农田土壤管理.ppt

农田土壤管理农田土壤管理Soil Management 农田建设农田养分管理农田水分管理农田保护农田土壤管理的内容 目的目的1.1.改善和保持良好的土地状况，改改善和保持良好的土地状况，改良土壤物理性质，保持良好的结良土壤物理性质，保持良好的结构构;2.2.建立良好的土壤有机质状况，保建立良好的土壤有机质状况，保持有机质平衡；持有机质平衡；3.3.保持土壤养分平衡，保证各种养保持土壤养分平衡，保证各种养分充分、协调供应，既要保证作分充分、协调供应，既要保证作物各个生长阶段的养分需要，又物各个生长阶段的养分需要，又要保证作物持续增产的需要；要保证作物持续增产的需要；4.4.保持农田水分平衡，保证适宜的保持农田水分平衡，保证适宜的水分供应；水分供应；5.5.保持良好的农田生态环境。保持良好的农田生态环境。达到达到一、农田建设目的：目的：提高农田的综合生产力。农田综合生产力 是指农田种植农作物获得持续高产稳产的能力。(不是一季、不是不是一季、不是一年，不是一种作物、不是一种种植方式一年，不是一种作物、不是一种种植方式）高质量农田的标准：高质量农田的标准：l田面平整，方便排灌；土层深厚，旱涝保收；土壤健康，高产稳产。1、田面平整、排灌自如l水田5厘米，旱地20厘米，坡度3度。l灌溉全田上水，排涝全天无积水。2、土层深厚、土肥泥活l15-20厘米以上，养分齐全，有机质丰富，团粒结构好 3、坡地梯田，等高耕作l25度以下，5度以上l4、抗御灾害，旱涝保收、抗御灾害，旱涝保收l5、环境保护，生态平衡、环境保护，生态平衡 不流失，无病源物、有害因子不流失，无病源物、有害因子l6、园田绿化，高产稳产、园田绿化，高产稳产 防风林，吨粮田，多作高产稳产防风林，吨粮田，多作高产稳产l高产田（高产田（旱地旱地）l耕层深厚耕层深厚l耕层耕层20203030厘米，厘米，l土层土层100100厘米以上厘米以上l抗旱力强抗旱力强l土质疏松土质疏松l上虚下实上虚下实l养分充足养分充足l有机质有机质1-1.5%1-1.5%，l全氮全氮0.1%0.1%左右左右l全磷全磷0.1%0.1%以上以上l全钾全钾1.5%1.5%以上以上l盐基饱和度盐基饱和度80%80%以上以上l土壤环境适宜土壤环境适宜l无毒，旱涝保收无毒，旱涝保收因地制宜，制定标准因地制宜，制定标准l高产田（高产田（水田水田）：）：l良好的土体结构良好的土体结构l耕作层深、软、肥，耕作层深、软、肥，1822厘米厘米l犁底层紧密适度，犁底层紧密适度，5-10厘米厘米l保水爽水，斑纹层（心土层）保水爽水，斑纹层（心土层）40-50厘米，厘米，l底土层底土层70-80厘米以下厘米以下l丰富的养分含量丰富的养分含量l有机质有机质2.5-5.0%，l全氮全氮0.15-0.25%、l全磷全磷0.1-0.2%，l全钾全钾1.0-2.5%l阳离子代换量阳离子代换量10-25毫克当量毫克当量/100克土克土l盐基饱和度盐基饱和度70-80%l质地适中，质地适中，l中壤、重壤、轻粘中壤、重壤、轻粘l日渗透量日渗透量10-15毫米，毫米，l淹水期间日渗透量淹水期间日渗透量2-4毫米毫米l有害微生物（硝化细菌），变形虫、滴虫、轮虫少有害微生物（硝化细菌），变形虫、滴虫、轮虫少l氧氧化化还还原原电电位位高高，淹淹水水期期120mv以以上上，湿湿润润期期200-250mv以上以上l土壤环境适宜土壤环境适宜l无毒，无污染、旱涝保收，亩产无毒，无污染、旱涝保收，亩产500公斤以上公斤以上l农田水利建设农田水利建设：打井修渠，建造梯田，平整土地。打井修渠，建造梯田，平整土地。l中低产田改造中低产田改造：旱、涝、薄、粘、漏、盐碱、酸、跑、旱、涝、薄、粘、漏、盐碱、酸、跑、毒等。毒等。二、养地制度二、养地制度l养地制度（Soil Management System）是与种植制度相适应的以养地为中心的一系列技术措施体系，它包括农田建设、农田培肥、农田保护等方面，其中心目的是提高土地综合生产能力。l人类活动的双重性人类活动的双重性：l提高地力，良性循环；提高地力，良性循环；l破坏地力，恶性循环。破坏地力，恶性循环。养地的途径养地的途径养地手段主要包括两条途径：一是增加肥力因素，主要靠农田培肥、农田灌溉来实现；二是改善肥力条件，主要由土壤耕作来完成。两者关系紧密相连不可偏废。三、三、农田土壤培肥农田土壤培肥（一）土壤肥力（一）土壤肥力 l土壤肥力是土壤的属性，也是区别于自然界其土壤肥力是土壤的属性，也是区别于自然界其他任何物质的本质特征。