书名: 高产稻田土壤质量演变与施肥环境效应

作者: 陈 义,杨生茂(主编),唐 旭,吴春艳,王家玉编著

出版单位: 中国农业科学技术出版社

出版时间:2009年12月

总字数:157,515字

总页数:154页

内容提要

本书系统论述了长期施肥耕作条件下,以浙江平原水稻土为代表的中国南方稻田生态系统中的养分周转与演化规律,并阐明稻田长期施肥对大气、水体与土壤环境质量的影响。对提高和维持中国稻田产出与稻田土壤肥力有重要的现实指导意义，对我国水稻土肥力与施肥学科的研究也有参考价值。

本书可供从事土壤学、植物营养学、农业生态学、环境科学等专业领域的科研人员和大专院校师生参考。

前 言

随着社会经济的不断发展，土壤学研究正从狭义的土壤学研究朝着研究土壤圈与其它各圈层的关系方向转变。现代土壤学研究的总方向是：研究土壤圈物质组成、性质和物质循环、能量转化及其对人类生存环境特别是对全球变化和农业可持续发展的影响，这是跨世纪土壤学的新方向。

土壤肥力是土壤最基本的本质特性。由于土壤具有肥力，才能不断地为作物提供生长所必需的各种土壤环境要素，保持农产品的产量与质量的稳定与提高，因此土壤肥力是农业可持续发展的重要基础。

土壤质量是土壤在一定的生态系统内提供生物必需养分和生产生物物质的能力；容纳、降解、净化污染物质和维护生态平衡的能力；影响和促进植物、动物和人类生命安全和健康的能力之综合量度。简言之，土壤质量是土壤肥力质量、土壤环境质量和土壤健康质量三个既相对独立又有机联系的组分之综合集成。土壤质量是土壤支持生物生产能力、净化环境能力和促进动植物和人类健康能力的集中体现，是现代土壤学研究的核心。

长期定位试验可以解决施肥对作物产量、作物品质、生态环境和农田养分再循环等一系列在中短期试验中无法解决或阐述不清的问题，因此人们对长期定位试验至今依然有着浓厚的兴趣。施肥长期定位试验能系统地研究土壤质量演变和肥效变化规律，克服因气候年变化对肥效的影响，能研究各种肥料对作物产量、品质的作用和培肥差异，以及在轮作中肥料的合理施用等。为此，长期定位试验在土壤质量演变研究中具有重要地位。

水稻土是中国农业土壤中最重要的土壤资源之一，其面积占全国农业土壤总面积的四分之一。目前我国的水稻土面积为3300万hm，占世界种稻土壤总面积的23%, 产量占39%。华东地区的种稻面积为全国的35%，有1000万hm，占全国耕地总面积的58.7%。浙江省的稻田面积占农耕地土壤总面积的76%，它的自然环境与生产水平在中国长江中下游稻区具有良好的代表性。为此研究浙江水稻土的质量演变及施肥效应，对提高和维持中国稻田产出与稻田土壤肥力有重要的指导意义。

本书是以本研究组30多年稻田施肥定位研究成果为基础，结合我国其它稻田长期定位研究成就的一个系统总结，借此抛砖引玉，期望对我国水稻土质量演变与施肥学科研究的今后发展有所贡献。

王家玉识于浙江杭州

2009年4月25日

结 语

进入新世纪，人们对于农作生态系统的长期可持续性和高环境代价一直予以高度的关注。

本书以稻田长期施肥定位试验为平台，探讨稻田土壤中主要营养组分的周转循环及其对人类生存环境特别是对全球变化和农业可持续发展的影响。并探明为要达到农作系统长期可持续和最小的环境代价的总目标，在长期不同施肥条件下，稻田农作生态系统中的养分管理对策。

有鉴于土壤有机质在作物养分来源中的特殊地位，应该将保持土壤有机质平衡列为养分管理的首要目标；其次,为要尽可能减少肥料的损失,至关重要的是如何尽量保持肥料成分的释放与作物养分吸收的同步性。一种可能的出路是:有机物料与无机肥料相结合施用。

值得庆幸的是我国已逐步形成具有中国特色的农田长期定位试验网络，并得到了国家相关主管部门的重视与认可，这为我国长期定位试验研究提供了重要的保证。同时也得到国际同行的重视，并开展了合作研究，大大推动了稻田长期施肥定位的研究。

先进研究方法与监测技术的导入是我国水稻土长期施肥研究的又一重要发展特色。同位素示踪、数学模拟、渗漏计技术的导入大大推动了水稻土肥力与施肥研究，将以往的定性研究提高到定量研究水平。为稻田农作生态系统中的养分管理对策的制定提供了重要基础。

新世纪水稻土肥力与施肥研究的再一重要特点是从狭义的土壤学研究朝着研究土壤圈与其它各圈层的关系方向转变。主要体现在对施肥环境效应的研究方面，将土壤养分管理与全球气候变化和农业生态系统的可持续发展联系起来。

