中國栽培草地氮磷流動空間特征

魏志標(biāo)，柏兆海，馬林，張福鎖

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中國栽培草地氮磷流動空間特征

魏志標(biāo)1,2，柏兆海2，馬林2，張福鎖1

（1中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院/植物-土壤相互作用教育部重點實驗室，北京 100193；2中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所農(nóng)業(yè)資源研究中心/ 河北省節(jié)水農(nóng)業(yè)重點實驗室/中國科學(xué)院農(nóng)業(yè)水資源重點實驗室，石家莊 050021）

【目的】中國畜牧業(yè)快速發(fā)展，對牧草需求日益增加，種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)改已成為必然趨勢。定量研究栽培草地的氮磷流動特征，可為優(yōu)化牧草施肥和提高牧草產(chǎn)量提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā恳攒俎！⒑邴湶莺脱帑湶轂檠芯繉ο?，建立中國主要栽培牧草氮磷養(yǎng)分輸入(輸出)數(shù)據(jù)庫，利用NUFER模型定量中國主要栽培牧草氮磷平衡賬戶、利用率和環(huán)境排放特征?！窘Y(jié)果】（1）2014年，全國苜蓿、黑麥草和燕麥草草地氮輸入(輸出)總量分別為1 547、236和67 Gg，磷輸入(輸出)總量分別為323、44和16 Gg。單位面積苜蓿、黑麥草和燕麥草草地的氮輸入(輸出)量分別為326、427和217 kg N·hm-2，磷輸入(輸出)量分別為49、18和35 kg P·hm-2。生物固氮是苜蓿草地氮的最主要輸入項，占總輸入量的51%，氮肥占黑麥草草地氮總輸入量的93%，占燕麥草地總輸入量的84%。磷肥是3種牧草磷的最主要輸入項。（2）2014年，全國苜蓿、黑麥草和燕麥草的氮利用率分別為64%、93%和69%；磷利用率分別為28%、77%和34%。不同區(qū)域氮磷利用率差異很大。(3)2014年，單位面積苜蓿、黑麥草和燕麥草草地的氮環(huán)境排放量分別為23、4.0和9.9 kg N·hm-2，磷的環(huán)境排放量分別為2.6、3.8和2.6 kg P·hm-2。西南地區(qū)苜蓿和黑麥草的氮磷環(huán)境排放量較高，西部各地區(qū)燕麥草草地氮磷環(huán)境排放量高于其他區(qū)域。(4)2014年，黑麥草草地氮呈虧缺態(tài)，其余栽培草地氮磷均有不同程度的盈余。中國西部地區(qū)苜蓿的土壤氮磷累積量高于東部地區(qū)；黑麥草的土壤氮磷累積量沒有明顯規(guī)律；青藏高原區(qū)燕麥草的土壤氮磷累積量大于其他區(qū)域?！窘Y(jié)論】2014年，全國栽培苜蓿、黑麥草和燕麥草草地的氮磷輸入(輸出)量差異較大。生物固氮是苜蓿獲取氮素的重要途徑，田間管理需減少氮肥投入，燕麥和黑麥草主要通過化肥獲取所需養(yǎng)分，應(yīng)注重肥料施用。3種栽培牧草氮的利用率均高于60%，磷的利用率相對較低。黑麥草草地氮呈虧缺態(tài)，需增施氮肥，其余栽培草地氮磷均有不同程度的盈余，應(yīng)控制肥料過多施用。

