我国农田磷平衡状况与改善对策,农业基础科学论文.docx

我们国家农田磷平衡状况与改善对策,农业基础科学论文磷是植物必需的 3 种大量营养元素之一， 自 20世纪 60 年代以来， 越来越得到重视。十分是 20 世纪 80 年代以来， 随着高浓度复合肥的出现， 磷素被大量施入农田， 远远超出作物生长的需要进而造成土壤磷盈余， 而土壤中过剩的磷又通过地表径流、渗漏等多种途径进入水体造成富营养化等环境问题。近年来， 滇池、太湖蓝藻以及沿海赤潮频繁爆发， 而磷被归罪为 元凶 , 也一度成为众矢之的。磷平衡能够作为一种衡量土壤磷素投入产出的方式方法。国际上， 20 世纪 90 年代以来已被广泛应用于农业政策制定1、环境趋势分析等方面， 近年来还在面源污染控制2、畜禽养殖环境承载力1等方面开展了研究应用。如美国有些州已把磷平衡方式方法作为保卫水质最佳管理措施BMP的技术方式方法之一4, 欧盟各成员国也把它作为一项优先农业环境指标priorityagri-environmental indicators5, 并根据每年统计数据进行更新。 我们国家学者也对磷平衡进行了大量研究， 但是不同研究者的研究对象畜禽养殖场、水产养殖场、湖泊、海洋、农田地块、土壤、作物和研究角度经济、环境、产量不同， 研究尺度田块、县域、大区域、国家和选取参数各异。本文从与农业最直接相关的农田视角出发， 从农田磷平衡的计算方式方法与磷素盈亏状况两个方面， 综述了近年来我们国家不同尺度农田磷平衡的时空变异特征和不同类型作物种植农田的磷平衡状况， 并就改善我们国家农田土壤磷平衡， 提高耕地质量的技术方式方法进行了讨论。 1 农田磷平衡的计算方式方法 农田磷平衡的计算， 即以农田为研究对象， 对牵涉农田所有磷的输入量和输出量分别进行测算，并计算差减所得到的值。正值代表农田磷素盈余，负值代表农田磷素亏缺：磷平衡=磷输入-磷输出 1也有人对其进行了修正， 如徐梦等6提出 耕地生态需磷量 概念， 磷平衡公式修正为：磷平衡=磷输入-磷输出-耕地生态需磷量 2磷输入和输出牵涉的参数诸多， 一般来讲， 输入项包括肥料、干湿沉降、种子等， 输出项包括作物收获、淋溶损失等。详细计算时， 计算参数可因每个计算者的研究目的、研究对象、拥有资料类型、获取数据难易程度而自行取舍， 缺失的指标可以以查阅文献或者用经历体验值代替。计算磷平衡量， 既能够根据进出农田系统的各种物质的量及其磷浓度进行简单计算， 可以以使用愈加复杂的计算机支持的工具4.根据数据来源， 计算参数项可分为两类： 统计数据和试验实证性数据。它们各有各的特点， 统计数据便于把握大范围、长时段的时空变化； 试验实证性数据更利于表征试验地块的特定情况， 也为区域参数确实定提供参考值。 国际上， 磷平衡应用最为广泛的是经合组织7,其核算的磷输入项包括化肥施用、动物粪便还田、大气沉降、有机肥和种子带入， 输出项包括各种农作物和牧草的吸收。受数据可得性制约， 有机肥项没有核算绿肥、商品有机肥、污泥、饼肥等有机肥源带入的磷。在国内， 全国范围测算磷平衡的研究方面， 较早地有 1996 年鲁如坤等8利用全国 6 个试验站数据， 比拟系统地分析了我们国家农田磷主要输入输出参数特征。输入参数包括有机肥、降雨、灌溉水， 输出参数包括作物养分含量、养分消耗量、养分淋失、径流损失。李书田等9测算全国磷平衡时，输入项包括化肥、有机肥、灌溉、降雨、种子带入农田的磷， 输出项包括作物吸收包括籽粒和秸秆和养分损失按 20%估算。 小区域研究如以县为研究单位方面， 张慧等10研究了北京两个县的磷平衡状况， 牵涉的参数比拟多： 输入项包括化肥施用、有机肥、种子、降水和灌溉水带入， 输出项包括作物吸收、淋溶损失和侵蚀损失。而武兰芳等11研究山东省禹城和湖南省桃源两个县的磷平衡时， 输入项主要考虑化肥磷和粪便磷， 输出项主要是粮、棉、油、菜和茶果等农作物产品。 有关计算磷平衡时所需要的各种输入输出参数的详细取值， 近年出版的(蔬菜养分资源综合管理理论与实践12和李书田等9的文章分别对蔬菜作物、大田作物种植的磷输入、输出参数进行了系统性汇总， 可供读者参考使用。 2 我们国家农田磷平衡状况 很多学者从不同尺度和角度对我们国家土壤磷平衡状况进行了研究。从研究尺度来看， 有国家尺度、省级尺度， 也有流域尺度和县级尺度； 从研究角度和内容来看， 计算磷盈亏比例、单位耕地面积磷盈亏强度， 以比拟不同区域之间农田磷平衡的差异是比拟常见的， 也有一些对作物磷平衡状况的专项调查， 比拟不同作物之间或同一种作物不同区域间磷平衡的差异。 2.1 我们国家农田磷平衡的时空变异特征 全国范围来看， 磷的投入超过作物移出， 我们国家农田磷平衡表现为整体盈余， 且当前盈余程度仍在加剧； 同时， 全国农田土壤磷平衡存在很大时空变异。 关于全国农田磷的总盈余量和盈余强度， 不同研究者的测算结果差异较大， 这主要是由于不同研究者所采用的研究方式方法、考虑因素不同， 数据精度不同， 因此不同研究者的测算结果之间不宜进行直接的比照， 需进行综合分析。如李书田等9的结果是2018 年全国磷盈余总量为 1 035.8 104t, 盈余强度为 59.2 kg hm-2; 而陈敏鹏等13的结果是， 2003 年全国磷盈余总量为 98 104t, 磷盈余强度为 2.53 kg hm-2.两者虽研究年份相差 6 年， 但无论盈余总量还是盈余强度都有了数量级的差异。 关于全国不同区域之间农田磷平衡的比拟， 由于不同研究者的区域划分方式方法不一致， 所得结果也不完全一致。李书田等9以为， 以华北和长江中下游盈余较多， 约分别盈余 353 104t 和 231 104t, 两地区占全国盈余的 56.4%, 东北地区盈余相对较少， 仅有 76.8 104t, 占全国盈余量的 7.4%.从单位种植面积盈余看， 华北最高， 达85.2 kg hm-2; 其次是东南地区， 达 65.7 kg hm-2; 东北地区最少， 为 35.5 kg hm-2;其他地区都在 50 kg hm-2左右。方玉东等14研究结果则表示清楚， 农田磷盈余呈从东部地区向西部地区逐步减少趋势， 另外还提出全国 16%的耕地存在磷素亏缺的问题。Shen 等15研究结果则以为磷盈余大的省份主要位于东南部和中部地区。