不同管理模式下冬小麥-夏玉米產(chǎn)量及環(huán)境效應的研究.pdf

1、華北平原作為我國糧食主產(chǎn)區(qū)之一，未來幾十年內(nèi)必須提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)水平，而當今依賴于水、肥等高投入的增產(chǎn)模式是否可以繼續(xù)？如何使提高糧食生產(chǎn)水平和養(yǎng)分利用效率以及環(huán)境保護等方面協(xié)調(diào)發(fā)展？本研究以河北山前平原區(qū)冬小麥、夏玉米為研究對象，設(shè)置四種不同的管理模式（農(nóng)民習慣、高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)和再高產(chǎn)高效），通過多年定位試驗，明確不同管理模式下冬小麥、夏玉米的產(chǎn)量及肥料利用效率，解析土壤養(yǎng)分變化特征，并結(jié)合LCA方法對各管理模式的資源環(huán)境代價進行分析

2、，探索冬小麥-夏玉米高產(chǎn)高效的實現(xiàn)途徑，為保障河北省乃至全國糧食生產(chǎn)安全、提高資源利用效率提供理論依據(jù)。得出的主要結(jié)論如下:
　　(1)高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)和再高產(chǎn)高效三種管理模式與農(nóng)戶習慣模式相比，四季冬小麥平均增產(chǎn)分別為17.7％、27.8％和20.4％;平均增效分別為65.1％、14.2％和27.0％。高產(chǎn)高效模式在四個年份均實現(xiàn)了增產(chǎn)10-15％，增效15-20％的目標;再高產(chǎn)模式有兩個年度達到了增產(chǎn)30％的目標，且養(yǎng)分效率也

3、有小幅度提高;再高產(chǎn)高效模式四年均未達到增產(chǎn)30％的目標，且增效也僅2個年度達到了30％的目標，說明再高產(chǎn)高效要同時實現(xiàn)增產(chǎn)增效30％以上，還需要進一步探索;
　　(2)高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)和再高產(chǎn)高效三種管理模式與農(nóng)戶習慣模式相比，四季夏玉米平均增產(chǎn)分別為13.4％、27.7％和21.5％;平均增效分別為33.6％、-3.1％和1.8％。高產(chǎn)高效模式在四個年份均實現(xiàn)了增產(chǎn)10-15％，增效15-20％的目標;再高產(chǎn)模式有兩個年度達到

4、了增產(chǎn)30％的目標;再高產(chǎn)高效模式四年均未達到增產(chǎn)增效30％的目標，說明再高產(chǎn)高效要同時實現(xiàn)增產(chǎn)增效30％以上，還有很大困難，需要進一步探索;
　　(3)經(jīng)過冬小麥-夏玉米3個輪作周期，土壤硝態(tài)氮表現(xiàn)為在小麥季累積，玉米季淋失的特征，且向深層土壤淋移現(xiàn)象明顯。農(nóng)民習慣、高產(chǎn)高效、再高產(chǎn)和再高產(chǎn)高效模式硝態(tài)氮運移前鋒已深達330 cm處，并在120-150 cm和270-330 cm兩處均出現(xiàn)了累積峰，以270-330cm處的累積峰

5、值為最大，分別為38.9、30.1、48.8和36.7 mg/kg;再高產(chǎn)模式在各土層中的硝態(tài)氮含量較高，淋溶趨勢最為明顯;其次為農(nóng)民習慣模式;再高產(chǎn)高效模式也出現(xiàn)了淋溶，淋溶程度略高于高產(chǎn)高效模式;高產(chǎn)高效模式硝態(tài)氮整體淋失現(xiàn)象不明顯，濃度基本維持在30 mg/kg以下。四種管理模式0-400 cm硝態(tài)氮總累積量分別為890.1、768.4、1133.3、864.8 kg/hm2，高產(chǎn)高效模式能夠減少土壤硝態(tài)氮的殘留，在一定程度上有效

6、緩解了環(huán)境壓力。
　　(4)經(jīng)過不同管理模式四個輪作周期培育，農(nóng)戶習慣模式與試驗初期基礎(chǔ)地力相比土壤養(yǎng)分均呈現(xiàn)不同程度的下降;高產(chǎn)高效模式土壤硝態(tài)氮含量有所下降，有效鉀和有效磷養(yǎng)分基本保持不變，有機質(zhì)略有提高，增加量僅為0.4 g/kg，對土壤養(yǎng)分的循環(huán)利用作用不大;再高產(chǎn)模式速效磷、速效鉀含量有所累積，有機質(zhì)和硝態(tài)氮含量均有所降低;再高產(chǎn)高效模式除硝態(tài)氮含量有所降低外，其余養(yǎng)分均有不同程度的增加，有機質(zhì)含量增加最多，約1.3 g

7、/kg;再高產(chǎn)高效模式與其他模式相比，對土壤養(yǎng)分的提高以及對土壤的可持續(xù)利用空間最大。
　　(5)生產(chǎn)1t冬小麥的資源消耗和環(huán)境排放量明顯大于生產(chǎn)1t夏玉米的相應值;與農(nóng)民習慣模式相比，高產(chǎn)高效和再高產(chǎn)高效模式生產(chǎn)1t冬小麥和生產(chǎn)1t夏玉米的各項環(huán)境影響減排潛力均較大，再高產(chǎn)模式減排潛力不明顯;生產(chǎn)1t冬小麥和生產(chǎn)1t夏玉米的綜合環(huán)境影響指數(shù)均表現(xiàn)為農(nóng)民習慣＞再高產(chǎn)＞再高產(chǎn)高效＞高產(chǎn)高效;各種環(huán)境影響類型中，水體富營養(yǎng)化的貢獻潛力