为此，可以预期在新世纪，我国的水稻土肥力与施肥学科研究，必将会有重大的进展与发现。

王家玉

2009年5月12日于浙江杭州

目录

前言

第一章 背景与研究意义

1.1水稻土的基本特性与利用历史沿革

1.2水稻土肥力和肥料效应监测研究的历史任务

1.3水稻土质量演变与施肥环境效应的研究意义

1.4 我国稻田管理中养分非均衡化的现状剖析

1.5中国水稻土肥力和肥效长期定位试验的实践

第二章 长期定位试验的设计与研究方法

2.1施肥长期定位试验的研究设计

2.2 施肥长期定位试验的研究方法

第三章 水稻土肥力质量的长期演变规律

3.1长期施肥水稻土有机质的演变规律

3.1.1长期施肥水稻土有机质的消长趋势

3.1.2土壤有机质演变数学模拟的基本原理

3.1.3水稻土有机质周转研究的历史回溯

3.1.4水稻土有机质周转的数学模拟研究

3.1.5长期施肥水稻土有机质活性的变化

3.1.5.1 水稻土有机质活性研究的科学意义

3.1.5.2 水稻土有机无机复合体的剖析研究

3.1.5.3 水稻土有机碳活性组分的分析研究

3.1.5.4 耕作施肥对土壤有机质活性的影响

3.1.6保持土壤有机质平衡的有机物管理技术

3.1.6.1作物残茬贡献和需补充有机碳量之估算

3.1.6.2 有机物料腐殖化系数的测定

3.1.6.3无肥区土壤有机质平衡的有机物需要量

3.1.6.4 全肥区土壤有机质平衡的有机物需要量

3.1.6.5 稻田中有机物管理的现状与发展趋向

3.2 长期施肥水稻土氮素演变与转化规律

3.2.1长期施肥水稻土全氮的积累与变化

3.2.2长期施肥水稻土碱解氮的变化

3.2.3不同施肥处理对作物氮素吸收的影响

3.2.4水稻土的氮肥力贡献系数（地力贡献系数）及其变化

3.2.5不同形态氮源对作物与土壤氮积累的贡献

3.2.6土壤氮循环与平衡和作物氮营养的数学模拟

3.3长期施肥水稻土磷素演变与转化规律

3.3.1长期施肥条件下水稻土的全磷变化

3.3.2长期施肥条件下水稻土的有效磷消长

3.3.3长期施肥对水稻土需磷指数的影响

3.3.4长期施肥下水稻土中磷的作物吸收利用

3.3.5水稻土中磷淋失动态的数学模型及其应用

3.4长期施肥水稻土钾素演变规律

3.4.1长期施肥水稻土全钾的动态变化

3.4.2长期施肥水稻土交换性钾的动态变化

3.4.3长期施肥下作物对钾的吸收与利用

3.4.4土壤钾动态的数学模拟

3.5 长期施肥水稻土pH的变化

3.6 长期施肥水稻土物理性质的变化

3.7长期施肥对稻麦生长发育的影响和产量变化

3.7.1 长期施肥对大麦生长发育的影响和产量的变化

3.7.2 长期施肥对早稻生长发育的影响和产量的变化

3.7.3 长期施肥对晚稻生长发育的影响和产量的变化

3.7.4 长期施肥对稻麦三熟制作物产量的影响

3.8长期非均衡施肥水稻土肥力的退化与修复

第四章 水稻土长期施肥的环境效应及评价

4.1水稻土施肥对水体环境质量的效应

4.1.1 NO2--N和NO3—N在稻田土壤剖面中的分布特征

4.1.2 NO3--N淋失量的季节性变化

4.1.3 稻田中氮素淋失的主要形态

4.1.4 NH4-N的剖面分布及施肥后消长变化

4.1.5 氮肥种类对肥料氮淋失的影响

4.1.6氮肥施用量对肥料氮淋失的影响

4.1.7稻麦轮作体系中NO3—N淋失的动态与机制

4.1.7.1稻麦轮作稻田中NO3—N淋失的季节性变化

4.1.7.2 稻麦轮作稻田中稻季施入N的NO3—N淋失跟踪

4.1.7.3稻麦轮作稻田中NO3—N淋失的季节性变化(麦季施N)

4.1.7.4 稻麦轮作稻田中麦季施入N的NO3—N淋失跟踪

4.1.7.5稻麦轮作稻田中NO3—N淋失与降水量/渗水量的关系(稻季)

4.1.7.6稻麦轮作稻田中NO3—N淋失与降水量/渗水量的关系(麦季)

4.2施肥对大气环境质量的效应评价

4.2.1稻田土壤有机质演变对稻田CO2贮存或释放的影响

4.2.2有机肥C的土壤积累速率

4.2.3稻田土壤CO2释放量的估算

4.2.4稻田土壤CO2固定量的估算

4.2.5稻田土壤CO2固定对减少土壤CO2排放的贡献

4.2.6 稻田土壤中N2O的排放规律与机理

4.3水稻土施肥对土壤生物活性的效应评价

4.3.1 稻田土壤的微生物区系组成特征

4.3.2 长期施肥对稻田土壤微生物区系组成的影响

4.3.3 重金属对稻田土壤微生物活性的影响

4.3.4 重金属对稻田土壤微生物呼吸活性的影响

4.3.5长期施肥水稻土酶活性的变化

结语