长江流域磷可持续利用研究课件.pptx

1、长江长江流域氮磷可流域氮磷可持续利用研究持续利用研究u长江流域农业生产与氮磷的重要性长江流域农业生产与氮磷的重要性u长江流域磷平衡与演变规律长江流域磷平衡与演变规律u在长江流域水水、水旱、旱旱轮作体系中在长江流域水水、水旱、旱旱轮作体系中的氮磷循环特征的氮磷循环特征u未来的工作方向与目标未来的工作方向与目标长江流域是我国人口密集区和集约化农业区长江流域是我国人口密集区和集约化农业区 这这12个省份长江流域面积占长江流域总面积的个省份长江流域面积占长江流域总面积的91%总面积总面积占全国总面积的占全国总面积的41%（390万万平方千米）平方千米）耕地面积占全国的耕地面积占全国的30%（3395万

2、万公顷，公顷，2012年）年）总人口占全国总人口总人口占全国总人口的的40%（5.38亿亿人，人，2014年）年）19501960197019801990200020100501001502002500.00.51.01.52.02.53.0Grain production(Mt)P consumptionN consumptionGrain productionFertilizer consumption(5 Mt N,Mt P)0.00.20.40.60.81.035404550Grain production(Mt)Proportion of production inYangtze R

3、iver to ChinaProportion of productionin Yangtze River to China(%)长江流域的粮食总产在2014年时达到2.24亿吨亿吨，占当年世界粮食（谷物）总产量的7.2%、中国的36.2%，是肯尼亚粮食总产的46.5倍倍、英国的8.2倍倍、澳大利亚的5.3倍倍、非洲全部国家总和的1.1倍倍，达到欧盟粮食总产的60%，美国粮食总产的46%。长江流域粮食产量、氮磷肥消费量的变化长江流域中可溶性磷与氮含量增加长江流域中可溶性磷与氮含量增加与化学磷肥投入有显著的正相关关系与化学磷肥投入有显著的正相关关系(Haygarth and Shen et al

4、.,2014 ETS)(Mueller et al.,2012.GBC)1.1.如何定量评价长江流域农业生产中氮磷输入输出如何定量评价长江流域农业生产中氮磷输入输出平衡、去向及主控因素？（系统）平衡、去向及主控因素？（系统）2.2.如何评估长江流域不同种植体系氮磷素利用效率如何评估长江流域不同种植体系氮磷素利用效率 及其优化潜力？（田块）及其优化潜力？（田块）3.3.如何评估不同种植体系氮磷素去向及其水体和大如何评估不同种植体系氮磷素去向及其水体和大气环境效应？（环境）气环境效应？（环境）关键科学问题关键科学问题The phosphorus cyclenutrients、water、root、

5、soil biotaarchitecture 提高氮磷的效率是提高氮磷的效率是“绿色增长绿色增长”的根本的根本Optimize nutrient input and maximize internal efficiencyFertilizerLossu长江流域农业生产与氮磷的重要性u长江流域氮磷平衡与演变规律长江流域氮磷平衡与演变规律u在长江流域水水、水旱、旱旱轮作体系中的氮磷循环特征u未来的工作方向与目标 长江流域中可溶性磷含量增加与化学磷肥投入有显著的正相关关系Component P fluxes used in calculating the net annual P inputs fo

6、r the three river basins(Maumee R.USA,Thames R.UK,Yangtze R.China)Pnet=Pin-PoutBasin-level net annual P input(Pnet,mass per year)asPin=Pfert,in+Psewage,in+PprecipPout=Pfood/feed,out+PriverP fluxes used in three catchmentsu Gross P input decrease and gross P output increase in Maumee Riveru Since the

7、 late 1990s,gross P input and output have converged towards a common value between 15 and 20 kt yr-1u Gross P input to Thames Basin greatly exceeded output until the 1990shttp:/www.eurekalert.org/pub_releases/2016-04/asu-flt041116.phpLong-term accumulation of P in three river basins The net annual P

