氮素管理的指标

发布时间：2019-11-23 15:16

【摘要】：用什么指标(indicators或indexes)来衡量不同尺度或生产体系氮素管理的优劣,是提高氮素管理水平的核心问题。近年来,国际上在氮素管理方面提出了许多新概念、方法和指标,以客观评价和改进氮素管理水平,为生产者和政策制定者提供评判标准。本文系统介绍了国际上氮素管理指标的概念、含义、计算方法及对结果的解析,包括:(1)氮素投入、收益与环境效应的关系;(2)氮素收支(budget)、氮素平衡(balance)和氮素盈余(surplus);(3)氮素利用率(Nitrogen Use Efficiency,NUE);(4)氮素利用率与氮素输入、输出及盈余的关系;(5)旱地作物收获后土体硝态氮允许残留量(Residual nitrate-N)。在此基础上,汇总了我国在不同尺度、不同土壤-作物体系氮素研究结果,初步建立了我国典型农田的氮素管理指标,为实现优良的氮素管理提供科学依据。
【图文】：

关系曲线,环境代价,公众健康,氮素

。在田块尺度氮素投入中，以化肥和有机肥为主，氮素效率通常以各种氮肥利用率作为指标，，如氮肥回收率、农学利用率、生理利用率、偏生产率等，笔者将这些概念称为传统氮肥利用率［6］。与此相关，从氮肥施用量和产量效应关系曲线上，可以求出经济最佳施氮量和最高产量施氮量［8］。实际的农业生产单元不只是农田，还包括动物生产等；涉及不同尺度如具体田块、农尝区域或国家等。农业生产系统是一个开放系统，对于一个划定边界的生产系统，存在着各种氮素输入、流动和输出途径，存在着系统与环境的氮素交换。图1图1氮素投入、收益及环境代价之间的关系（修改自Townsend等［9］；黑色和绿色向下箭头分别代表着技术和管理改善之前和之后的最大公众健康收益）Fig.1Relationshipsamongnitrogeninputs，benefitsandenvironmentalcosts（modifiedfromTownsendetal［9］.Blackandgreendownwardarrowrepresentsthemaximumpublichealthbenefitbeforeandaftertheimprovementofthetechnologiesandmanagement，respectively）

示意图,氮素,边界

出的差值（difference）而获得。一个多世纪以来，氮素平衡被广泛用来理解农业生态系统中的氮素循环、效率及归宿。早期的研究主要关注简单的土壤-作物系统（例如Allison［17］）。过去三十年，在农田、农尝区域（如欧盟ENA［4］）和国家尺度（美国的氮评估［5］）、甚至全球尺度［18-21］，氮素平衡被广泛用以指示氮素管理水平和环境影响程度［13，22］。作物和动物生产系统（包括畜禽养殖和草地畜牧业）中均存在着氮素的输入、流动与输出关系，也存在着氮素在系统内（如土壤中）的累积或消耗（图2），同时发生着系统与环境之间的氮素交换。氮素输入是指投入到农田、农场，区域或国家尺度各种氮素的总和，如氮肥、有机肥、绿肥、生物固氮、氮沉降、动物饲料等；氮素输出是指输出产品氮素的总和，如作物收获物、动物产品，其他饲草或物料的移出。根据实际情况，各个系统的输入和输出项略有不同。图2给定边界系统的氮素输入、输出、累积或消耗关系示意图（引自EUNitrogenExpertPanel［23］）Fig.2Schematicdiagramofrelationshipsamongnitrogeninput，output，andaccumulation/depletion（EUNitrogenExpertPanel［23］）氮素收支（budget）和氮素平衡（balance）的概念有所不同。氮素收支是详细计算给定系统各种氮素输入与输出、损失（losses）及系统氮库的变化状况［Σ（Δ）］，其关系式为Budget=inputs+Σ（Δ）-outputs（includingalllosses）≈0氮素平衡是计算给定系统重要的氮素输入与输出项，其关系式为Balance=inputs-tradableoutputs≈surplus≈Σ（Δ）+Σ（losses）作为氮素管理和环境政策的有效工具和指标，建立农业生态系统的氮素平衡，可以深刻理解氮素循环、效率及环境影响?

【参考文献】