县农业统计资料,对OECD土壤表观氮平衡模型进行适当改进,计算分析三峡库区1980~2005年农业用地氮平衡时空变化格局及驱动机制.结果表明,1980~2005年库区氮总输入和总盈余量呈显著增长趋势,分别从23.4万t和14.4万t增长到45.6万t和30万t;氮总输出量1980~1995年呈增加趋势,从9.0万t到16.7万t,1995年后基本保持稳定趋势;单位面积氮盈余量1980~1998年总体呈持续增加趋势,从133.4 kg/hm2增长到310.3 kg/hm2,1998年后逐步趋向稳定,但空间分布区域差异性增强,主要集中在库中和库首区县,与库区移民数量空间分布具有一定的相似性;氮输入贡献主要来源于化肥、牲畜粪便、人粪尿和生物固氮,累计占总输入90%以上;1995年前库区氮平衡变化主要受国内大量使用化肥宏观环境影响,1995年后受水库淹没和移民影响较大,但其具体影响程度有待进一步分析;建议考虑适当发展副业、改变农业种植结构或进行生态移民等措施减少氮排放量.     

流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷估算

流溪河水库作为广州市最重要的水源地之一,其水环境质量受到广泛关注. 利用基于SCS模型的污染负荷输出,对流溪河水库流域非点源溶解态氮磷污染负荷进行估算. 结果表明:流域非点源溶解态氮污染负荷为384.31 t/a,溶解态磷污染负荷为20.68 t/a.其中氮贡献最大的为林地,占50.93%;其次为园地,占18.10%.磷贡献最大的亦为林地,占49.22%;其次为旱地,占15.85%.溶解态氮单位面积污染负荷道路最高,为50.57 kg/(hm2·a);其次是水田,为33.60 kg/(hm2·a).而溶解态磷单位面积污染负荷最大是水田,为3.43 kg/(hm2·a);其次是道路,为3.19 kg/(hm2·a). 与水库流域颗粒态氮磷污染负荷比较表明,溶解态氮大于颗粒态氮,氮以溶解态迁移为主;溶解态磷则小于颗粒态磷,但由于颗粒态磷易随泥沙受阻或沉降,溶解态磷对水库水质的影响依然是总磷关注的重点.      

中国畜禽粪便产生量估算及环境效应

通过对畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄参数的确定,估算了我国畜禽养殖业粪便产生量并对由此产生的环境效应进行了评价.结果表明,2003年我国畜禽养殖业共产生31.90亿t粪便,是当年工业产生固体废物的3.2倍;畜禽粪便及其中的氮、磷纯养分平均耕地负荷分别为24t/hm2,N107kg/hm2和P29kg/hm2.部分地区的畜禽养殖业已经对当地环境构成了污染.     

华北引黄灌区粮食产量与农业土壤资源质量时空分布特征

明确作物产量和土壤养分时空变异可以更好地掌握农田生产力和土壤质量情况,对农业资源合理配置以及提高生产力可持续性有着非常重要的意义。利用华北平原引黄灌区下游农田作物产量数据和耕地质量监测数据,对华北平原引黄灌区下游作物产量的演变以及有机质和养分的空间分布进行分析,阐明该地区作物产量、土壤养分的空间分布特征。结果表明：灌区的农田生产力水平存在显著的空间和时空差异。20世纪80年代末以来,农田生产力水平整体呈上升趋势,冬小麦高产田分布在黄河下游北岸中部地区的齐河县和下游南岸三个县,范围是6084.0~6861.0 kg/hm²,夏玉米产量空间分布整体上呈现出中间高两端低的特征,其中齐河县的产量最高,为7524.0 kg/hm²。灌区农田土壤有机质、氮、磷、钾养分具有明显的时空分布差异,有机质和速效钾含量最高的德州市分别为16.30 g/kg和202.40 mg/kg,全氮含量最高的淄博市为1.17 g/kg,有效磷含量最高的泰安市为34.56 mg/kg。研究表明,灌区的生产力水平一直不断在提升,仍有很大的增长空间。掌握养分分布特征和土壤肥力的空间差异来制定合理的施肥措施,可为今后该地区实现精准农业和高产稳产提供科学依据。     

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征.结果表明,不同粒级沉积物对磷的吸附特征圴符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式;黏粒级和粉粒级的磷饱和吸附量较大,分别为3791.12,2323.33mg/kg,分别相当于粗砂的6.68和4.09倍;黏粒级和粉粒级沉积物吸附的磷是磷素循环的重要组成部分,西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态磷的理论入海通量分别为3791.12,2323.33mg/kg冲泻质泥沙.占沉积物磷吸附总量的28.30%.沉积物对磷的比表面积标化吸附分配系数与松结态腐殖质相关性最大,比表面积标化饱和吸附量与稳结态腐殖质相关性最大,在稳结态和紧结态腐殖质所形成的团聚体结构沉积物中存在孔隙填充方式的磷吸附.     

巢湖流域农田生态系统磷代谢分析

采用物质流分析方法,建立巢湖流域农业种植系统的静态磷代谢分析模型,结合统计数据和文献参数,估算了2008年巢湖流域农田生态系统排水含磷来源分配以及流域各县(市)农田生态系统排水的磷含量.结果表明,巢湖流域整个农田生态系统的排向水体的含磷总量为14125.1158t,其中化肥和还田畜禽粪便是巢湖流域农田生态系统磷输入的主要来源,其排入水体的含磷总量分别为37172.0944t和26230.2336t;而肥西县与合肥市辖区是农田种植对水环境影响最大的区域,其农田生态系统排水含磷总量分别为4077.6575t和2849.133t.     

川中丘陵区典型土地利用方式下磷素迁移的初步研究

通过野外定位观测,对川中丘陵区坡耕地、水田与林地地表径流水中磷素迁移形态、迁移通量进行了初步研究。结果表明,坡耕地、林地磷素迁移以颗粒吸附态为主,水田磷素迁移以水溶性磷为主,所有土地利用类型径流中总磷含量已超过水体富营养化的标准。坡耕地、水田和林地地表径流水中磷迁移的通量分别为0.88 kg/(hm2.a),0.15 kg/(hm2.a)与0.33 kg/(hm2.a)。