8、 input in Thames and Maumee decrease from 1950s and 1980s,shifted to modest depletion around 2000s.Yangtze Basin net annual P input of 940 kg km-2 yr-1 in 2010 approaches the maximum historical rate of P accumulation in Maumee Basin(1300 kg km-2 yr-1 in 1981)and exceeds the maximum historical rate o

9、f Thames Basin(820 kg km-2 yr-1 in 1950)Accumulation-depletion framework for understanding landscape P dynamics over the long-term(decades to centuries)(Modify from Haygrath and Shen et al.,2014)体系磷输出量的峰值具有“延后性”长江流域的磷平衡类型处于积累阶段，而泰晤士河流域已进入消耗阶段 高磷输出或者是较长时间的磷损失，导致磷环境风险加剧，长江流域未来存在巨大的磷损失风险 提高区域内磷的循环再利用，挖

10、掘土壤磷自身利用潜力，是避免磷环境风险的重要途径水旱水旱轮作是长江轮作是长江流域重要的流域重要的种植种植体系，其对区域的产量贡献与磷资源体系，其对区域的产量贡献与磷资源利用的影响如何？利用的影响如何？u长江流域农业生产与氮磷的重要性u长江流域磷平衡与演变规律u在长江流域水水、水旱、旱旱轮作体系中在长江流域水水、水旱、旱旱轮作体系中的氮磷循环特征的氮磷循环特征u未来的工作方向与目标江津江津试验站试验站50m27m32m36m55m50m旱地旱地水旱轮作水旱轮作冬水田冬水田H 283.99 mH 285.70 m重庆市重庆市江津区江津区永兴镇永兴镇黄庄村黄庄村E 1061122N 290351不同

11、不同种植体系与磷供应强度种植体系与磷供应强度对对磷平衡及土壤磷平衡及土壤剖面中磷时空剖面中磷时空分布的影响分布的影响不同种植体系与磷供应强度田间试验概况不同种植体系与磷供应强度田间试验概况水水水水(冬水田冬水田-水稻水稻)、水旱、水旱(小麦小麦-水稻水稻)、旱旱旱旱(小麦小麦-玉米玉米)三种轮作三种轮作体系体系揭示长江揭示长江流域不同轮作体系中的氮磷平衡与损失途径流域不同轮作体系中的氮磷平衡与损失途径从而实行农业生产与环境效应的可持续利用从而实行农业生产与环境效应的可持续利用15N示踪氮肥残留率氮肥损失率对氮利用损失比例对比氮肥吸收率不同轮作体系的土壤磷平衡与空间位移体系磷平衡土壤磷含量土壤干

12、湿交替为主的水旱轮作体系中的磷变化规律生物量土壤磷空间位移三种不同氮磷供应水平（三种不同氮磷供应水平（Control/Opt./High）不同轮作体系的氮平衡与损失途径体系氮平衡通气密闭法氨挥发不同轮作体系的氮平衡与损失途径生物量静态箱法N2O损失Opt.Opt.-N-NHighHighOpt.Opt.-P-P-N-NHighHigh-P-PHighHighOpt.Opt.-N-N-P-PWheat growth of Rice-Wheat rotation plot 田间采样田间采样方法方法通气密闭法采集氨挥发干湿沉降仪+Delta系统采集氮沉降原位渗漏盘法测定土壤氮磷淋洗静态箱法测定N2O

13、排放(Tang et al.,2009;Luo et al.,2013;胡克林，2011)轮作体系轮作体系处理处理体系总产量体系总产量(t/ha)体系总生物量体系总生物量(t/ha)收获指数收获指数MWN05.11.1c15.04.4c0.350.06c Ncon7.60.7b20.03.4b 0.380.07bc Nopt7.30.9b19.04.5b 0.410.07bcRWN08.01.0b 17.91.7bc0.450.06b Ncon9.91.8a23.81.7a 0.420.08bc Nopt 9.02.2ab 20.94.3ab0.440.09bRFN05.70.9c10.71.

