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关中中西部地区农田土壤养分平衡状况演变研究

戴相林  
【摘要】:关中平原地区是陕西省粮棉油主产区,也是我国的大灌区之一,同时也是我国农业生产集约化程度较高的地区之一。改革开放以来,这一地区农业生产发展迅速,种植业结构中经济作物种植比例在不断增加,农田施肥水平也不断增加,一些地方不合理施肥现象严重,导致土壤养分平衡状况发生了明显的变化,引发的生态环境问题开始凸显。 针对以上问题,本文以养分平衡理论为指导,采用田间试验与养分平衡调查等方法,从田块、农户及区域尺度,分析不同地区近年来农田土壤养分的平衡状况,皆在为实现关中地区作物的高产稳产、资源持续利用、环境友好的协调发展提供理论依据。得到的主要结果包括: 1.以在杨凌连续进行8年的夏玉米-冬小麦轮作定位试验为研究对象,研究了不同栽培模式及施氮下氮、磷、钾的养分平衡状况。结果表明,随时间的推移,不同处理土壤氮、磷、钾的养分支出量呈下降趋势,而盈余量呈上升趋势。8年来,覆草、垄沟模式下氮素的平均盈余率为正值,分别为9.9%和0.6%;而常规、控水模式为负值;覆草、垄沟及控水模式与常规模式相比,有助于土壤磷的平衡;覆草、垄沟模式有助于钾的平衡,且覆草模式要优于垄沟模式。8年来不同施氮水平下,N0、N_(120)和N_(240)水平下的氮素平均盈余率分别为-85.4%、-1.2%和74.9%,说明施N240kg/ha处理氮素累积量高,带来的环境问题值得关注;N_(120)和N_(240)水平下土壤磷、钾平均盈余率无显著性差别,分别在-44.5%~-44.9%和-228.3%~-241.9%范围内,土壤磷、钾均长期处在亏缺状态,应适当增加磷、钾的投入量。 2.以陕西省扶风县农户调查数据为研究对象,研究了这一地区16年来小麦-玉米轮作农田施肥和土壤养分平衡状况。结果表明,自1994年以来,小麦、玉米2种作物氮、磷养分投入量的年均增长率高于其产量的年均增长率,说明生产中施用氮、磷肥的利用率在不断降低;小麦、玉米农田单位面积化肥提供的养分量及其所占的比例均不断上升,而有机肥提供的养分量及其所占的比例则在下降。2种作物农田单位面积氮、磷、钾养分盈余量与其单位面积有机肥的施用量有密切关系,随着小麦和玉米单位面积有机肥施用量的下降,其单位面积农田氮、磷、钾的养分盈余量也在下降。尽管16年间,小麦-玉米种植体系内氮、磷、钾养分盈余量呈下降趋势,但氮、磷养分一直盈余,而钾素自2001年开始一直亏缺。16年间,氮、磷、钾盈余累积量分别为2268.3、4273.3和274.1kg/ha。氮、磷的大量盈余无疑会增加农业面源污染的风险,而钾素累积量可能会在近几年内出现赤字。扶风县应在小麦和玉米这2种作物上,增加有机肥和钾肥投入量,减少氮、磷肥的投入量,从而达到维持土壤养分平衡,改善生态环境,保障农业可持续发展的目的。 3.以扶风县农户为研究对象,采用农户调查和养分平衡法研究了这一地区16年来的农田土壤养分平衡状况。结果表明,自1994年以来,扶风县单位面积农田化肥养分投入量呈增加趋势,其占养分总投入量的比例由1994年的60.8%,增加到了2009年的88.3%,而有机肥养分投入量所占比例,却由1994年的26.9%减少到了2009年的4.4%。单位面积农田氮、磷一直处于盈余状态,且磷的盈余量及盈余率要明显高于氮;钾一直处在亏缺状态,每年亏缺率平均为54.1%。随着扶风县农业产业结构的调整,尤其是经济作物播种面积的增加,该县应采取“减氮、控磷、增钾”的措施,避免农田土壤氮、磷盈余过量,钾长期亏缺带来的问题。 4.以位于陕西秦岭北麓的周至、户县和长安3个区县为研究对象,采用养分平衡法分析这一地区1980-2009年农田土壤养分的平衡状况。结果表明,自1980年以来,研究地区农田化肥和有机肥的投入量均呈增加趋势,其中化肥投入量占养分总投入量的比例由1980年的47.2%增加到2009年的75.4%,而有机肥投入量所占比例却由1980年的34.8%减少到2009年的18.8%。农田土壤中氮一直处于盈余状态,磷则由亏缺转向明显盈余,钾一直亏缺,但亏缺率呈减小的趋势。陕西秦岭北麓地区应采取“减氮、控磷、增钾”的措施,以控制该区域农田土壤因氮、磷盈余过量而可能带来的农业面源污染问题。


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