他任何物质的本质特征。l俄罗斯：土壤肥力是植物在生活的全过程，土俄罗斯：土壤肥力是植物在生活的全过程，土壤能同时不断地供给植物以最大量有效养分和壤能同时不断地供给植物以最大量有效养分和水分的能力。水分的能力。l美国土壤学会：是供应植物所必需养料的能力。美国土壤学会：是供应植物所必需养料的能力。l肥力是土壤的本质，是土壤为植物生长提供并肥力是土壤的本质，是土壤为植物生长提供并协调营养条件及环境条件的能力。协调营养条件及环境条件的能力。l土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生土壤肥力是土壤能经常适时供给并协调植物生长所需要的养分、水分、空气、温度、支撑条长所需要的养分、水分、空气、温度、支撑条件和有无毒害物质的能力。件和有无毒害物质的能力。l自然肥力、人工肥力自然肥力、人工肥力l潜在肥力、有效肥力潜在肥力、有效肥力（二）地力（土壤生产力）（二）地力（土壤生产力）l“地力”是农田培肥的调控中心。“尽地力之教”、“多粪肥田”、“地力人助”、“地力常新壮”。l近代经济学和农学角度，认为地力是比土壤肥力更为广泛、更具综合性的概念。l地力是在特定的种植制度和气候条件下，由土壤物理、化学、生物特性与作物生长相适应而具有的生产能力，或称土地生产力。l除了水、肥、气、热诸肥力因素外，把土壤特性与气候、作物的适应性联系起来，构成土壤一气候一作物系统，这就强调了地力的综合性、可培育性和可控性。地力包括两个方面的含义：地力包括两个方面的含义：第一，地力要通过作物生产来反映，同时受众多因素制约；第二，地力是在人为控制和管理下实现的，是自然与人为干预综合作用的结果。可见，地力不只是土壤的自然肥力，更重要的是人为肥力。从这一概念出发，地力与土壤肥力既有共同点，也有不同意义。共同点在于二者均具有能够生长植物的能力；不同之处在于，地力仅限于农田，是自然土壤长期经人类耕种后形成的生产能力。地力评价是估价农田的生产能力、适宜性以及地力发展变化特征过程，是建立合理农田培肥制度的基础。地力评价要客观顺映地力的基础条件，地力因素的相互关系和限制地力的障碍因素。在评价方法上定性、定量的方法都是重要的，二者结合采用效果更好。（三）地力的评价（三）地力的评价1潜力评价潜力评价潜潜力力评评价价是是通通过过建建立立气气候候一一土土壤壤一一作作物物间间相相互互作作用用的的数数学学模模型，来研究一定条件下的土地生产潜力，大体上包括型，来研究一定条件下的土地生产潜力，大体上包括3 3个方面：个方面：（1 1）以气候因素为主的评价：）以气候因素为主的评价：（2 2）以以土土壤壤为为主主的的评评价价：主主要要通通过过诸诸肥肥力力因因素素的的相相关关分分析析，利利用用土土壤壤生生产产力力指指数数模模型型、土土壤壤潜潜力力率率、土土壤壤养养分分生生产产潜潜力力等方法研究在一定气候背景下的土壤生产潜力。等方法研究在一定气候背景下的土壤生产潜力。（3 3）综综合合评评价价：加加拿拿大大莫莫斯斯（MossMoss）等等人人将将气气候候生生产产潜潜力力与与土土壤壤生生产产潜潜力力相相结结合合，进进行行土土地地生生产产潜潜力力评评价价，之之后后发发展展成成为将气候、土壤、作物相结合而进行潜力评价为将气候、土壤、作物相结合而进行潜力评价 土地生产潜力气候生产潜力土地生产潜力气候生产潜力 土壤特性指数土壤特性指数 作物特性指数作物特性指数 2.适宜性评价 不不同同的的地地力力条条件件对对作作物物生生产产的的适适宜宜特特性性和和适适宜宜采采取取的的培培肥肥措措施施的的技技术术特特性性不不同同。适适宜宜性性评评价价主主要要是是分分析析不不同同地地力力条条件件能能栽栽培培什什么么作作物物，应应该该采采取取什什么么样样的的培培肥肥措措施施等等等等。此此类类评评价价多多依依据据土土壤壤理理化化、生生物物状状况况分分析析和和作作物物的的生生理理生生态态特特性性分分析析，为为因因土土种种植植的的制制定定提提供供技技术术依依据据。同同时时，把把农农田田培培肥肥措措施施协协调调统统一一起起来来，为为作作物物生生产产创创造造良良好好的的地地力力环环境境。另另外外，在在较较大大的的地地域域内内，适适宜宜性性评评价价为为确确定定宏宏观观的的作作物物布布局局提提供供技技术术依依据。据。