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Abstract: The status of nutrient balance not only influences the soil fertility but also concerns the sustain2 able development of crop land ecosystem. Through analyzing the nutrient balance of nitrogen, phosphorus and
in surp lus; ②the average surp lus rate of phosphorus was more than 43. 4% since the m iddle of 1980s, namely there
收稿日期 : 2008 - 05 - 05 修回日期 : 2008 - 07 - 04 基金项目 : 国家科技支撑计划 (2006BAC08B05)和科技部国际合作重大项目" 鄱阳湖流域生态系统综合治理研究 " (2006DFB91920) 作者简介 : 周杨明 (1977 - ) ,男 ,助理研究员 ,博士生 , 主要从事生态系统评估与管理研究 , E - mail: zhouyangm ing@
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江 西 农 业 大 学 学 报
第 30 卷
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生态系统是由植物 , 动物和微生物及其无机环境相互作用构成的一个动态 , 复杂的功能单元
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养分循环是生态系统最基本的功能之一 .农田生态系统是一种典型的人工生态系统 ,在养分循环方面 , 它不像自然生态系统那样 ,可以无限地自然延续 .农业生态系统在每一个循环周期中都有或多或少的 养分损失 ,因此需要人为地补充损失的养分 ,才能维持农业生态系统的可持续性 .大量研究表明 , 在农 作物所需的大量元素和微量元素中 ,氢和氧主要来自于水 ,碳主要来自空气中的二氧化碳 ,其他的大量 [2] 元素和微量元素可由土壤供给 .但是 , 农作物对氮磷钾的需要量较大 , 土壤的供给量往往不足以满 [2] 足农作物生长的需要 ,因此 ,为了促进作物生长和提高作物产量 ,增施氮磷钾已经成为农业稳产和增 产的主要手段 . 氮磷钾化肥的大量使用极大地增加了粮食的产量 ,但是过量的施肥不仅造成了养分的浪费 ,而且会 造成严重的环境问题 ,比如地表水体富营养化 , 地下水污染 , 水质退化 , 生物多样性下降 , 增加温室气体 , [ 3 ～6 ] 土壤酸化等 .因此 ,需要准确了解区域农田养分平衡状态 ,为今后肥料合理施用和农业面源污染控 制提供科学依据 . 本文对 1949 ～2005 年江西省农田氮磷钾的平衡状况以及施肥结构的变化进行了分析 ,揭示了农田 氮磷钾养分平衡状况及其长期变化趋势 ,以期为江西省农业肥料合理施用和区域可持续发展提供科学 依据 .
1 研究区域概况
江西省位于长江中下游南岸 ,属于中亚热带暖湿季风气候 ,春季多雨 , 夏季炎热 , 秋季干燥 , 冬季阴 2 冷 .江西省年平均太阳辐射为 4 057 ～4 794 J /m ,年平均日照时数为 1 473. 3 ～2 077. 5 h,平均无霜期 [7] 为 241 ～304 d .据长期气象资料 ,江西省 1 月平均气温 3. 4 ～9. 5 ℃, 7 月平均气温 29 ～30 ℃ 以上 , 年平均气温 16 ～19 ℃,全年平均气温大于等于 10 ℃ 的累积温度有 5 000 ～6 000 ℃, 生长期自北向南 从 9 个月增至 11 个月 .受季风气候的影响 ,江西省是我国多雨地区之一 ,但是降水量的年际变化大 , 年平均降水量为 1 341. 4 ～1 934. 4 mm. 江西省共有 13 种土类 ,其中红壤是江西省分布最广 , 面积最大的地带性土壤 ,约占全省土地总面积 [7] 的 63. 2% .由各类自然土壤水耕熟化而成的水稻土是江西最主要的耕作土壤 ,根据江西省第二次土 6 2 [9] 壤普查结果 ,江西水稻土面积 3. 032 6 × hm ,占耕地总面积的 86. 7% .江西农作物主要有水稻 , 10 小麦 , 大豆 , 玉米 , 棉花 , 甘蔗 , 烟叶 , 花生 , 油菜 , 芝麻等 .其中 , 水稻是江西省最主要的粮食作物 , 1990 [ 10 ] 年后其播种面积占江西省粮食总播种面积的 85%以上 ,产量占江西省粮食总产量的 93%以上 .
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2 研究方法与计算参数
农田生态系统养分平衡是发生在作物 - 土壤 - 肥料三者之间的动态平衡 ,影响这个平衡的因素甚 [ 11 ] 多 ,诸如土壤的供肥能力 , 作物的应用需求 , 肥料的性质和利用率等等 .为了便于研究农田生态系统 养分的投入和产出平衡 ,本研究将农田土壤作为一个黑箱处理 ,通过计算养分投入量 , 养分产出量和养 分盈亏量 3 个指标来反映江西农田生态系统养分平衡状况 .养分投入主要包括化学肥料 , 有机肥料和 作物种子 ; 雨水中的 N 含量相对较小且变异性大 , 暂不计入 ; 从流域角度而言 , 灌溉水中的 N 主要来自 流域内部或降水 ,不计入外部投入中 .养分产出是指收获的农作物中所含的养分 ,而通过挥发 , 渗漏或 径流造成的养分损失不计入产出 .鉴于数据资料的限制 , 本文仅考虑氮 ( N ) , (按 P2 O5 计算 ) 和钾 磷 (按 K2 O 计算 ) 3 种元素的投入 , 产出和盈亏状况 .本文采用的原始数据来源于《 江西省统计年鉴 》 新 , 《 中国五十年农业统计资料 》 新中国五十五年统计资料汇编 》 中国农业统计年鉴 》 , 《 和《 . 2. 1 养分投入量 江西省农田养分投入主要包括化学肥料和有机肥料两大类 .化学肥料施用量可以从历年江西和国 家统计资料中直接获得 ,化肥施用总量在各种统计资料中的一致性非常好 ,仅在氮磷钾比例上有几年存 在一些差异 ,如 1965 和 1975 年 ,但对农田生态系统整体养分平衡影响不大 .化肥投入量按纯养分量折 [ 15 ] 算 ,其中复合肥料中 W N : P2O 5 : K2O = 1 : 8 : 8 计算 W W 0. 0. ,再合并到相应的单质化肥施用量中去 . 有机肥料的投入量需要根据相应的统计数据 ,采用一定的方法进行估算 .江西有机肥来源很广 ,包

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