栽培草地；氮；磷；養(yǎng)分流動；養(yǎng)分利用率；土壤養(yǎng)分累積

0 引言

【研究意義】栽培草地的種植規(guī)模和水平是衡量一個國家畜牧業(yè)發(fā)展程度的標(biāo)準(zhǔn)[1]。過去20年間，中國栽培草地面積增加了兩倍以上[2-3]。中國主要栽培牧草超過70種，幾乎在全國各地均有分布，面積約2.2×107hm2，分為多年生和一年生兩種類型[4]。苜蓿是中國最主要栽培牧草，占多年生牧草總量的28%，燕麥和黑麥草是最主要的一年生牧草，分別占一年生牧草總量的50%和12%。2016年中央一號文件提出要擴大糧改飼試點，加快建設(shè)現(xiàn)代飼草產(chǎn)業(yè)體系[5]。集約化管理的栽培草地生產(chǎn)力是天然草地生產(chǎn)力的10—20倍[6-7]。通過建設(shè)栽培草地，可以將大部分的天然草地從目前的放牧壓力中解放出來，充分發(fā)揮其生態(tài)功能[2,8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】同美國等畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國家相比，不合理的田間管理措施導(dǎo)致中國的牧草產(chǎn)量偏低[4,9]。播種、施肥和灌溉作為重要的栽培管理措施，會顯著影響牧草的產(chǎn)量[10-12]。不同地區(qū)需要因地制宜的選擇適宜的節(jié)水灌溉方式。有研究表明，相比畦灌和不灌溉，西北地區(qū)采用滴灌的方式牧草可以增產(chǎn)12%和108%，水分利用率比畦灌提高19%[13]。關(guān)于養(yǎng)分管理方面的文章大多是圍繞著某一特定的地區(qū)或者牧草種類做氮磷肥效試驗，或者是研究牧區(qū)土壤的基礎(chǔ)肥力。陳萍等[14]分析了堿性條件下苜蓿的優(yōu)化施肥方案，指出苜蓿的最佳產(chǎn)量施肥量為氮肥60 kg·hm-2，磷肥135 kg·hm-2；肖相芬等分別報道了黑麥草和燕麥草的優(yōu)化施肥量[15-16]；顧夢鶴等[17]在青藏高原的研究表明，在人工建植的混播草地上，施肥可以有效抑制雜草的入侵和生長，有利于青藏高原高寒地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)。關(guān)于中國主要草地土壤養(yǎng)分累積量的文章也有部分報道[18]，Gu等[19]認(rèn)為中國草地氮素有部分盈余，氮的利用率為59%；Zhou等[20]綜述了全球草地磷流動的結(jié)果，認(rèn)為栽培草地磷累積量分布在-46—126 kg·hm-2的范圍內(nèi)?？傮w而言，中國栽培草地的氮磷養(yǎng)分管理技術(shù)規(guī)范尚不健全，氮磷肥施用不合理，不同區(qū)域間肥料的使用量差異很大[9]，迫切需要對草地養(yǎng)分流動情況有更深入的了解?！颈狙芯壳腥朦c】苜蓿、黑麥草和燕麥草是中國栽培牧草的典型種類，分別屬于多年生牧草、一年生草本和一年生飼用作物[4]，種植面積較廣，三者的養(yǎng)分流動情況可以反映中國牧草生產(chǎn)的總體狀況。本研究通過建立中國不同區(qū)域苜蓿、黑麥草和燕麥草氮磷輸入和輸出的數(shù)據(jù)庫，使用NUFER模型，估算牧草生產(chǎn)過程中的環(huán)境排放?！緮M解決的關(guān)鍵問題】定量中國不同區(qū)域天然草地的養(yǎng)分平衡賬戶；分析不同區(qū)域天然草地氮磷利用率；評估不同區(qū)域天然草地的氮磷環(huán)境排放。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究利用NUFER模型計算，模型包括輸入模塊、輸出模塊和計算模塊[21-22]。輸入模塊包括變量和參數(shù)?；视昧俊⒛敛莶シN面積、作物產(chǎn)量等屬于模型變量，來源于統(tǒng)計數(shù)據(jù)和專家咨詢等。本研究先后咨詢了中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、河北省農(nóng)林科學(xué)院、西藏農(nóng)牧科學(xué)研究院、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)、西南林業(yè)大學(xué)等單位的相關(guān)專家，獲取了內(nèi)蒙、新疆、西藏、云南、四川等地區(qū)牧草的氮磷肥料施用量。參數(shù)例如牧草氮磷含量、養(yǎng)分環(huán)境排放因子來源于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。模型輸出模塊包括氮磷平衡帳戶、氮磷利用率和各種形態(tài)氮磷環(huán)境排放，包括揮發(fā)（NH3）、氧化亞氮排放（N2O）、反硝化（N2）、氮磷徑流、侵蝕、淋洗等。

1.2 模型計算

養(yǎng)分賬戶的輸入項包括糞尿輸入、大氣沉降、生物固氮（N）、灌溉帶入、播種帶入；輸出項包括牧草收獲、揮發(fā)（NH3）、氧化亞氮排放（N2O）、反硝化（N2）、徑流、侵蝕、淋洗、累積。具體的養(yǎng)分輸入和輸出公式如下：

Iftotal=Iffertilizer+Ifdeposition+Iffixation+Ifirrigation+Ifseeding（1）

Ifseeding=SR×SeedN(P)C/100 （2）

式中，Iftotal代表栽培草地氮（磷）總輸入量（kg·hm-2），Iffertilizer代表栽培草地中氮（磷）肥施用量（kg·hm-2），其數(shù)據(jù)基于專家咨詢和文獻(xiàn)搜集獲得，各區(qū)域的具體量見表1；Ifdeposition代表氮（磷）沉降（kg·hm-2），Iffixation代表栽培草地生物固氮（kg·hm-2），Ifirrigation代表灌溉帶入栽培草地中的氮（磷）（kg·hm-2），以上數(shù)據(jù)通過文獻(xiàn)總結(jié)獲得[23-27]，具體數(shù)據(jù)見表2；Ifseeding代表播種帶入栽培草地中的氮（磷）（kg·hm-2），其數(shù)據(jù)通過栽培牧草播種量和種子氮（磷）含量估算；栽培牧草播種量（kg·hm-2）和種子氮（磷）含量（%）分別由SR和SeedN(P)C表示，通過文獻(xiàn)總結(jié)獲得，二者的具體數(shù)據(jù)見表3。