3效益评价 主主要要通通过过技技术术、经经济济、生生态态的的方方法法评评价价地地力力的的经经济济和和生生态态效效益益，分分析析农农田田培培肥肥的的技技术术经经济济效效果果、生生态态效效果果与与合合理理性性，包包括括地地力力的的投投入入产产出出分分析析、地地力力平平衡衡分分析析、物物质质能能量量循循环环转转化化分分析析、农农田田培培肥肥措措施施的的技技术术分分析析等等。此此类类评评价价为为判判定定科科学学有有效效的的农农田田培培肥肥体体系系提提供供技技术术依依据据，用用来来指指导导现现代化的物质、能量和技术投入的量化问题。代化的物质、能量和技术投入的量化问题。（四）不同种植制度下地力变化（四）不同种植制度下地力变化l自然植被下的变化自然植被下的变化 自然情况下，肥力状态变好。自然情况下，肥力状态变好。撂荒地上地碳、氮变化（英国洛桑试验站）撂荒地上地碳、氮变化（英国洛桑试验站）土层cmC（%）1881 1964 N（%）1881 19640-230.982.790.1070.26023-460.590.810.0780.098l荒地开垦后地地力变化 一般规律是土壤有机质和养分迅速下降。l常规地地力变化 常规地与新开荒地大不相同，有机质分解较慢,有些已经开垦千百年的常耕地已达到稳定状态，肥力状况决定与投入和输出的平衡状态。l多熟制下的养分动态 一方面，产量增加，从农田中带走的物质增多，如果耕作栽培措施失调，会造成生态系统和物质平衡遭到破坏。另一方面，多熟高产本身留给土壤的作物根茬以及可能直接间接归还土壤的有机物增多，同时多熟制往往需要充足的水肥和管理，使土壤环境条件不断改善，水肥气热矛盾不断得到调节。四、农田物质循环与养分平衡四、农田物质循环与养分平衡l农田生态系统的物质循环是开放型的l输入：1）有机肥料和矿质肥料；2）降水；3）土壤矿质分解；4）生物固氮；5）根系和残茬归还；6）尘埃的沉降；8）播种幼苗移栽l输出：1）植物收获物对养分的移出；2）土壤的淋失；3）土壤的冲刷；4）挥发；5）土壤固定农田养分循环流动植物库动物库土壤有机亚库土壤矿物亚库土壤有效养分亚库无效化矿质化固定风化 饲料田间放牧大气摄取种子种苗农产品输出畜产品输出厩肥损失饲料垫圈 褥草自田间摄取田间残余物厩肥粪尿气态氨径流有机物反硝化尘土径流淋溶厩肥输入有机废弃物输入生物固氮施化肥灌溉水带入干湿沉淀物土壤库l生物地球化学循生物地球化学循环环l各各种种化化学学元元素素和和营营养养物物质质在在不不同同层层次次的的生生态态系系统统内内，乃乃至至整整个个生生物物圈圈里里，沿沿着着特特定定的的途途径径从从环环境境到到生生物物体体，从从生生物物体体再再到到环环境境，不不断断地地进进行行流流动动和和循循环环，就就构构成成了了生生物物地地球球化化学学循循环环，简简称生物地化循称生物地化循环环。地质大循环地质大循环 物质或元素经生物体的吸收作用，从物质或元素经生物体的吸收作用，从环境进入生物有机体内，生物有机体环境进入生物有机体内，生物有机体再以死体、残体或排泄物形式将物质再以死体、残体或排泄物形式将物质或元素返回环境，进入大气、水、岩或元素返回环境，进入大气、水、岩石、土壤和生物五大自然圈层的循环。石、土壤和生物五大自然圈层的循环。时间长、范围广，是闭合式循环时间长、范围广，是闭合式循环生物小循环生物小循环环境中的元素经生物体吸收，在生环境中的元素经生物体吸收，在生态系统中被多层次利用，然后经过态系统中被多层次利用，然后经过分解者的作用，再为生产者吸收、分解者的作用，再为生产者吸收、利用利用 。时间短、范围小，是开放式的循环时间短、范围小，是开放式的循环地质大循环地质大循环生产者生产者（绿色植物等）（绿色植物等）消费者消费者（动物）（动物）分解者分解者（微生物）（微生物）空气空气 水水 土壤土壤 岩石岩石生物小循环生物小循环地质大循环地质大循环生物小循环生物小循环生生物物小小循循环环生生物物小小循循环环土土壤壤陆地生态系统中元素的生物小循环与地质大循环陆地生态系统中元素的生物小循环与地质大循环 气相型循环气相型循环其贮存在大气圈或水圈中，即元素或化合物可其贮存在大气圈或水圈中，即元素或化合物可以转化为气体形式，通过大气进行扩散，弥漫以转化为气体形式，通过大气进行扩散，弥漫了陆地或海洋上空，在很短的时间内可以为植了陆地或海洋上空，在很短的时间内可以为植物重新使用，循环比较迅速。由于有巨大的大物重新使用，循环比较迅速。由于有巨大的大气贮存库，对于干扰可相当快地进行自我调节，气贮存库，对于干扰可相当快地进行自我调节，因此，从全球意义上看，这类循环是比较完全因此，从全球意义上看，这类循环是比较完全的循环。的循环。