氮肥优化减施和有机肥替代下我国粮食作物的氮肥利用率

【摘要】：氮素在农业生产中起着至关重要的作用。化学氮肥是农田氮素的主要来源,是保证作物产量的基础。但过量的氮肥施用往往不会进一步提高作物的产量,甚至减产,导致氮肥利用率偏低,农田中氮素大量盈余,并造成土壤质量的退化和环境的污染。因此如何在保证作物产量的基础上减少氮肥的施用,提高氮肥的利用率就变成了一个焦点问题。本研究利用全国肥效试验数据估算了我国各个地区的最佳施氮量及相应的产量、氮素利用率和氮盈余,利用文献搜集数据分析了有机替代对作物产量和氮肥利用率的影响,主要结果如下:1、在保证高产的条件下,我国小麦的推荐施氮量为150～197 kg hm~(-2),玉米为171～195 kg hm~(-2),水稻为136～187 kg hm~(-2)。推荐施氮量下,小麦、玉米和水稻的平均产量分别达到5993、8847和8002 kg hm~(-2);氮素利用率分别为70%、59%和75%;各个地区小麦和水稻的氮盈余均在80 kg hm~(-2)以下,玉米的氮盈余在东北为80 kg hm~(-2)以下,在华北和西南约为110 kg hm~(-2),西北为88 kg hm~(-2)。相对于我国农民的习惯施氮量,推荐施氮量下全国化学氮肥施用量可减少3×10~6 t,取得1.7×10~9$的经济效益。2、全国来说,与施用化肥(NPK)相比,化肥配施有机肥(NPKM)处理下作物平均增产率为5.7%,其中小麦、玉米和水稻的增产率分别为5.6%、7.6%和4.5%。作物的平均增产率在西北地区最高,东北和华北地区次之,南方和华东地区较低。土壤有机质和全氮含量越低,配施有机肥后产量的提高幅度越高;在pH7.5的土壤上配施有机肥对产量的提高幅度比pH≤6.5和6.5pH≤7.5的土壤分别高1.4%和2.4%。在我国温带大陆性气候和温带季风性气候区配施有机肥对产量的提高幅度显著高于亚热带季风性气候区。3、全国范围内,氮肥利用率在NPKM处理下较NPK处理下提高了3.6个百分点。除东北地区外,NPKM在其他地区均显著提高了氮肥利用率,提高幅度依次为西北华北南方华东。土壤有机质含量越低,配施有机肥后氮肥利用率的提高幅度越大;在偏碱性土壤上配施有机肥对氮肥利用率的提高幅度分别是中性和偏酸性土壤的1.3和1.8倍。另外,不同气候类型下配施有机肥对氮肥利用率的提高幅度存在差异,表现为温带大陆性气候区温带季风性气候区亚热带季风性气候区。综上所述,通过对施氮量的优化,可以在保证作物产量的基础上减少化学氮肥的施用,提高氮素的利用率,减少氮盈余;有机替代可显著提高作物的产量和氮肥利用率,且在有机质含量较低、降雨量较少的西北地区有机肥增产增效作用更显著。