Oftotal=Offorage+OfNH3+OfN2O+Ofdenitrification+Ofrunoff+Oferosion+Ofleaching+Ofaccumulation（3）

Offorage=yield×forageN(P)C/100 （4）

式中，Oftotal代表栽培草地氮（磷）總輸出量（kg·hm-2），Offorage表示栽培牧草氮（磷）輸出量（kg·hm-2），其數(shù)值基于牧草產(chǎn)量和牧草氮（磷）含量估算；牧草產(chǎn)量（kg·hm-2）和栽培牧草氮（磷）含量（%）分別由yield和forageN(P)C表示，二者的數(shù)值分別源于《中國草業(yè)統(tǒng)計2014》和已發(fā)表的文獻(xiàn)，各地區(qū)的具體量見表3和表4；OfNH3表示氨揮發(fā)，OfN2O表示氧化亞氮排放，Ofdenitrification表示反硝化，Ofrunoff表示氮（磷）徑流，Oferosion表示氮（磷）侵蝕，Ofleaching表示氮（磷）淋洗，Ofaccumulation表示栽培草地土壤氮（磷）累積（kg·hm-2），以上數(shù)據(jù)由NUFER模型模擬得到[21-22]，該模型可用于模擬食物鏈養(yǎng)分流動情況。

N(P)UEf=（Offorage/Iftotal）×100% （5）

式中，N(P)UEf表示栽培草地氮（磷）利用率，N(P)UEf由牧草氮（磷）輸出量和栽培草地氮（磷）輸入量的比值得到。

2 結(jié)果

2.1 2014年全國主要栽培草地氮磷流動特征

2014年全國苜蓿草地氮總輸入（輸出）量為1 547 Gg，生物固氮和氮肥輸入到苜蓿草地中的氮占總輸入量的51%和37%，另有12%通過氮沉降、播種和灌溉3種方式輸入到苜蓿草地。牧草攜出占苜蓿草地氮輸出量的63%，苜蓿草地土壤氮累積量為294 Gg。中國苜蓿草地磷的總輸入量為323 Gg，磷肥輸入占總輸入量的99%，苜蓿草地磷總輸入量的68%累積到土壤中。2014年單位面積苜蓿草地氮輸入（輸出）量為326 kg N·hm-2，氮的總損失量為55 kg N·hm-2，氨揮發(fā)、氧化亞氮排放、徑流、侵蝕、淋洗和反硝化6種途徑的損失量分別為32、1.3、2.0、0.29、7.7和12 kg N·hm-2，苜蓿草地氮利用率為64%。全國苜蓿草地土壤氮累積量為62 kg N·hm-2。全國單位面積苜蓿草地磷輸入量為68 kg P·hm-2，沉降、灌溉和播種3種途徑輸入到土壤中磷的總和不足0.50 kg P·hm-2，相比磷肥的施入量，這3項值可以忽略不計。苜蓿帶走的磷為19 kg P·hm-2，苜蓿草地磷的利用率為28%。通過徑流、淋洗和侵蝕損失到環(huán)境中的磷量分別為0.26、2.2和0.10 kg P·hm-2，全國苜蓿草地土壤磷的累積量很大，為47 kg P·hm-2（表5）。

2014年全國黑麥草草地氮總輸入（輸出）量為236 Gg，氮肥是最主要輸入途徑，93%的氮通過該途徑輸入，另外7%的氮通過氮沉降、灌溉和種子3種途徑輸入到土壤，牧草攜出是氮輸出的一種主要途徑，占總輸出量的93%。黑麥草草地磷的總輸入（輸出）量為44 Gg，磷肥輸入到黑麥草草地中的磷占總輸入量的99%，牧草攜出是最重要的磷輸出項，占總輸出量的77%。2014年單位面積黑麥草草地的氮輸入量為427 kg N·hm-2。牧草攜出的氮為396 kg N·hm-2，通過氨揮發(fā)和氧化亞氮損失的量分別為99和4.0 kg N·hm-2。黑麥草生產(chǎn)中的氮利用率為93%，草地土壤氮呈虧缺態(tài)，虧損量為73 kg N·hm-2。單位面積黑麥草草地磷的輸入（輸出）量為79 kg P·hm-2。黑麥草生產(chǎn)的磷利用率為77%。通過徑流、侵蝕和淋洗3種途徑損失的磷分別為1.2、2.5和0.065 kg P·hm-2，黑麥草土壤磷累積量為15 kg P·hm-2（表5）。