有：有：C C、N N、O O、H H等等沉积型循环沉积型循环许多矿物元素其贮存库在地壳里，经过自然风化许多矿物元素其贮存库在地壳里，经过自然风化和人类的开采冶炼，从陆地岩石中释放出来，为和人类的开采冶炼，从陆地岩石中释放出来，为植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链植物所吸收，参与生命物质的形成，并沿食物链转移，然后动植物残体或排泄物经微生物的分解转移，然后动植物残体或排泄物经微生物的分解作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中作用，将元素返回环境。除一部分保留在土壤中供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态供植物吸收利用外，一部分以溶液或沉积物状态随流水进入江河，汇入海洋，经过沉降、淀积和随流水进入江河，汇入海洋，经过沉降、淀积和成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作成岩作用变成岩石，当岩石被抬升并遭受风化作用时，该循环才算完成。用时，该循环才算完成。循环缓慢，受到干扰，成为循环缓慢，受到干扰，成为“不完全不完全”的循环，的循环，受到生物作用的负反馈调节，变化较小。受到生物作用的负反馈调节，变化较小。有：有：P P、S S、K K、钠、钙等。、钠、钙等。（一）（一）几种重要的物质循环几种重要的物质循环1.1.碳循环碳循环大气7000亿吨岩石2亿亿吨海洋357亿吨植被1万亿吨固定300亿吨燃烧60亿吨人类释放200亿吨农田20亿吨1000亿吨植物腐烂170亿吨碳平衡75亿吨(150)大气CO2碳水化合物土壤中CO2有机质河泥、野草等土壤有机质农田土壤呼吸、燃烧光合作用光合作用呼吸、燃烧粪肥秸秆分解 移出（商品）移入移出碳循环与平衡碳循环与平衡l总量无限，直接进入食物链，快、均匀、充足，大气二氧化碳年增1ppm。l气态型循环，植物通过光合作用固定大气中的CO2和小部分土壤中释放出来的CO2，形成有机质，然后又通过动植物残体与排泄物再施入土壤经微生物分解，释放CO2，回到大气。l输入：秸秆、根茬、落叶及各种有机肥l输出：有机质分解l农田应保持碳和有机质消长平衡农田应保持碳和有机质消长平衡l华北每亩农田玉米消耗华北每亩农田玉米消耗3030公斤，小麦消耗公斤，小麦消耗1515公斤碳公斤碳l需投入需投入150150170170公斤秸秆，还田公斤秸秆，还田5050可保持平衡可保持平衡l全球应保持二氧化碳和有机质合成之间的动态平衡全球应保持二氧化碳和有机质合成之间的动态平衡l开矿、燃烧、生物生理消耗开矿、燃烧、生物生理消耗=植被固定、碳酸盐沉积植被固定、碳酸盐沉积l碳素不平衡对农业的影响碳素不平衡对农业的影响l二氧化碳浓度的升高二氧化碳浓度的升高，l全球气候变暖（温室效应）全球气候变暖（温室效应）l干旱加剧干旱加剧l淹没城市淹没城市l种植面积向高纬度扩展种植面积向高纬度扩展l季节延长季节延长l生长加快生长加快l光合作用加强光合作用加强l增产。增产。温室效应温室效应指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应，即太阳短波辐射可以透过而形成的保温效应，即太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。生大气变暖的效应。温室效应的影响温室效应的影响直直接接结结果果是是温温度度增增加加，全全球球温温室室效效应应使使得得南南北北极极冰冰山山融融解解、海海平平面面上上升升。极极端端气气候候将增加（干旱、暴雨等）。将增加（干旱、暴雨等）。但但是是，温温室室效效应应也也并并非非全全是是坏坏事事。因因为为最最寒寒冷冷的的高高纬纬度度地地区区增增温温最最大大，因因而而农农业业区区将将向向极极地地大大幅幅度度推推进进。CO2增增加加也也有有利利于于植物光合作用而直接提高有机物产量。植物光合作用而直接提高有机物产量。全面禁用氟全面禁用氟氯氯碳化物碳化物保保护护森林的森林的对对策方案策方案采用清采用清洁洁能源（能源（风风能、太阳能、太阳能），提高能源利用效率，能），提高能源利用效率，对对石化燃料的生石化燃料的生产产与消与消费费，依比例依比例课课税税开开发发替代能源替代能源采用保采用保护护性的性的农业农业技技术术措施措施实实行碳行碳贸贸易政策等易政策等解决对策解决对策l氮循环主要是在大气、水体、生物和土壤之间进行，氮循环主要是在大气、水体、生物和土壤之间进行，大气中的氮进入土壤和植物有以下几种方法：大气中的氮进入土壤和植物有以下几种方法：人工固氮人工固氮。