14、0d0.530.05a Ncon7.70.7b14.51.9c0.530.03a Nopt7.40.7b 13.41.6cd0.550.03a施肥和轮作对不同体系生产力的影响施肥和轮作对不同体系生产力的影响 (江津江津)不同体系的Ncon和Nopt的作物年产量相比均没有显著差异，N0产量均显著低于施氮处理，Nopt收获指数最高；RW（稻麦）体系总产量显著高于MW（玉米-小麦）体系。况福虹博士论文(2016)不同种植体系氮肥的去向不同种植体系氮肥的去向(1515N N示踪法示踪法)处理处理地上部吸收地上部吸收非肥料非肥料氮氮(kg hakg ha-1-1)非非肥料肥料氮比例氮比例(%)地上部地上

15、部吸收吸收1515N N(kg hakg ha-1-1)地地上部上部1515N N利用率利用率 (%)%)1515N N土壤及土壤及地下部残留地下部残留(kg hakg ha-1-1)1515N N残残留留比例比例(%(%)1515N N损失量损失量(kg hakg ha-1-1)1515N N损失损失比例比例（%）MW-Nopt21023a69.691.59.4c37.278.710.3c32.075.818cd30.8MW-Ncon2109.9a60.014016.2a34.5123.09.6a30.414222b35.2RW-Nopt18110.1b63.51044.9b42.368.8

16、5.2cd28.073.28.8cd29.8RW-Ncon17212.1b56.51334.0a32.892.45.1b22.81808.3a39.2RF-Nopt1087.7c66.554.34.7d36.257.24.9e38.138.59.4d25.7RF-Ncon1097.5c65.357.73.5d25.765.66.0de29.11027.9c45.2所有种植体系，Ncon对15N地上部吸收、土壤及地下部（根系）残留及损失均显著高于Nopt地上部吸收的氮平均有36.4%来自于化肥氮，15N利用率以 Nopt Ncon，说明优化施氮可以降低氮肥用量、提高利用率轮作轮作处理处理肥料肥料

17、氮氮氮氮沉沉降降土壤土壤矿化矿化种子种子秧苗秧苗N总总收入收入作物作物吸收吸收NH3挥发挥发N2O排放排放渗漏渗漏损失损失Nr总总损失损失N总总支出支出N素素平衡平衡MWN00 38.7853.1126.8121.41.73.26.711.6133.0-6.2 Nopt24638.7853.1372.8304.03.27.716.427.3331.341.5 Ncon40538.7853.1531.8352.24.412.825.042.2394.4137.4RWN0 038.7852.8116.5115.01.11.13.75.9120.9-4.4 Nopt24638.7852.8362.5

18、287.34.41.911.918.2305.557.0 Ncon40538.7852.8521.5308.76.33.38.418.0326.7194.8RFN0 038.7850.2123.959.40.90.50.01.460.863.1 Nopt15038.7850.2273.9165.83.30.80.34.4170.2103.7 Ncon22538.7850.2348.9171.35.11.30.77.1178.4170.5不同轮作体系氮素输入、输出平衡不同轮作体系氮素输入、输出平衡(kg N ha-1)N N素损失素损失未包括反硝化中的未包括反硝化中的N N2 2和和NONOx

19、x损失损失，地表径流，地表径流、壤中流、侧渗等，壤中流、侧渗等，因此本表中的氮素平衡实际反映了其他损失途径之和；因此本表中的氮素平衡实际反映了其他损失途径之和；不施不施化肥，化肥，MWMW和和RWRW均呈现均呈现轻微轻微氮氮亏损的情况亏损的情况，即使，即使环境氮输入水平较高环境氮输入水平较高，持续种植而持续种植而不不施化肥施化肥氮会氮会使系统氮亏使系统氮亏缺缺加剧；加剧；相比相比NconNcon,NoptNopt处理作物吸氮量变化不大，氮素损失和平衡均大幅度下降，处理作物吸氮量变化不大，氮素损失和平衡均大幅度下降，表明各种植体系表明各种植体系NconNcon水平太高，均存在优化空间。水平太高，

