养分资源管理现状及调控途径当今世界,资源与人口、环境与发展之间的矛盾日趋尖锐。我国以占世界9%的耕地养活着占世界22%的人口,这种矛盾更加突出。随着农业生产的进一步发展,如何合理利用和保护有限的耕地资源,是农业科学工作者面临的重大技术问
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。利用现代先进技术和方法进行养分资源的合理配置,发展高产、优质、高效、低耗、环保的农业生产体系,是实现农业可持续发展的关键。1养分资源管理面临的挑战养分资源管理在农业生产中是非常重要的。化肥作为重要的农业生产资料之一,在农作物生产中发挥着基础性的作用。在传统农业中,养分管理强调养分施用对作物的反应,关注最大产量和最大经济效益。基于这个目标,科研人员研究经济、有效的方法去优化植物营养,增加作物产量。如1973年Stanford推出的定肥公式,1980年Hunter推出的土壤养分状况系统研究法,前苏联采用的目标产量施肥法、肥料效应函数法,等等。化肥的投入对于农业增产起到了非常重要的作用。根据联合国粮农组织(FAO)的估计，化肥对农作物增产的贡献率为40%~60%应用我国1952~1992年间的农业生产统计资料进行相关分析,发现化肥施用量增长与粮食总产量增加之间的相关系数为,化肥公顷施用量与粮食公顷产量的相关系数为,均达到显著水平。化肥在增加产量和收益的同时,由于过量或不合理施用,对土壤资源、生态环境,甚至一些农产品品质的负面影响已经显露出来。过量或不合理施肥可以释放养分进入空气和水体,不再为农作物利用,土壤硝酸盐淋失造成地下水的污染,N,P养分的地
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径流导致地表水富营养化。张维理等在北京一天津—唐山地区14个县市的102个点调查中表明,约50%样点的地下水和饮用水中硝酸盐含量超过安全
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。曹志洪研究发现,在我国东部沿海地区,由于氮肥施用量过大,引起水体富营养化,地表水和地下水水质明显下降。并且,由于农田本身普遍存在着变异特性,包括土壤有机质、质地、养分、地形和其他特性,传统农业措施管理土地作为同质体,在整块田地用一套管理措施:一个目标产量、一个肥料推荐施用量、一个农药施用量,这样管理通常导致投入在一些地方过量施用,而另一些地方施用不足,导致管理成本的增加和纯收益的降低,增加了污染地表水和地下水的可能和能源浪费。最近十几年,全球的科学家关于养分投入对环境质量的潜在影响已开展广泛研究。如何既能保持土壤肥力和生产力,满足人类社会对粮食和其他生活用品的数量和品质的要求,又能使生态环境受到良好的保护,实现农业和人类社会的可持续发展,是21世纪农业科学家面临的重大挑战。通过先进技术和理论的应用,来管理与农产品相关的各个方面的时空变异,以达到提高作物性能和环境质量的目的。2养分资源的调控途径根据上述的我国养分资源利用状况可见,养分资源以土壤养分资源为基础;化肥、有机肥中的肥料养分资源和大气、水体中的环境养分资源是土壤养分的重要补给源;矿产养分资源是化肥养分资源的重要来源。面对我国人多地少,资源相对紧缺的国情,我们既要综合利用各种养分资源,获得丰富、优质、安全的农产品,又要保护生态环境。为此,我们提出了养分资源平衡、合理使用的新思路,主要包括以下几个方面。努力提高养分资源利用率我国是世界人口大国,提高养分资源利用率是实现农业可持续发展目标的核心,但我国由于对养分资源的合理利用缺乏深入地研究,养分配比和养分资源结构不尽合理,地区和作物之间养分分配极不平衡,致使养分资源的利用率不高。因此,今后应以土壤、作物相互作用机理研究为基础,建立农田养分资源综合管理的技术体系,努力提高养分资源的利用率,发挥养分资源的巨大潜力。充分了解养分资源的时空变异特征,有针对性地调节养分供应状况养分资源的时空变异特征主要表现为养分资源总量的变异。其时间变异主要表现于养分元素各形态间不断地进行着动态的转化,可供植物利用的养分资源量也随着时间的变化而变化。因此,生产中既要考虑当季作物需求养分的时间变异特点,又要考虑当季作物的养分残留对后季作物的影响。养分资源总量的空间变异主要表现于其空间分布的不均匀特征。卢金伟等(2002)研究了陕北黄土区土壤水分、养分空间分异规律，结果表明在0~30cm不同层次,土壤有机质、氮、磷分异明显。冯文强等(2002)研究了四川盆地不同地块的基本地力情况,结果表明从坡脚到坡顶,土壤肥力依次降低,土壤本身的氮、磷、钾肥力状况也呈同样规律变化。因此,生产中要因地施肥,看作物的苗像及时追施肥料。养分资源的宏观管理与微域调节相结合我国幅员辽阔,不同地域土壤养分资源的分布极不均一,要充分发挥养分资源的效益,就应该将宏观管理和微域调节相结合。宏观管理方面,要针对全国大的农业生态区域研究采取各自适宜的施肥措施综合利用所有的自然和人造植物养分资源,通过有机肥和无机肥的投入、土壤保护、固氮、植物品种改良和农学措施等综合运用,协调农业生态系统中养分的投入产出平衡、调节养分循环与利用强度,实现养分资源高效利用,使生产、生态、环境和经济效益协调发展。养分资源的微域调节主要是指各种作物根际环境养分状况的调节。根际是受植物活根影响的土壤微区,根际养分调控的实质是通过施肥技术来调节土壤的Eh和pH值,制约根系的生长和改善养分对根系的供应状况,从而提高养分的生物有效性。根系通过吸收和分泌作用可改变根际土壤的化学组成、物理结构和生物学性质,进而影响土壤中养分的有效性,根系分泌物能改善根际环境,使植物能在胁迫条件下正常生长。近年来,植物根际养分的微域调节研究已成为养分资源高效利用的热点。无机肥养分资源与有机养分资源配合施用单施无机肥,特别是逐年增施化肥,给农业生产和物质循环带来了许多不利因素,不能适应现代持续农业发展的要求;同样,单施有机肥也有一定的弊端,只能维持固有的封闭式的物质循环,不能使作物产量明显提高,很难满足人口增长对农产品的需求,也很难适应现代化农业对施肥技术和肥料品种的需求。化肥、有机肥合理配施,有利于全面调节土壤养分平衡,解决供需矛盾,实现土地的用养结合。化肥在我国农田肥料总投入中的N占70%~75%,2PO5占60%~65%,2KO占10%~15%微,量元素占5%以下。可见,绝大部分氮素、大部分磷素、少部分钾素和极少量微量元素由化肥供应,而有机肥则承担绝大部分微量元素、大部分钾素、少部分磷素的补给。因此,化肥和有机肥合理配施,才能促进高产、稳产、优质、高效,才能提高肥料利用率及农业经济效益。养分资源利用和保护生态环境相结合长期的研究结果表明,不合理地施用有机、无机养分不仅不能增加作物的经济产量和生物产量,还会降低土壤有机质、全氮、全磷等肥力水平,破坏土壤易耕性、保水性等,引起大气、水体等环境的养分元素超标,破坏生态环境。从监测结果来看,氮肥过量施用的不利影响在一些地区已引起人们重视,磷肥的过量施用和磷素的积累可能带来的影响在不少地区也需研究和引起人们足够的重视。因此,养分资源利用要和保护生态环境密切结合。
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