人类通过工业手段，将大气中的氮合成氨或铵盐，即合。人类通过工业手段，将大气中的氮合成氨或铵盐，即合成氮肥，供植物利用；成氮肥，供植物利用；非生物固氮。如雷雨天气的闪电非生物固氮。如雷雨天气的闪电现象而产生的电离作用，能将大气中的氮氧化成硝酸盐，现象而产生的电离作用，能将大气中的氮氧化成硝酸盐，随降雨过程进入土壤，以及火山喷发出的岩浆所固定的氮随降雨过程进入土壤，以及火山喷发出的岩浆所固定的氮，植物吸收这些进入土壤的氮；，植物吸收这些进入土壤的氮；植物固氮。寄生的豆科植物固氮。寄生的豆科植物和其他少数高等植物根部的根瘤固氮菌具有固定大气植物和其他少数高等植物根部的根瘤固氮菌具有固定大气中的氮的能力。中的氮的能力。2.2.氮循环氮循环大气38000亿吨地壳14万亿吨海水200亿吨海洋生物9亿吨海底40000亿吨生物7.7亿吨生物固氮5400万吨反硝化燃烧8300万吨人工固氮5500万吨大气火山780万吨总量无限总量无限生物小循环为主生物小循环为主半气相型半气相型进进入入食食物物链链需需耗耗能能生生物物固固氮氮、闪闪电电和和宇宇宙宙射射线线、工业固氮工业固氮生物小循环有口生物小循环有口耗散就是耗能耗散就是耗能过量投入过量投入污染环境。污染环境。l生物小循环l含氮盐含氮盐土壤土壤植物植物动物动物微生物微生物含氮盐含氮盐l 地质大循环l大大气气生生物物固固氮氮、闪闪电电和和宇宇宙宙射射线线、工工业业固固氮氮土土壤壤植植物物动动物物微微生生物物、燃燃烧烧、反反硝硝化化、氨氨化化大气。大气。l土壤中被固定的氨或铵盐，经硝化细菌将其转化土壤中被固定的氨或铵盐，经硝化细菌将其转化为亚硝酸盐或硝酸盐被植物吸收利用，并与碳结为亚硝酸盐或硝酸盐被植物吸收利用，并与碳结合形成各种氨基酸，最后合成蛋白质。动物直接合形成各种氨基酸，最后合成蛋白质。动物直接或间接从植物中摄取植物性蛋白，作为自身的营或间接从植物中摄取植物性蛋白，作为自身的营养来源。生物圈中动植物的残体，以及动物新陈养来源。生物圈中动植物的残体，以及动物新陈代谢过程中的含氮排泄物被微生物分解后有又形代谢过程中的含氮排泄物被微生物分解后有又形成氨或铵盐，回归于土壤。土壤中的氨形成硝酸成氨或铵盐，回归于土壤。土壤中的氨形成硝酸盐后，一部分为植物利用，另一部分则由反硝化盐后，一部分为植物利用，另一部分则由反硝化细菌把硝酸盐分解为氮分子，重新进人大气。细菌把硝酸盐分解为氮分子，重新进人大气。氮的循环与平衡氮的循环与平衡N2NO3NO2NH3有机氮植物动物空气燃烧或生物遗体分解反硝化作用化学合成硝化还原吸收流失吸收分解生物化学固氮挥发损失还原亚硝化氨化作用合成作用分解吸收土壤生物氮素循环的特点氮素循环的特点l输入途径：输入途径：生物固生物固N N和化肥、有机肥投入和化肥、有机肥投入l输出途径：输出途径：挥发、淋失、微生物反硝化作挥发、淋失、微生物反硝化作用用lN N素循环属于气态型循环素循环属于气态型循环NHNH4 4+、NONO3 3-、N N2 2、NONO2 2、NONO等不同形态等不同形态lN N素循环中的生态问题：素循环中的生态问题：如果如果N N素利用率低导致土壤或地下水的亚硝素利用率低导致土壤或地下水的亚硝酸盐累积；畜牧和农田燃烧等的酸盐累积；畜牧和农田燃烧等的NONO、N N2 2也也是温室效应的气体；是温室效应的气体；NHNH3 3过量挥发对人有害过量挥发对人有害人类活动对氮循环干扰的主要表现：人类活动对氮循环干扰的主要表现：l含含氮氮有有机机物物的的燃燃烧烧产产生生的的大大量量氮氮氧氧化化物物（NOx）污污染染大大气气。同同时时，过过度度耕耕垦垦也也使使土土壤壤氮氮素素肥肥力力（有有机机氮氮）下下降降，土土壤壤整体肥力持续下降整体肥力持续下降l发发展展工工业业固固氮氮，忽忽视视或或抑抑制制生生物物固固氮氮，造造成成氮氮素素局局部部富富集集和氮素循环失调和氮素循环失调l城城市市化化和和集集约约化化农农牧牧业业使使人人畜畜废废弃弃物物的的自自然然再再循循环环受受阻阻。其其中中，人人类类的的农农业业活活动动对对氮氮循循环环的的影影响响主主要要是是由由于于不不合合理理的作物耕作方式以及氮肥施用而引起氮素的流失与亏损的作物耕作方式以及氮肥施用而引起氮素的流失与亏损农田氮素控制的途径：农田氮素控制的途径：改改进进氮氮肥肥施施用用技技术术（包包括括分分次次施施肥肥、氮氮肥肥深深施施、施施用用缓缓效效氮氮肥肥），平平衡衡施施肥肥与与测测土土施施肥肥。