20、均存在优化空间。MWRWRF :施肥时期 :晒田时期不同种植体系N2O 排放动态(江津，2012-14)宿敏敏博士论文(2016)MWRWRF :施肥时期 :晒田时期不同种植体系CH4 排放动态(江津，2012-14)宿敏敏博士论文(2016)0246aaababbbaaaab-POpt.High-POpt.High-POpt.High024681012Wheat-MaizeWheat-RiceaaaaaaaaaFallow-Rice-POpt.High-POpt.High-POpt.HighWheat-MaizeWheat-RiceabaabbbabaFallow-Rice2013(A)20

21、14(B)2013(C)2014(D)单产 Yield(t hm-2)种植体系 Cropping systems不同磷处理下三中种植体系作物不同磷处理下三中种植体系作物产量产量 供磷可以显著提高小麦（2013）与玉米（2014）的产量，但对水稻无明显效果 水稻的单产显著高于小麦与玉米 在三种体系当中，水旱轮作具有最大的生产力小麦水稻或玉米轮作体系轮作体系处理处理肥料肥料投入投入磷磷沉降沉降种子种子秧苗秧苗P总输入总输入作物作物吸收吸收渗漏渗漏损失损失P总总输出输出P平衡平衡小麦小麦-玉米玉米P000.50.81.330.0 0.330.3-29.0 Popt.104.80.50.8106.15

22、3.7 0.554.2 51.9 PHigh209.20.50.8210.561.1 0.561.6 148.9 小麦小麦-水稻水稻P000.50.61.199.9 0.4100.3-99.2 Popt.104.80.50.6105.997.6 1.599.1 6.8 PHigh209.20.50.6210.3103.3 1.5104.8 105.5 冬水田冬水田-水稻水稻 P000.50.20.772.9 1.274.1-73.4 Popt.52.40.50.253.176.3 1.277.5-24.4 PHigh104.80.50.2105.582.8 1.284.0 21.5 肥料投入与

23、植株吸收是影响磷平衡的主要因素 水稻对于土壤磷的挖掘与获取能力最强，磷平衡在26.2 kg P hm-2 season-1的条件下仍然处于亏缺状态 供磷显著提高了小麦-玉米体系土壤中累积态磷含量不同轮作体系田块中，磷的输入、输出与平衡（两周年）（kg P hm-2）510ab1a1b1ab1ab4ab4b4a4a2ab2b2ab2ab5b5ab5a5a6b6a6a6ns5101520b1a1b1b1ab4b4a4a4ab5b5ab5a5c6bc6ab6a6nsns51015202530a4b4a4a4b5a5ab5a5ab6b6c6a6nsnsnsb1b1ab1a1nsb3a3a3a3b4ab

24、4a4ab4nsnsab1a1c1bc1b4b4b4a4ab2a2b2b2nsb5b5a5a5ab6b6ab6a6ab1a1b1ab1c4c4b4a4a2ab2c2bc2b5b5a5a5a3ab3c3bc3ns小麦播种后小麦收获后玉米 移栽后玉米 收获后速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth510ab1a1b1ab1ab4ab4b4a4a2ab2b2ab2ab5b5ab5a5a6b6a6a6ns5101520b1a1b1b1ab4b4a4a4ab5b5ab5a5c6bc6ab6a6nsns51015202530a4b4a4a

25、4b5a5ab5a5ab6b6c6a6nsnsnsb1b1ab1a1nsb3a3a3a3b4ab4a4ab4nsnsab1a1c1bc1b4b4b4a4ab2a2b2b2nsb5b5a5a5ab6b6ab6a6ab1a1b1ab1c4c4b4a4a2ab2c2bc2b5b5a5a5a3ab3c3bc3ns小麦播种后小麦收获后玉米 移栽后玉米 收获后速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth不同轮作体系在各时期土壤分层有效磷含量（优化供磷）510b4a4b5a5b6a6a3b3nsns5101520b4a4nsnsnsnsns51

