中国农田钾素养分盈亏平衡的时空变化

发布时间：2020-06-12 13:33

【摘要】：中国钾矿资源贫乏,钾肥合理利用对于保障粮食安全和农产品质量、提高土壤生产力有重大意义,而了解认识农田钾素盈亏平衡情况对于合理利用钾肥资源至关重要。本研究在前人研究基础上,结合统计数据和文献等资料,建立了农田钾素盈亏平衡模型及钾素盈亏平衡参数数据库,研究了土壤钾素输入输出的结构组成,并分析了1980-2015年中国农田钾素盈亏平衡状况及区域、省域的时空变化,主要结论如下:1)1980-2015年全国钾素输入量平均为1495万吨K_2O(146.92 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),随时间推进钾素输入量显著增加,1980s、1990s、2000s和2010s的钾素输入量分别为84.25、139.35、183.32和203.33 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1),年均增加量为48万吨K_2O(3.94 kg K_2O hm-2yr-1)。区域水平上,东北、华北、西北、长江中下游、东南和西南地区的钾素输入量1980-2015年平均分别为68.04、157.16、92.14、184.37、310.68和197.00 kg K_2O hm-2yr-1。省域水平上,福建省、广东省、广西壮族自治区和海南省的年均增量较大(9.02-12.91 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),全部分布于东南地区。而黑龙江省、内蒙古自治区和青海省的年均增量较小(0.50-1.08 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1))。2)钾素输入主要包括三个来源:化肥、有机肥和其它钾素输入(包括大气干湿沉降、灌溉水和作物种子)。1980-2015年化肥、有机肥及其它输入来源占钾素总输入的比重平均分别为32.8%(491万吨K_2O)、59.2%(885万吨K_2O)和8.0%(119万吨K_2O)。其中化肥输入比例1980s、1990s、2000s和2010s分别为10.2、27.0、38.2和44.5%,有机肥输入比例1980s、1990s、2000s和2010s分别为75.7、64.5、55.3和49.6%。3)1980-2015年全国钾素输出量平均为1478万吨K_2O(146.11 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),随时间推进钾素输出量显著增加,1980s、1990s、2000s和2010s的钾素输出量分别为108.41、145.27、162.01和183.84 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1),年均增加量为38万吨K_2O(3.01 kg K_2O hm-2yr-1)。区域水平上,东北、华北、西北、长江中下游、东南和西南地区的钾素输出量1980-2015年平均分别为89.41、155.91、78.44、207.17、211.45和189.82 kg K_2O hm-2yr-1。省域水平上,湖北省的年均增量较大,为5.82 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)。而黑龙江省、北京市、山西省、西藏自治区和青海省的年均增量较小(0.65-1.36 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),而浙江省的钾素输出量降低了0.53 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)。4)钾素输出主要包括两个来源:作物移走和损失。1980-2015年作物移走和损失的钾素输出量占钾素总输出的比重平均分别为99.0%(1463万吨K_2O)和1.0%(15万吨K_2O)。5)全国钾素盈亏平衡量1980-2015年平均为17万吨K_2O(0.81 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),随时间缓慢而稳定地增加,1980s、1990s、2000s和2010s的钾素盈亏平衡量分别为-24.17、-5.92、21.31和19.50 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1),年均增加量为10万吨K_2O(0.93 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1))。区域水平上,东北、华北、西北、长江中下游、东南和西南地区的钾素盈亏平衡量1980-2015年平均分别为-21.37、1.25、13.70、-22.79、99.22和7.18 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)。省域水平上,贵州省、四川省和云南省的年均增量较大(6.72-7.61 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),而河北省、青海省、甘肃省、内蒙古自治区、宁夏回族自治区、新疆维吾尔族自治区和江苏省的钾素盈亏平衡量较低(0.06-1.97 kg K_2O hm~(-2)yr~(-1)),主要分布于西北地区。6)全国水平上,钾素养分利用率1980-2015年平均为1.04,随时间推进钾素养分利用率显著降低,1980s、1990s、2000s和2010s的钾素养分利用率分别为1.27、1.04、0.88和0.90,已由高水平(1980s和1990s)降至中水平(2000s和2010s)。
【图文】：

34]。钾素盈亏平衡研究已被广泛用于优化钾肥资源利用和推荐施肥，是监测土壤退化的有效指标，保证钾素平衡对于保持和提高土壤肥力，促进农田生态系统的持续发展至关重要[35-38]。随着农业集约化的发展，为建立高产稳产的农田生态系统，人们意识到必须综合考虑作物、土壤、空气、降雨之间的相互作用，同时对动物排泄物及作物残留物带入农田的再循环养分给予高度关注[39-41]，进而通过各种调控途径提高土壤的供钾能力，减少土壤对钾的固定，提高作物对钾肥的利用率，从而达到提高作物产量、降低成本以及节约钾肥的目的。

（K2O）范围为 0.59%-4.63%，平均 2.38%，猪粪含钾量范围较大，为 0.94%-6.65 2.09%，总的来看鸡粪含钾量高于猪粪，牛粪中钾素含量更低，，平均为 1.96%，量较高，含量范围为 0.89%-3.70%，平均为 2.40%。与上世纪 90 年代的研究数表 1-1），4 种禽畜粪便的平均含钾量都显著增加，鸡粪、猪粪、牛粪和羊粪含钾加 138.7%、54.8%、71.9%、50.9%[56]。王岩等[57]报道牛粪堆肥中 N、P2O5、K2有效性分别为 30%、60%、90%，猪粪堆肥中 N、P2O5、K2O 养分的有效性分别为 50、90%，鸡粪堆肥中 N、P2O5、K2O 养分的有效性分别为 70%、70%、90%。杨8]将国内外资料混在一起统计了畜禽粪尿含钾量如表 1-2 所示。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S158

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本文编号：2709605