中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡及其管理

前言

　　我國人多地少，為了保證糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)，必須努力提高單位面積產(chǎn)量以增加總產(chǎn)?；屎娃r(nóng)藥等是提高單產(chǎn)不可或缺的農(nóng)用化學(xué)品。自1970年以來，我國農(nóng)業(yè)中化肥和農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品使用量的大量增加，對保證作物單產(chǎn)的持續(xù)提高發(fā)揮了不可替代的作用，但是，農(nóng)業(yè)環(huán)境污染問題也因此日益嚴(yán)重，在一些高產(chǎn)地區(qū)尤為突出。問題的嚴(yán)重性還在于，到21世紀(jì)中葉，我國人口將持續(xù)增加而耕地面積將繼續(xù)減少，即使是維持現(xiàn)有的人均糧食消費量，單位面積的產(chǎn)量也必須增長20％以上，加之對其他農(nóng)產(chǎn)品需求量的增加，農(nóng)用化學(xué)品的使用量必須進(jìn)一步增加，這將對農(nóng)業(yè)環(huán)境產(chǎn)生更大的壓力。在這種情況下，如何既保證糧食安全和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)又保護(hù)好環(huán)境，是我國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究中面臨的一個亟待解決的重大課題。實際上，這也是一個世界性的問題?！　≡谶@些研究中，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)與平衡無疑是一個基礎(chǔ)性的研究內(nèi)容。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)與平衡的長期變化規(guī)律與機制是保持和培育農(nóng)田土壤肥力的理論基礎(chǔ)，也是建立養(yǎng)分高效利用和環(huán)境安全的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。以農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)與平衡為核心，圍繞高效和安全的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分優(yōu)化管理模式進(jìn)行綜合研究，是實現(xiàn)“清潔"生產(chǎn)，達(dá)到農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求，并可為農(nóng)業(yè)生態(tài)工程技術(shù)的發(fā)展提供理論支撐。因此，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)與平衡研究已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)科學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究中的前沿性課題。

內(nèi)容概要

　　本書從分析農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)過程的長期試驗和聯(lián)網(wǎng)研究方法入手，評價了中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮、磷、鉀養(yǎng)分使用和平衡的時空分布特征及其影響因素，定量分析了農(nóng)田養(yǎng)分氮、磷、鉀養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化規(guī)律和機制。基于氮、磷、鉀在土壤—作物一水體系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化、損失過程，論述了養(yǎng)分平衡對產(chǎn)量、土壤肥力和環(huán)境的影響；基于影響施肥的政策、社會經(jīng)濟和農(nóng)民行為等因素以及我國主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)氮、磷、鉀養(yǎng)分的供應(yīng)和需求規(guī)律，設(shè)計了我國主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分的優(yōu)化配置與管理方案，提出了區(qū)域養(yǎng)分調(diào)控的政策、措施、技術(shù)，以實現(xiàn)提高耕地糧食產(chǎn)量和效益、減少氮磷環(huán)境污染、促進(jìn)農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)。    本書可供農(nóng)學(xué)、土壤學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)等專業(yè)科研人員及相關(guān)管理部門參考。

作者簡介

　　楊林章，1958年生， 博士，研究員，博士生導(dǎo)師；中國科學(xué)院南京土壤研究所副所長，兼農(nóng)業(yè)生態(tài)與區(qū)域發(fā)展研究中心主任，所學(xué)術(shù)委員會、學(xué)位委員會副主任，中國土壤學(xué)會秘書長，中國生態(tài)學(xué)會理事，江蘇省土壤學(xué)會副理事長。1982年畢業(yè)于南京農(nóng)學(xué)院（現(xiàn)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)），1984年在中科院南京土壤研究所獲得碩士學(xué)位，1993年在日本北海道大學(xué)獲得農(nóng)學(xué)博士學(xué)位。1984年以來一直在中科院南京土壤研究所工作。1991年7月被中科院特批為副研究員，1996年12月被特批為研究員。2001年5月進(jìn)入中科院南京土壤研究所知識創(chuàng)新崗位研究員。