26、015202530b4a4b5a5b6a6nsnsnsb4a4b5a5b6a6a3b3nsnsa1b1b5a5nsnsnsnsb4a4b5a5b6a6a3b3nsns水稻移栽后水稻收获后速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth510ab1a1b1b1bc4c4ab4a4ab6b6ab6a6nsnsns5101520b4b4b4a4a2ab2b2b2b5b5ab5a5b6b6b6a6nsns51015202530b4b4a4b5b5c5a5b6b6ab6a6nsb4nsnsa2ab2b2ab2a3b3b3a3nsnsnsnsab

27、4b4a4a4a6b6b6a6nsnsnsnsab1a1b1a1ab4b4a4a4a2a2b2b2ab5b5ab5a5a6c6ab6bc6ns速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获后51050-60 cm40-50 cm30-40 cm20-30 cm10-20 cm0-10 cmab1a1b1ab1ab4ab4b4a4a2ab2b2ab2ab5b5ab5a5a6b6a6a6ns5101520b1a1b1b1ab4b4a4a4ab5b5ab5a5c6bc6ab6a6nsns5101520

28、2530a4b4a4a4b5a5ab5a5ab6b6c6a6nsnsns50-60 cm40-50 cm30-40 cm20-30 cm10-20 cm0-10 cmb1b1ab1a1nsb3a3a3a3b4ab4a4ab4nsnsab1a1c1bc1b4b4b4a4ab2a2b2b2nsb5b5a5a5ab6b6ab6a6ab1a1b1ab1c4c4b4a4a2ab2c2bc2b5b5a5a5a3ab3c3bc3ns小麦播种后小麦收获后玉米 移栽后玉米 收获后速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil DepthWheat-MaizeFa

29、llow-RiceWheat-Rice 供磷显著提高旱季作物表层土壤有效磷含量 随着时间的推移，三种体系中的下层（50-60 cm）的土壤磷含量均有一定增加，但程度有所不同 水旱轮作体系磷下移显著2014510小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获后510a2ab2b2ab2a3b3b3a3nsnsnsnsab4b4a4a4a6b6b6a6nsnsnsnsab1a1b1a1ab4b4a4a4a2a2b2b2ab5b5ab5a5a6c6ab6bc6ns速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获

30、后510a2ab2b2ab2a3b3b3a3nsnsnsnsab4b4a4a4a6b6b6a6nsnsnsnsab1a1b1a1ab4b4a4a4a2a2b2b2ab5b5ab5a5a6c6ab6bc6ns速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获后510a2ab2b2ab2a3b3b3a3nsnsnsnsab4b4a4a4a6b6b6a6nsnsnsnsab1a1b1a1ab4b4a4a4a2a2b2b2ab5b5ab5a5a6c6ab6bc6ns速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1

31、)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获后Soil depth2013第一季施磷后第一季收获后第二季施磷后第二季收获后51050-60 cm40-50 cm30-40 cm20-30 cm10-20 cm0-10 cmab1a1b1b1bc4c4ab4a4ab6b6ab6a6nsnsns5101520b4b4b4a4a2ab2b2b2b5b5ab5a5b6b6b6a6nsns51015202530b4b4a4b5b5c5a5b6b6ab6a6nsb4nsns50-60 cm40-50 cm30-40 cm20-30 cm10-20

32、 cm0-10 cma2ab2b2ab2a3b3b3a3nsnsnsnsab4b4a4a4a6b6b6a6nsnsnsnsab1a1b1a1ab4b4a4a4a2a2b2b2ab5b5ab5a5a6c6ab6bc6ns速 效磷含量Olsen-P(mg kg-1)(F)(E)(C)(D)(B)(A)土层深度Soil Depth小麦播种后小麦收获后水稻移栽后水稻收获后小麦小麦-水稻水稻轮作体系中不同磷处理各时期土壤分层有效磷含量轮作体系中不同磷处理各时期土壤分层有效磷含量20132014 不同磷处理中，下层或者中层土壤的有效磷含量都有不同程度的升高 高磷投入处理下层有效磷含量增加幅度更为显著-50