不不同同的的氮氮肥肥类类型型和和施施肥肥水水平平对对氮氮肥肥的的流流失失有有一一定定影影响，农田中过度施氮肥往往导致高的响，农田中过度施氮肥往往导致高的N2O排放排放硝化抑制剂，如脒基硫脲、双氰胺等的应用硝化抑制剂，如脒基硫脲、双氰胺等的应用合合理理灌灌溉溉，做做好好水水土土保保持持工工作作，防防止止水水土土流流失失和和土土壤壤侵侵蚀蚀，这这是是控控制制农农业业非非点点源源氮氮素素污污染染的的重要环节重要环节 解决高产氮素供应问题解决高产氮素供应问题1.根据农业中氮的循环特点，既要尽量增加氮的积累，又要减少氮的损失。2.善于调节土壤中的氮素，既要保证植物的营养吸收，又不至于降低土壤肥力。3.合理配合使用有机肥料和化学氮肥。3.3.磷循环磷循环土壤固定150亿吨海洋357亿吨生物26亿吨开采5000万吨土壤活性15亿吨10万吨流失1400万吨矿藏198亿吨沉积1390万吨磷的循环与平衡磷的循环与平衡含磷土壤母质易溶性磷酸盐水溶性磷酸盐江河湖海中的磷酸盐有机磷化物难溶性磷酸盐固定生物活化分解生物吸收生物吸收溶解固定溶解风化沉积分解固定径流溶解固定分解固定吸收流失径流土壤河海岩石典型沉积型循环典型沉积型循环单向流动单向流动l土壤固定和水土流失土壤固定和水土流失储量有限储量有限l全球总量全球总量840840万亿吨万亿吨生物小循环为主生物小循环为主l生物有机质和食物链为主生物有机质和食物链为主l土壤库多土壤库多,活性低活性低,流动慢流动慢持续性受威胁。持续性受威胁。磷肥资源有限且分布不均，水土流失及肥料淋失会导致水磷肥资源有限且分布不均，水土流失及肥料淋失会导致水域的富营养化。从长远看，磷肥资源缺乏的限制可能比域的富营养化。从长远看，磷肥资源缺乏的限制可能比氮肥严重，应重视从多种途径实现磷的再循环及使更多氮肥严重，应重视从多种途径实现磷的再循环及使更多的土壤沉积态磷进入生物循环。的土壤沉积态磷进入生物循环。钾的循环与平衡钾的循环与平衡钾循环具有以下几个特点：1.除一些根茎类作物之外，作物体中的钾大多在茎叶当中，籽粒中较少。2.我国相当多数的土壤及母质中含钾量比较丰富，但土壤中绝大部分（98以上）是难溶的，作物不能利用。3.当季作物能利用的速效钾只占土壤全钾的12%,土壤中可溶性的钾损失主要是淋失，也有一部分可能被土壤矿物晶格固定而失去活性。农业中的钾循环农业中的钾循环含钾母质代换性钾有机体内钾难溶性钾水溶性钾代换固定固定分解分解吸收溶解分解风化作用固定作用生物吸收分解吸收固定流失土壤生物岩石径流钾肥利用应注意的问题钾肥利用应注意的问题l尽量将作物秸秆还田、施用草木灰，以保持土壤中钾素平衡和供应作物钾素营养需要。l通过耕作措施促使土壤中难溶性钾有效化。l因地制宜，合理施用钾肥，并注意含钾工业废渣的利用。大气15万亿吨岩石2520亿亿吨海洋132亿亿吨陆地3亿亿吨蒸发71万亿吨降水412万亿吨降水108万亿吨3.3.水循环水循环径流37万亿吨蒸发449万亿吨气相型循环大气中水循环快总量无限、实际量仅百万分之0.5降水后非气相型主要为环境因素大部分运输能量，调节环境，小部分光合作用所同化区域不平衡季节不平衡水利是农业命脉，耗水量剧增。l全球全球总水量总水量26612661亿亿吨亿亿吨l 1 1 其中岩石其中岩石25202520亿亿吨，亿亿吨，9595l 2 2 可移动可移动水水135135亿亿吨，亿亿吨，5 5l 2.1 2.1 海水海水97.6%97.6%l 2.2 2.2 淡水淡水2.4%2.4%，占全球的，占全球的0.12%0.12%l 2.2.1 2.2.1 冰冰75%75%l 2.2.2 2.2.2 水水25%25%，占全球的，占全球的0.03%0.03%l 2.2.2.1 2.2.2.1 地下水地下水98.5%98.5%l 2.2.2.2 2.2.2.2 地表地表水水1.5%1.5%，占全球，占全球百万分之百万分之4545l 2.2.2.2.1 2.2.2.2.1 库库98.9%98.9%l 2.2.2.2.2 2.2.2.2.2 流水流水1.1%1.1%，占全球，占全球千万分之千万分之5 5。水平衡水平衡四、农田培肥的原则四、农田培肥的原则l施肥越多越好？施肥越多越好？