养分资源管理实验一农田生态系统氮养分平衡核算.pptx

养分资源管理实验一农田生态系统氮养分平衡核算.pptx

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,农田生态系统氮养分平衡核算,2010.03.26,养分资源管理实验,实验内容,前言试验方法农田生态系统养分平衡模型核算内容,前言,农田生态系统是半人工生态系统，它不同于自然生态系统，它之所以能不断持续发展主要靠人为因素的补给和控制，所以在人为因素控制下的农业养分循环是建立可持续农业的物质基础。

近年来，农田养分的平衡己经成为评价和降低集约化农业环境污染的重要工具，并且可作为可持续农田管理的一个标志。

养分平衡研究是以特定区域特定时间内的养分循环中的输入以及输出数量为研究对象，基于“物质守恒”定律而发展起来的评价养分资源的理论方法。

养分平衡计算时，所采用的数据来源范围小可到农户，大可到整个区域，是一种既可以科学总结农业生态系统的养分循环又让人通俗易懂的区域养分资源综合管理工具,为养分资源综合管理提供基本信息。

农田生态系统氮养分平衡作为理解氮养分在农业系统中循环周转的有效手段，反映了氮养分利用效率、氮养分向环境迁移数量以及氮素管理的优势等氮素与环境问题，近年来成为评价氮养分投入是否合理、农业可否持续发展、环境效益是否最佳的一个重要指标。

在植物生产系统中，氮素的总收入可以大于、等于或小于总支出，因而出现不同的平衡情况。

该实验通过计算各年植物生产过程中的氮素输入和输出项，分析农田生态系统中氮素养分的平衡状况。

通过本次实验的学习，要了解农田尺度养分流动的规律，熟悉农田生态系统养分流动的核算方法。

试验方法,农田生态系统养分平衡模型在农业生态体系里，国外建立的养分平衡模型主要包括三种。

第一种是“农场门”模型或叫黑箱模型，将农场里所有的养分的输入和支出通过“农场门”这个假定输入支出端口进行养分流动的核算;第二种是“土表”养分平衡模型，主要是用来计算土壤根层深度养分平衡，输入量包括化肥、有机肥、生物固氮、大气沉降等，输出量主要是作物收获后带走的养分量;第三种是“土壤系统”养分平衡模型，该模型对土壤中养分的输入和支出划分更为仔细，多用来确定盈余养分的去向。

目前，我国已经有一系列有关农业生态系统养分循环和平衡的研究报告，提出了养分循环中农田养分收入和支出的参数，并计算了我国典型地区的农田生态养分和平衡。

该实验中，参考中国农田生态系统氮素平衡模型（王激情等，2007）对我国农田生态系统氮素养分流动进行核算。

模型中氮输入项：

化肥、有机肥、生物固氮、作物种子、灌溉、干沉降和湿沉降。

模型中氮输出项：

作物收获、化肥和有机肥的挥发、化肥的反硝化、植物蒸腾、养分的淋溶损失和侵蚀损失。

盈余=输入-输出,核算内容输入项,化肥N投入=（复合肥投入量复合肥含氮量30%+单质肥投入量）农田折算系数94%人粪尿N输入=城市每人每年排N量（0.44kgN）城市人口数成人人口比例85%城市人粪尿回田比例8%+农村每人每年排N量（0.69kgN）农村人口数成人人口比例85%农村人粪尿回田比例50%畜禽粪尿N输入=畜禽年排泄量粪尿氮养分含量粪尿收集利用率（1-损失率）还田比率秸秆N输入=籽粒产量秸秆籽粒比秸秆氮含量秸秆回田比例饼肥N投入=产量榨油率出饼率还田率氮含量（饼肥氮输入只计算大豆饼粕、棉籽饼粕、油菜籽饼粕和花生饼粕中的氮素量）,核算内容输入项,绿肥和青饲料N投入=青饲料/绿肥产量氮含量（青饲料0.31%，绿肥0.4%）还田率（青饲料20%，绿肥80%）灌溉水N输入=耕地面积灌溉水氮养分含量（我国北方灌溉水每年带入的氮量为4.7kg/hm2，而我国南方灌溉水带入的氮量为6.0kg/hm2。

按照我国北方和南方耕地面积比例3:

2估算，我国农田系统中每年由灌溉水带入的氮为5.2kg/hm2）生物固氮量=种植面积固氮速率（目前，根据大量的文献资料，共生固氮速率和非共生固氮速率分别为每年84kg/hm2，和18.75kg/hm2）,湿沉降N=耕地面积湿沉降氮养分含量9.6kg/hm2（我国华北和东北地区降雨每年输入到农田的氮多数在5-22kg/hm2之间，多点平均为11.5kg/hm2。

我国西部和西北地区降雨带入的氮量估计每年输入的6.0kg/hm2左右。

综合来看，我国北部和西北部每年降水输入的氮素约为10.1kg/hm2。

我国南方由于重工业相对北方较少，每年降雨带入的氮为8.9kg/hm2。

按南北面积3:

2推算我国每年降雨输入到农田中的氮，平均为9.6kg/hm2）干沉降N=（畜禽存/出栏数排泄系数粪尿氮养分含量还田比率（1-损失率）沉降率耕地占全国土面积比例）+（氮肥消费量+复合肥消费量复合肥氮养分含量）农田折算系数氨挥发损失率沉降率耕地占国土面积比例干沉降N=氨挥发量15%1.116.5%（氨沉降总量为氨挥发总量的15%，干沉降总量为氨沉降总量的1.1倍，农田生态系统干沉降按照系统面积和国土面积比折算，系统面积占国土面积比的16.5%）,核算内容输入项,核算内容输出项,作物收获输出N=籽粒中的氮量+秸秆中的氮量=籽粒产量籽粒含氮量+籽粒产量秸秆籽粒比秸秆含氮量化肥氨挥发=化肥N投入量24.5%畜禽粪尿氨挥发=畜禽粪尿N施入量15%秸秆N挥发损失量=秸秆N还田量1%绿肥N挥发损失量=绿肥N投入量15%淋溶N损失=耕地面积淋溶系数9.5kg/hm2,侵蚀损失N=耕地面积侵蚀系数（我国每年旱耕地侵蚀损失的氮量平均为6kg/hm2。

结合稻田排水和径流损失的氮量为每年20kg/hm2，我国每年耕地流失的氮量将达到9.5kg/hm2）蒸散N损失=耕地面积蒸散系数（植物体蒸散是指植物体内的氮素通过自然排除作用或机械排除作用从叶片“蒸散”到大气中。

根据研究结果，平均以每年10kg/hm2，计算氮素的支出项）反硝化N损失=化肥N施用量10%大量的研究证明，我国农田土壤中肥料氮的硝化一反硝化氮素损失量为施氮量的10%并不为过。

核算内容输出项,注意,该实验所用参数均来自文献收集，所用统计数据均来自各年中国统计年鉴、中国农业统计年鉴和畜牧年鉴计算过程中注意单位的统一,