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对土壤氮磷平衡状态进行核算与评价,并通过一定的氮磷控制措施维持农田氮的平衡,降低化肥投入成本、减少氮磷流失量和保持土壤肥力,对于保证粮食安全和维持生态环境安全具有重要意义。 构建农田土壤氮磷平衡核算方法,输入项包含化肥、有机肥、种子、干湿沉降、生物固氮,输出项包含作物带走、氨气挥发、反硝化、径流侵蚀、淋溶损失,并提出使用吸收输入比的概念评价土壤利用强度,使用一元二次方程和Mitscherlich方程模拟氮磷输入和输出。 将该方法应用于对三江平原1993-2008年农田土壤氮磷平衡的核算,并将该结果与土壤养分审计方法、相关研究和监测数据进行对比和验证分析。结果表明,1993-2008年三江平原农田土壤氮平衡逐渐从盈余状态转变为亏损状态,且亏损量有逐年变大的趋势,其值在-23.3kg/hm2~33.8kg/hm2之间,磷平衡则一直处于盈余状态,在3.8kg/hm2~10.8kg/hm2之间;本文构建的土壤平衡核算方法与土壤养分审计方法的核算结果基本一致,但后者的磷积累利用效率的设定对磷平衡结果又较大影响,相关研究和监测数据与本研究构建的方法也基本保持一致,本方法具有较好的可靠性。 通过三江平原与全国氮磷输入输出水平的对比以及对吸收输入比、氮磷比例的分析,本研究认为三江平原化肥氮、磷输入量偏低,且作物带走氮量大于化肥输入氮量,但区域内对氮的需求量、输出量、损失量均比磷大,故氮处于亏损、磷处于盈余状态。依据一元二次方程和Mitscherlich方程的模拟结果,应提高氮输入量至181.5kg/hm2、降低磷输入量至25.8kg/hm2,相当于在2008年基础上,增加硫酸铵化肥输入28.7万吨,减少过磷酸钙化肥输入27.2万吨。为了减少模型不确定性带来的影响,对于氮磷输入的调整应本着谨慎的原则,参照以上调整目标在现状值的基础上逐步调整,并依据更新的数据不断修正调整目标。 以三江平原区域内代表国有农场模式(农场)的4个农垦局、代表家庭联产承包责任制模式(家庭)的5个地级市为研究对象,对比两种模式下区域土壤的氮磷输入、输出和平衡量的差异。结果表明,1993-2008年,农场和家庭的氮输入量相近,农场的磷输入、氮输出量、磷输出量比家庭更高,但农场和家庭的输入和输出的组成比例上差别不大,农场的氮更倾向于亏损、磷更倾向于盈余,家庭的氮和磷都倾向于盈余,且磷盈余量在家庭大于在农场,区域内氮磷优化的调整,氮输入的增加应以农场为主,而家庭的氮输入应停止进一步提高,磷输入的减少应以家庭为主,而农场磷输入应进一步提高。 宏观尺度的土壤氮磷平衡核算重点在于了解区域尺度农田土壤氮磷的利用情况,指导区域尺度的土壤氮磷管理政策,不可用于田间尺度氮磷管理。宏观尺度的土壤氮磷核算在当前情况下进行全面验证还不可能,也无法进行尺度效应的研究,当土壤普查数据具有相当积累的时候,可以再对其进行验证研究和尺度效应研究。且随着今后更多数据的积累,可以进行更长时间序列和更大氮磷输入输出变化范围的模拟研究,从而对实践指导的范围更广。