施肥量与产量的关系施肥量与产量的关系 作作物物产产量量养分供应量养分供应量增加增加极限极限毒效毒效高量高量低量低量适量适量第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段总产量总产量 C 转向点 边际产量平均增产量平均增产量Y产产量量施肥量施肥量 Xyol计划施养分量（kg/亩）（施肥区计划亩产移走养分量无肥区作物移走养分量）/当季肥料利用率l累加利用率产出氮/投入氮累加利用率一般在6070%左右l当季利用率（表观利用率）（产出氮对照空白）/投入氮目前利用率为30左右农田养分管理（培肥）的原则农田养分管理（培肥）的原则1.生物措施与人工措施相结合生物措施与人工措施相结合2.有主有次，长短效相结合有主有次，长短效相结合3.注重全面均衡增产注重全面均衡增产全球、全国实行有机农业？全球、全国实行有机农业？Soil quality product qualitySoil health human health五、农田培肥的途径五、农田培肥的途径 由由于于地地力力是是多多因因素素综综合合作作用用的的结结果果，建建立立与与种种植植制制度度相相适适应应的的多多途途径径培培肥肥农农田田的的技技术术体体系系，是是耕耕作作制制度度发发展展的的需需要要和和必必然然结结果果。所所谓谓多多途途径径农农田田培培肥肥技技术术体体系系是是：以以地地力力动动态态平平衡衡为为基基础础，在在建建立立良良好好的的农农业业生生产产体体系系的的同同时时，以以人人工工施施肥肥为为核核心心，通通过过生生物物的的、化化学学的的、物物理理的的、工工程程的的、防防护护的的措措施施构构成成多多维维养养地地，全全面面调调控控地地力力的的技技术术体体系系。实实施施全全方方位位、多多途途径径培培肥肥，尽尽可可能能使使更更多多的的物物质质和和能能量量纳纳入入到到农农田田生生态态系系统统中中来来，是是现现代代多多维维用用地、高产出、高功能的种植制度的需要。地、高产出、高功能的种植制度的需要。作用：作用：1.生物固氮；生物固氮；2.增加土壤有机质；增加土壤有机质；3.活化土壤养分；活化土壤养分；4.保持水土；保持水土；5.疏松土壤；疏松土壤；6.排除盐碱，等等。排除盐碱，等等。生物途径 利用生物及其残体培肥地力或改良土壤。利用生物及其残体培肥地力或改良土壤。措施：措施：1.合理安排作物布局，因土种植；合理安排作物布局，因土种植；2.合理轮作；合理轮作；3.采用多熟种植，扩大物质循环；采用多熟种植，扩大物质循环；4.农牧结合。农牧结合。化学途径化化学学途途径径通通过过施施用用化化学学肥肥料料、土土壤壤改改良良剂剂，强强化化农农田田物物质质循循环环，增增进进地地力力，是是现现代代农农业业扩扩大大再再生生产产的的基基础础，也也是是现现代代农农业业培培肥肥地地力力的重要标志。的重要标志。化化肥肥施施用用水水平平与与产产量量水水平平密密切切相相关关。据据FAOFAO估估计计，世世界界粮粮食食增增产产额额中中约约有有 5050靠靠的的是是化化肥肥。在在增增产产的的同同时时，化化肥肥还还能能有有效效地地保保持持土土壤壤中中的的氮氮、磷磷、钾钾、钙钙等等的的平平衡衡，促促进进碳碳循循环。环。长期肥料定位试验（长期肥料定位试验（long term experiment,LTE）结果说）结果说明：明：1.长期施用化肥的与施用有机肥的处理相比，作物产量相长期施用化肥的与施用有机肥的处理相比，作物产量相等或略高；等或略高；2.长期施用化肥（几十年到上百年）后，土壤肥力没有降长期施用化肥（几十年到上百年）后，土壤肥力没有降低，但仅施用氮肥会带来不良后果；低，但仅施用氮肥会带来不良后果；3.施用有机肥有助于改善地力，大约经过施用有机肥有助于改善地力，大约经过50-100年施用有年施用有机肥后，土壤有机质和全氮含量增加机肥后，土壤有机质和全氮含量增加30-40%。施用化肥提高土壤肥力的原因是施用化肥提高土壤肥力的原因是：增加作物产量，从而：增加作物产量，从而扩大了返还到土壤中的生物有机质的来源。扩大了返还到土壤中的生物有机质的来源。化肥是鸦片？化肥是鸦片？