33、510y=0.0400 x+0.6372R2=0.6547 P0.001-50510y=0.0357x+2.5938R2=0.4115 P0.001-150-100-50050100150200-50510y=0.0353x+0.6258R2=0.5130 P0.0001有 效磷变化Change in Olsen-P(mg kg-1)磷 平衡P balances(kg hm-2)0123y=0.0048x+1.1252R2=0.4106 P0.0010123R2=0.0016 P=0.854-150-100-500501001502000123y=0.0095x+1.8582R2=0.6066

34、 P0.0001(A)(D)(B)(E)(C)(F)Wheat-MaizeWheat-RiceFallow-RiceWheat-MaizeWheat-RiceFallow-Rice0-10 cm50-60 cm不同轮作体系中土壤磷平衡与不同土层中有效磷改变程度相关性 水旱轮作体系盈余水旱轮作体系盈余的的磷磷淋失到淋失到深层土壤（深层土壤（50-60 cm）的风险大的风险大 水旱轮作水旱轮作体系每体系每100 kg P hm-2的的盈余使盈余使下层土下层土壤有效磷的浓度提高壤有效磷的浓度提高0.95 mg P kg-1，旱地，旱地轮轮作为作为0.48 mg P kg-1 水田水田连作体系磷的下移

35、连作体系磷的下移趋势不趋势不明显明显4.00 mg P kg-13.57 mg P kg-13.53 mg P kg-10.48 mg P kg-10.95 mg P kg-1Changes in soil Olsen-P(mg P kg-1 soil)P balances(kg P hm-2)0-10 cm 表层表层50-60 cm 下层下层PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP淹水条件下的淹水条件下的土壤磷状况土壤磷状况大量的根分泌物活化土壤磷大量的根分泌物活化土壤磷(有机酸有机酸,酸性磷酸酶酸性磷酸酶 等等)淹水氧化还原淹水氧化还原电

36、位降低电位降低干旱氧化还原干旱氧化还原电位升高电位升高PPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP禾本科旱作条件下禾本科旱作条件下的土壤磷状况的土壤磷状况豆科旱作条件下豆科旱作条件下的土壤磷状况的土壤磷状况耕层深层土壤磷有效性较高土壤磷有效性较高扩散能力强扩散能力强团粒结构破碎团粒结构破碎有机质积累有机质积累土壤通气性差土壤通气性差厌氧性细菌增生厌氧性细菌增生pH稳定稳定Fe2+，Mn2+土壤磷有效性较土壤磷有效性较低低扩散能力弱扩散能力弱团粒结构形成团粒结构形成有机质矿化消耗有机质矿化消耗土壤通气性好土壤通气性好需氧性细菌增生需氧性细菌增生pH相对不稳定相对不稳定Fe3+，Mn4+水稻根

37、系水稻根系较浅，主要分布较浅，主要分布在在耕层以耕层以吸收耕层中的磷为主吸收耕层中的磷为主旱作禾本旱作禾本科作物根科作物根系较深，系较深，可达可达60cm，吸收下层吸收下层土壤磷土壤磷淹水条件下相关土壤理化性状特征旱地条件下禾本科作物根际土壤相关理化性状特征旱地条件下豆科作物根际土壤相关理化性状特征土壤磷有效性提高土壤磷有效性提高扩散能力弱扩散能力弱团粒结构形成团粒结构形成有机质矿化消耗有机质矿化消耗土壤通气性好土壤通气性好需氧性细菌增生需氧性细菌增生pH相对不稳定相对不稳定Fe3+，Mn4+水旱轮作体系水旱轮作体系加速磷下移加速磷下移在季节性干湿交替的背景下，综在季节性干湿交替的背景下，综合

38、利用合利用各作物根际特征各作物根际特征，优化根，优化根系与根际管理，提高磷利用效率系与根际管理，提高磷利用效率水稻禾本科旱作(如 玉米、小麦)豆科旱作(如 蚕豆、鹰嘴豆)区域与体系磷平衡及对生产力的影响各体系土壤特征不同体系作物根系根际特征红色字体红色字体 磷高效特征水旱轮作：根系水旱轮作：根系-根际根际-土壤土壤-磷的有效性磷的有效性磷肥对不同轮作体系中水稻的增产效应磷肥对不同轮作体系中水稻的增产效应 从不同产量水平的磷肥效率来看，两种轮作方式下的水稻磷肥增产效果都随着基础产量的增加而下降，其中不同产量水旱轮作中水稻在施肥后肥效变化不显著，而水田连作中的水稻当不施磷处理的水稻单产低于3487