書籍目錄

序前言第一章  農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡的長期聯(lián)網(wǎng)研究　第一節(jié)  農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡及其效應(yīng)的實驗研究　　一、養(yǎng)分交互作用及其微生物機制    二、政策及施肥行為對養(yǎng)分管理的影響    三、養(yǎng)分平衡與環(huán)境效應(yīng)  第二節(jié)  農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和平衡的長期研究    一、國際上主要的長期試驗    二、農(nóng)業(yè)長期研究的重要作用  第三節(jié)  農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和平衡的聯(lián)網(wǎng)研究  第四節(jié)  農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和管理的模型研究    一、農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)模型    二、農(nóng)田施肥決策系統(tǒng)  參考文獻(xiàn)第二章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分使用和平衡的時空變化規(guī)律  第一節(jié)  中國化肥使用狀況的時空變化    一、中國農(nóng)業(yè)化肥投入總量和構(gòu)成的變化    二、中國農(nóng)田化肥施用量及其肥效的變化  第二節(jié)  中國農(nóng)田化肥肥效和利用率的變化及其區(qū)域差異    一、中國農(nóng)田化肥肥效的變化    二、中國農(nóng)田化肥利用率的變化  第三節(jié)  中國農(nóng)田養(yǎng)分平衡的變化及其環(huán)境風(fēng)險    一、中國農(nóng)田養(yǎng)分的平衡狀況    二、中國農(nóng)田養(yǎng)分平衡的區(qū)域差異    三、中國農(nóng)田氮素平衡的預(yù)測與風(fēng)險評價    四、社會經(jīng)濟因素對農(nóng)田養(yǎng)分平衡的影響  參考文獻(xiàn)第三章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)化肥投入的經(jīng)濟和政策驅(qū)動機制  第一節(jié)  中國化肥產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展對化肥使用的影響    一、中國化肥工業(yè)的發(fā)展    二、糧食生產(chǎn)的化肥獎勵政策    三、降低化肥生產(chǎn)成本的優(yōu)惠政策    四、化肥生產(chǎn)、流通的調(diào)控政策  第二節(jié)  市場發(fā)展和WTO對農(nóng)民施肥的影響    一、化肥市場發(fā)展的影響    二、種植業(yè)結(jié)構(gòu)變化的影響    三、中國加入WTO后貿(mào)易自由化的影響  第三節(jié)  農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣和信息對農(nóng)民施肥的影響    一、當(dāng)前農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系現(xiàn)狀    二、農(nóng)戶的認(rèn)知水平對農(nóng)民使用化肥的影響  第四節(jié)  農(nóng)戶特征和行為對農(nóng)民施肥的影響    一、農(nóng)戶的基本特征    二、計量經(jīng)濟分析模型    三、化肥施用數(shù)量的決定因素    四、引導(dǎo)農(nóng)民合理施肥的建議與措施  參考文獻(xiàn)第四章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)機制與養(yǎng)分平衡  第一節(jié)  農(nóng)田土壤氮素轉(zhuǎn)化與平衡    一、長期施肥下土壤氮素形態(tài)的轉(zhuǎn)化    二、稻田氮肥的氨揮發(fā)過程及其影響因素    三、水稻對化肥氮素的利用  第二節(jié)  農(nóng)田土壤磷素轉(zhuǎn)化與平衡    一、長期施肥下不同土壤中磷素形態(tài)的轉(zhuǎn)化    二、太湖地區(qū)水稻土中磷素的轉(zhuǎn)化和遷移    三、長期施磷的磷肥殘效疊加  第三節(jié)  農(nóng)田有機養(yǎng)分再循環(huán)與養(yǎng)分平衡    一、作物收獲養(yǎng)分移出量    二、施肥輸入養(yǎng)分量    三、農(nóng)田養(yǎng)分的收支與平衡  參考文獻(xiàn)第五章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分長期投入和循環(huán)對作物產(chǎn)量的影響  第一節(jié)  施肥對稻一麥輪作系統(tǒng)產(chǎn)量的影響    一、短期施肥對水稻產(chǎn)量的影響    二、長期施肥對水稻和小麥產(chǎn)量的影響  第二節(jié)  長期施肥對旱作系統(tǒng)產(chǎn)量的影響    一、海倫站黑土旱地施肥對產(chǎn)量的影響    二、欒城站潮褐土旱地施肥對產(chǎn)量的影響    三、長武站黑壚土旱地施肥對產(chǎn)量的影響    四、鷹潭站紅壤旱地施肥對產(chǎn)量的影響    五、封丘站潮土旱地施肥對產(chǎn)量的影響  第三節(jié)  養(yǎng)分循環(huán)再利用的增產(chǎn)效應(yīng)及其區(qū)域分異    一、化肥氮、磷、鉀的增產(chǎn)效應(yīng)    二、農(nóng)田養(yǎng)分循環(huán)再利用的增產(chǎn)效應(yīng)    三、施肥進(jìn)步在糧食增產(chǎn)中的貢獻(xiàn)及其區(qū)域分異規(guī)律  