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科技成果
河南省农田氮磷面源污染防控技术研究及应用---成果摘要

   河南为保证国家粮食安全及农产品供给做出了重要贡献。然而,农业快速发展基础上,河南农业资源投入量也大幅增加,氮肥和磷肥使用量均居全国第一,氮磷肥过量施用造成农田氮磷养分大量流失,对水环境质量及人体健康产生威胁。河南省农田氮磷面源污染形势严峻,在全省农田氮磷面源污染防控技术研究主要存在以下问题:一是缺乏农田氮磷流失有效的定量方法,二是缺乏覆盖河南主要作物类型的农田氮磷流失特征研究,三是缺乏针对性的氮磷流失防控理论及技术。本研究针对上述问题,在国家科技支撑计划等项目的支持下,经过8年的研究,获得了以下成果。
  

   1.构建了河南省农田氮磷面源污染监测及研究网络,获得了主要种植模式农田氮磷淋溶发生规律及产排系数。定量了河南省农田大气氮沉降输入。明确了河南省不同类型农田氮磷流失强度及排放系数。冬小麦-夏玉米轮作、设施菜地、露地菜田年硝态氮淋溶量分别为36.5、114.8和49.7 kg/ha,硝态氮淋失系数分别为7.1%、16%和9.5%。大田作物磷淋溶量低于0.1 kg/ha,设施菜地磷淋溶量1.41 kg/ha。河南省农田大气氮干湿沉降年输入39.0 kg/ha。


   2.研发了河南省冬小麦-夏玉米轮作农田氮肥环境安全推荐技术方法。发明了小麦和玉米腐殖酸控释掺混专用肥料。建立了冬小麦夏玉米轮作农田氮淋溶风险评价方法,确立了河南冬小麦夏玉米轮作农田氮肥环境安全施用阈值。研发了不同水分输入年型氮肥投入量与氮素淋溶的指数动态曲线方程。获得了冬小麦夏玉米轮作农田氮淋溶的减排潜力。发明了小麦及玉米腐殖酸控释掺混高效肥料,提高了小麦和玉米的产量及氮磷利用效率。

   3.揭示了不同优化施氮技术模式蔬菜全生育期土壤硝态氮动态变化规律及氮平衡,研发了设施菜地环境安全施氮技术模式。研发了有机肥替代氮肥配合节水降低菜地氮磷流失技术。 研发了设施菜地优化施肥、有机无机结合、缓控释肥替代普通氮肥的环境安全施氮技术模式,三种施氮模式比传统施氮可分别降低土壤硝态氮残留43.4%、56.6%和22.6%,同时大幅降低土壤表观氮损失率和盈余率。明确了有机替代氮肥配合节水可在有机替代基础上降低氮淋溶14.5%。

   4.首次研究评价了河南省畜禽粪便氮磷排放承载量分布特征,预测了基于农田氮磷平衡下能够消纳畜禽粪便的畜禽承载潜力。基于种养结合,农田平衡消纳畜禽养殖粪便氮磷考虑,以大田作物氮最高消纳限量200 kg/ha和果蔬250 kg/ha计算,全省单位播种面积氮承载容量平均209.7 kg/ha。以有机替代氮60%来算,有64个县具有畜禽承载潜力,单位播种面积平均承载潜力6.80当量猪/ha。磷污染风险高于氮污染,以有机替代磷60%来算,仅有7个县市具备扩展养殖潜力。

  项目执行以来,授权发明专利4项,实用新型专利4项,软件著作权3项,发表论文23篇,其中SCI论文5篇。建立了省、市、县三级联合研究、培训及推广应用体系,在河南各地区农田进行了大面积推广应用,冬小麦和夏玉米共计1178万亩,设施蔬菜41.3万亩,露地蔬菜176万亩,直接经济效益1.97亿元,间接经济效益3.35亿元。