39、 kg hm-2时，其磷肥肥效显著增加1980199020002010020004000600080001000012000NKNPKRice yield (kg ha-1)Years1980199020002010020004000600080001000012000NKNPKRice yield (kg ha-1)YearsP=0.0008P=0.3651P0.0001P0.0001020004000600080001000012000050100150200Yield increase due to P fertilization(%)Rice yield without P ferti

40、lization(kg ha-1)020004000600080001000012000050100150200Yield increase due to P fertilization(%)Rice yield without P fertilization(kg ha-1)R2=0.62653487R2=0.1292水田连作水田连作水旱轮作水旱轮作提高根系对磷的利用效率是优化生态提高根系对磷的利用效率是优化生态系统服务功能的关键系统服务功能的关键（Graham et al.,2016,unpublished）u长江流域农业生产与氮磷的重要性u长江流域磷平衡与演变规律u在长江流域水水、水旱、

41、旱旱轮作体系中的氮磷循环特征u未来的工作方向与目标未来的工作方向与目标研究区域拓展从上游的江津(重庆)拓展至中游的沙洋(湖北)和下游的如皋(江苏)通过收集各类统计资料和文献报道结果，对长江流域农田系统的氮磷输入输出平衡，外援氮磷 排放的环境效应、经济代价及未来优化空间进行综合评价，为整个流域的绿色生产服务。种植体系的多元化从原来的水稻从原来的水稻-小麦、玉米小麦、玉米-小麦和水稻小麦和水稻-冬水三个体系拓展至：冬水三个体系拓展至：1 1）江津：水稻）江津：水稻-小麦、玉米小麦、玉米-小麦、水稻小麦、水稻-冬水、冬水、水稻水稻-榨菜榨菜2 2）沙洋：水稻）沙洋：水稻-小麦、玉米小麦、玉米-小麦、

42、水稻小麦、水稻-冬水、冬水、水稻水稻-西兰花西兰花、水稻水稻-油菜、玉米油菜、玉米-油菜油菜3 3）如皋：水稻）如皋：水稻-小麦、玉米小麦、玉米-小麦、水稻小麦、水稻-冬水、水稻冬水、水稻-西兰花西兰花3.3 研究内容的进一步拓展从原来集中开展上游局部氮磷平衡从原来集中开展上游局部氮磷平衡/去向和环境效应拓展至整个去向和环境效应拓展至整个长江流域氮磷钾养分循环、土壤肥力演变及土壤、水体和大气长江流域氮磷钾养分循环、土壤肥力演变及土壤、水体和大气环境效应与资源环境代价的综合研究。在未来环境效应与资源环境代价的综合研究。在未来3-53-5年内我们将重年内我们将重点突破：点突破：1)1)流域尺度的氮

43、磷素输入、输出平衡特征及其驱动力；流域尺度的氮磷素输入、输出平衡特征及其驱动力；2)2)主要作物体系氮磷肥的产量效应与利用效率评价；主要作物体系氮磷肥的产量效应与利用效率评价；3)3)氮磷肥的损失途径、水体环境效应与经济损失的评估。氮磷肥的损失途径、水体环境效应与经济损失的评估。具体研究计划计划分两个层次来开展工作：计划分两个层次来开展工作：层次层次1 1：开展田间原位研究，定量长江上中下游农田氮磷素转化、去向与损失途径，评估水改旱和旱改水及氮磷素优化的产量与环境效应层次层次2 2：从宏观层面结合统计资料和文献数据及模型，开展长江流域氮磷素投入、作物产出与氮磷素水体环境输出的研究，系统评价长江流域单位氮磷的产量效应、环境效应与未来优化情景