參考文獻(xiàn)第六章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡對土壤肥力的影響  第一節(jié)  長期施肥下養(yǎng)分平衡對土壤肥力的影響    一、海倫站黑土    二、封丘站潮土    三、欒城站潮褐土    四、長武站黑壚土    五、鷹潭站紅壤  第二節(jié)  長期農(nóng)田養(yǎng)分再循環(huán)對土壤肥力的影響    一、土壤有機碳    二、土壤氮素    三、土壤磷素    四、土壤鉀素  第三節(jié)  區(qū)域尺度農(nóng)田養(yǎng)分平衡對土壤肥力時空變化的影響    一、海倫站區(qū)域    二、沈陽站區(qū)域    三、欒城站區(qū)域    四、長武站區(qū)域    五、常熟站區(qū)域    六、鷹潭站區(qū)域  參考文獻(xiàn)第七章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分損失對環(huán)境的影響  第一節(jié)  農(nóng)田氮素氣態(tài)損失對環(huán)境的影響    一、稻田氨揮發(fā)    二、農(nóng)田土壤氮素硝化、反硝化損失    三、主要農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)濕沉降氮通量  第二節(jié)  農(nóng)田土壤氮素淋溶過程對環(huán)境的影響    一、北方旱地農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)硝酸鹽淋溶與累積    二、南方丘陵區(qū)農(nóng)田土壤硝酸鹽的累積    三、主要農(nóng)田土壤硝態(tài)氮淋溶累積的環(huán)境效應(yīng)    四、影響旱地土壤剖面硝酸鹽遷移和積累的因素    第三節(jié)  養(yǎng)分循環(huán)再利用對土壤硝酸鹽積累的影響    一、下遼河平原區(qū)潮棕壤旱地剖面中硝態(tài)氮含量的變化    二、沈陽潮棕壤旱地100cm剖面中硝態(tài)氮儲量的變化  第四節(jié)  南方丘陵區(qū)小流域土壤氮、磷遷移對環(huán)境的影響    一、坡耕地氮、磷流失特征與遷移負(fù)荷    二、南方丘陵小流域非點源氮、磷遷移通量和環(huán)境效應(yīng)  參考文獻(xiàn)第八章  農(nóng)田氮循環(huán)和遷移的模型模擬  第一節(jié)  農(nóng)田水氮管理模型    一、土壤氮庫的形態(tài)和轉(zhuǎn)化    二、土壤氮轉(zhuǎn)化的模擬  第二節(jié)  農(nóng)田反硝化過程和N2O排放的模型模擬    一、3種模型的模擬過程的對比    二、3種模型的模擬結(jié)果對比  第三節(jié)  區(qū)域尺度農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分遷移的模型模擬    一、瀲水河流域的空間離散化    二、流域年產(chǎn)水產(chǎn)沙量的模擬和校正    三、流域月氮、磷遷移量的模擬和評價  參考文獻(xiàn)第九章  中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡管理  第一節(jié)  主要農(nóng)區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分平衡管理的技術(shù)和措施    一、土壤供氮特征的測定    二、水稻和小麥的養(yǎng)分吸收特征    三、主要作物的適宜肥料用量確定    四、黑土區(qū)玉米和小麥適宜肥料用量  第二節(jié)  主要農(nóng)區(qū)提高養(yǎng)分利用率技術(shù)    一、長江下游平原區(qū)優(yōu)化施肥技術(shù)    二、松嫩平原黑土區(qū)優(yōu)化施肥技術(shù)    三、黃土高原區(qū)旱地施肥技術(shù)    四、紅壤丘陵區(qū)旱地施肥技術(shù)  第三節(jié)  主要農(nóng)區(qū)農(nóng)田養(yǎng)分綜合管理的技術(shù)集成與優(yōu)化模式構(gòu)建    一、長江下游平原稻麥輪作區(qū)    二、華北平原小麥玉米輪作區(qū)  第四節(jié)  縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)及區(qū)域農(nóng)田決策施肥    一、縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)的開發(fā)    二、縣域耕地資源管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用實例  第五節(jié)  中國農(nóng)田養(yǎng)分綜合管理對策    一、中國農(nóng)業(yè)面源污染控制對策      二、東北黑土區(qū)土壤質(zhì)量保育和糧食增產(chǎn)對策    三、中國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣體系建設(shè)對策  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第一章　農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)與平衡的長期聯(lián)網(wǎng)研究　　農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)和平衡是影響生產(chǎn)力和環(huán)境的重要過程，這也是一直是農(nóng)業(yè)、生態(tài)和環(huán)境科學(xué)研究中的核心問題（Paoletti et al .，1993；Pweer，1994；Drinkwater and Snapp，2007；Marschner and Rengel，2007）?！?/pre>








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