0 050050010001000150015002000200025002500300030003500350040004000450045001975197519781978198219821985198519881988199119911994199419971997200020001500015000200002000025000250003000030000350003500040000400004500045000500005000055000550006000060000650006500070000700007500075000肥料施用量粮食总产量粮食产量粮食产量(万吨万吨)肥料施用量肥料施用量(万吨）万吨）1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化l化化肥肥的的施施用用量量应应服服从从施施肥肥的的经经济济原原则则，避避免免出出现现“报酬递减报酬递减”现象；现象；l化化肥肥的的施施用用必必须须体体现现土土壤壤、因因作作物物制制宜宜，氮氮、磷磷、钾钾合合理理配配合合施施用用原原则则必必在在强强化化无无机机投投入入的的同同时时，注注重重有有机机培培肥肥，并并使使有有机机与与无无机机结结合合，将将能能持持续续增增进进地地力力，奠定农业可持续发展的基础。奠定农业可持续发展的基础。农田培肥的措施农田培肥的措施有机无机措施结合 化肥能够提高作物产量和土壤肥力，但应用不当化肥能够提高作物产量和土壤肥力，但应用不当会产生副作用。会产生副作用。有机肥能够改善土壤的理化形状，增进化肥的效有机肥能够改善土壤的理化形状，增进化肥的效果。果。土壤是有生命活力的生态系统，其中各种微生物土壤是有生命活力的生态系统，其中各种微生物和酶的状态和活性是地力的重要指标。它们的活动需和酶的状态和活性是地力的重要指标。它们的活动需要能量，而能量的来源是有机质分解。要能量，而能量的来源是有机质分解。有机肥与无机肥配合施用可以调节土壤有机肥与无机肥配合施用可以调节土壤C/N比。比。l物理途径利用土壤耕作、灌溉与排水农田工程等农业措施，改善耕层构造，协调耕层土壤水分、空气和养分的矛盾，改善肥力条件，促进肥力因素有效化，控制地力非目标性消耗，为农田作物生长发育创造一个良好的土壤环境条件。l防护途径建立综合的农田防护体系，控制因水蚀、风蚀和草害导致农田肥力因素的非目标性输出。对此，通过基本农田建设，营造农田防护林带，实施保护耕作、保护种植、防治农田草害等措施，将能改善农田生态环境条件，维护农田地力不致损耗。六、农田水分管理 目的：目的：使农田的土壤水分状况适宜于生长发使农田的土壤水分状况适宜于生长发育和增产增收的需要，提高作物对水分的利用育和增产增收的需要，提高作物对水分的利用效率（效率（water use efficiency,WUE）。因此，）。因此，水分管理不仅仅是灌溉排水。水分管理不仅仅是灌溉排水。农田水分平衡农田水分平衡S+V=(P+I+R+U)-(E+T+R-+D)式中：S 土壤水变化量；V 植物体内水分变化量；P 降水量；I 灌溉量；R+径流进入农田水量；U 地下水（毛管上升）补给量；E 地面蒸发量；T 蒸腾量；R-径流出农田水量；D 根层排水（渗漏）量。S=P+I-E T或 E T=P+I-S 农田水分平衡的调控农田水分平衡的调控目的：为作物提供良好的水分条件，提高目的：为作物提供良好的水分条件，提高 WUEWUE。途径：途径：1.1.建立与水资源状况相适应的种植制度：建立与水资源状况相适应的种植制度：使作物需水与降水节律一致；使作物需水与降水节律一致；因水种植。因水种植。2.2.运用蓄水保墒的土壤耕作措施：地上水、地下水、土壤水。运用蓄水保墒的土壤耕作措施：地上水、地下水、土壤水。“秋雨春用秋雨春用”，“蓄住天上水，保好田中墒蓄住天上水，保好田中墒”。3.3.合理施肥，以肥调水：扩大根系，增加蒸腾，多方面提高抗旱合理施肥，以肥调水：扩大根系，增加蒸腾，多方面提高抗旱能力。能力。4.4.合理排灌，科学用水：时间，水量，开源节流，合理调配。合理排灌，科学用水：时间，水量，开源节流，合理调配。七、农田保护保护农田及其土壤的理化特性；保护农田中的作物。保护农田及其土壤的理化特性；保护农田中的作物。土地退化土地退化 land degradation by：水土流失水土流失 soil erosion 土地沙化土地沙化 land dissertation 土壤盐渍化土壤盐渍化 soil salination 土壤污染土壤污染 soil contamination作物减产作物减产 crop yield loss by:干热风干热风 hot dry wind 大风倒伏大风倒伏 lodging by windConservationagainst保护农田的措施保护农田的措施1.种植保护性作物（种植保护性作物（cover crop）:增加覆盖，减少土壤耕作；增加覆盖，减少土壤耕作；2.多熟种植（多熟种植（multiple-cropping）：乔、灌、草结合，带状种植；）：