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序1

前言1

第一章 农田生态系统养分循环与平衡的长期联网研究1

第一节 农田生态系统养分循环与平衡及其效应的实验研究2

一、养分交互作用及其微生物机制2

二、政策及施肥行为对养分管理的影响3

三、养分平衡与环境效应4

第二节 农田生态系统养分循环和平衡的长期研究6

一、国际上主要的长期试验6

二、农业长期研究的重要作用7

第三节 农田生态系统养分循环和平衡的联网研究10

第四节 农田生态系统养分循环和管理的模型研究12

一、农田养分循环模型12

二、农田施肥决策系统14

参考文献15

第二章 中国农田生态系统养分使用和平衡的时空变化规律24

第一节 中国化肥使用状况的时空变化25

一、中国农业化肥投入总量和构成的变化25

二、中国农田化肥施用量及其肥效的变化26

第二节 中国农田化肥肥效和利用率的变化及其区域差异29

一、中国农田化肥肥效的变化29

二、中国农田化肥利用率的变化29

第三节 中国农田养分平衡的变化及其环境风险32

一、中国农田养分的平衡状况32

二、中国农田养分平衡的区域差异34

三、中国农田氮素平衡的预测与风险评价37

四、社会经济因素对农田养分平衡的影响41

参考文献43

第三章 中国农田生态系统化肥投入的经济和政策驱动机制47

第一节 中国化肥产业政策的发展对化肥使用的影响48

一、中国化肥工业的发展48

二、粮食生产的化肥奖励政策49

三、降低化肥生产成本的优惠政策49

四、化肥生产、流通的调控政策51

第二节 市场发展和WTO对农民施肥的影响54

一、化肥市场发展的影响55

二、种植业结构变化的影响56

三、中国加入WTO后贸易自由化的影响59

第三节 农业技术推广和信息对农民施肥的影响65

一、当前农业技术推广体系现状65

二、农户的认知水平对农民使用化肥的影响71

第四节 农户特征和行为对农民施肥的影响75

一、农户的基本特征75

二、计量经济分析模型76

三、化肥施用数量的决定因素79

四、引导农民合理施肥的建议与措施83

参考文献84

第四章 中国农田生态系统养分循环机制与养分平衡86

第一节 农田土壤氮素转化与平衡86

一、长期施肥下土壤氮素形态的转化86

二、稻田氮肥的氨挥发过程及其影响因素98

三、水稻对化肥氮素的利用106

第二节 农田土壤磷素转化与平衡112

一、长期施肥下不同土壤中磷素形态的转化112

二、太湖地区水稻土中磷素的转化和迁移115

三、长期施磷的磷肥残效叠加125

第三节 农田有机养分再循环与养分平衡126

一、作物收获养分移出量127

二、施肥输入养分量128

三、农田养分的收支与平衡129

参考文献130

第五章 中国农田生态系统养分长期投入和循环对作物产量的影响132

第一节 施肥对稻一麦轮作系统产量的影响132

一、短期施肥对水稻产量的影响132

二、长期施肥对水稻和小麦产量的影响134

第二节 长期施肥对旱作系统产量的影响137

一、海伦站黑土旱地施肥对产量的影响137

二、栾城站潮褐土旱地施肥对产量的影响139

三、长武站黑垆土旱地施肥对产量的影响141

四、鹰潭站红壤旱地施肥对产量的影响143

五、封丘站潮土旱地施肥对产量的影响144

第三节 养分循环再利用的增产效应及其区域分异145

一、化肥氮、磷、钾的增产效应146

二、农田养分循环再利用的增产效应148

三、施肥进步在粮食增产中的贡献及其区域分异规律149

参考文献152

第六章 中国农田生态系统养分平衡对土壤肥力的影响154

第一节 长期施肥下养分平衡对土壤肥力的影响154

一、海伦站黑土154

二、封丘站潮土156

三、栾城站潮褐土157

四、长武站黑垆土159

五、鹰潭站红壤161

第二节 长期农田养分再循环对土壤肥力的影响165

一、土壤有机碳165

二、土壤氮素166

三、土壤磷素167

四、土壤钾素168

第三节 区域尺度农田养分平衡对土壤肥力时空变化的影响169

一、海伦站区域169

二、沈阳站区域170

三、栾城站区域171

四、长武站区域172

五、常熟站区域172

六、鹰潭站区域173

参考文献175

第七章 中国农田生态系统养分损失对环境的影响177

第一节 农田氮素气态损失对环境的影响177

一、稻田氨挥发177

二、农田土壤氮素硝化、反硝化损失178

三、主要农田生态系统湿沉降氮通量178

第二节 农田土壤氮素淋溶过程对环境的影响182

一、北方旱地农田生态系统硝酸盐淋溶与累积183

二、南方丘陵区农田土壤硝酸盐的累积185

三、主要农田土壤硝态氮淋溶累积的环境效应187

四、影响旱地土壤剖面硝酸盐迁移和积累的因素188

第三节 养分循环再利用对土壤硝酸盐积累的影响193

一、下辽河平原区潮棕壤旱地剖面中硝态氮含量的变化193

二、沈阳潮棕壤旱地100cm剖面中硝态氮储量的变化195

第四节 南方丘陵区小流域土壤氮、磷迁移对环境的影响196

一、坡耕地氮、磷流失特征与迁移负荷196

二、南方丘陵小流域非点源氮、磷迁移通量和环境效应196

参考文献199

第八章 农田氮循环和迁移的模型模拟201

第一节 农田水氮管理模型201

一、土壤氮库的形态和转化201

二、土壤氮转化的模拟202

第二节 农田反硝化过程和N2O排放的模型模拟208

一、3种模型的模拟过程的对比210

二、3种模型的模拟结果对比214

第三节 区域尺度农田氮、磷养分迁移的模型模拟222

一、潋水河流域的空间离散化224

二、流域年产水产沙量的模拟和校正227

三、流域月氮、磷迁移量的模拟和评价229

参考文献235

第九章 中国农田生态系统养分平衡管理238

第一节 主要农区农田养分平衡管理的技术和措施238

一、土壤供氮特征的测定238

二、水稻和小麦的养分吸收特征244

三、主要作物的适宜肥料用量确定248

四、黑土区玉米和小麦适宜肥料用量263

第二节 主要农区提高养分利用率技术267

一、长江下游平原区优化施肥技术267

二、松嫩平原黑土区优化施肥技术269

三、黄土高原区旱地施肥技术270

四、红壤丘陵区旱地施肥技术271

第三节 主要农区农田养分综合管理的技术集成与优化模式构建272

一、长江下游平原稻麦轮作区272

二、华北平原小麦玉米轮作区277

第四节 县域耕地资源管理信息系统及区域农田决策施肥282

一、县域耕地资源管理信息系统的开发282

二、县域耕地资源管理信息系统的应用实例287

第五节 中国农田养分综合管理对策297

一、中国农业面源污染控制对策297

二、东北黑土区土壤质量保育和粮食增产对策302

三、中国农业技术推广体系建设对策305

参考文献308