表1 2014年中國不同區(qū)域苜蓿、黑麥草和燕麥草的施肥量

>a表示專家咨詢獲得的數(shù)據(jù)，其他的部分源于已發(fā)表的文章（附錄1）

arepresents data acquired by expert consultation, other data derived from published data (appendix 1)

表2 2014年中國不同區(qū)域栽培草地氮磷沉降、灌溉及生物固氮量

表中的沉降量指濕沉降，苜蓿的生物固氮量占總吸氮量的80%，數(shù)據(jù)源于已發(fā)表的文章

The deposition rate refers to wet deposition. Alfalfa acquires around 80% of their nitrogen from N fixation. All data used derived from published articles

2014年全國燕麥草地氮的總輸入（輸出）量為67 Gg，84%的氮通過氮肥輸入到燕麥草草地，其余16%的氮通過氮沉降、灌溉和種子3種途徑輸入，牧草攜出是氮輸出的一種主要途徑，占總輸出量的69%。燕麥草地磷的總輸入和總輸出量為16 Gg，幾乎所有的磷都是以磷肥的形式輸入到燕麥草地，占總輸入量的98%，牧草攜出是最重要的磷輸出項。2014年單位面積燕麥草草地氮輸入（輸出）量為217 kg N·hm-2，單位面積燕麥草每年的氮帶走量為149 kg N·hm-2，通過氨揮發(fā)、氧化亞氮排放、徑流、侵蝕、淋洗和反硝化6種途徑損失到環(huán)境中的量分別為46、1.8、1.9、0.069、3.4和2.7 kg N·hm-2。燕麥草草地土壤氮累積量為12 kg N·hm-2。燕麥草生產(chǎn)中的氮利用率為69%。磷賬戶方面，單位面積燕麥草地磷的輸入（輸出）量為53 kg P·hm-2。單位面積燕麥草磷帶走量為18 kg P·hm-2，通過徑流、侵蝕和淋洗3種途徑損失的磷分別為0.81、1.7和0.14 kg P·hm-2，土壤磷累積量為33 kg P·hm-2。燕麥草生產(chǎn)中的磷利用率為34%（表5）。

表3 2014年中國苜蓿、黑麥草和燕麥草的種子帶入養(yǎng)分量和牧草養(yǎng)分含量

種子帶入土壤中的養(yǎng)分含量=播種量×種子養(yǎng)分含量，其中播種量源于已發(fā)表的文章[28]，種子養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)源于EPIC模型；牧草養(yǎng)分含量通過文獻(xiàn)總結(jié)獲得（附錄2）

nutrient input by seed= Seeding rate × nutrient content. Seeding rate used derived from published articles, nutrient content of the seed derived from EPIC model; Forage nutrient content derived from published articles (appendix 2)

表4 2014年中國不同區(qū)域苜蓿、黑麥草和燕麥草的養(yǎng)分輸出量

牧草養(yǎng)分?jǐn)y出=牧草產(chǎn)量×牧草養(yǎng)分含量，牧草產(chǎn)量源于中國草業(yè)統(tǒng)計2014[4]

Nutrient output by forage=forage yield × forage nutrient content, forage content derived from China Grass Industry Statistics 2014[4]

表5 2014年中國苜蓿、黑麥草和燕麥草氮磷流動特征

研究區(qū)苜蓿、黑麥草和燕麥草的面積分別為4.7×106、0.55×106和0.31×106hm2

the total research area for alfalfa, ryegrass and oat grass is 4.7×106, 0.55×106and 0.31×106hm2, respectively

2.2 2014年中國各地區(qū)主要栽培草地氮磷平衡賬戶

2.2.1 苜蓿氮磷平衡賬戶 各地區(qū)氮投入量的變化范圍為194—668 kg N·hm-2，生物固氮是苜蓿氮輸入的一個主要方式。氮輸入量最多的5個地區(qū)分別為貴州、青海、四川、云南和廣西，輸入量分別為668、563、540、529和519 kg N·hm-2。山東苜蓿草地的氮輸入量最小，為194 kg N·hm-2?？傮w而言，西部和西南地區(qū)的總投入量大于華北和東北地區(qū)。牧草的輸出量方面，基本上氮輸入量越大的區(qū)域，苜蓿帶走的養(yǎng)分越多，各地區(qū)牧草攜出的量分布在86—568 kg N·hm-2，江蘇和西藏分別是牧草攜出最多和最少的區(qū)域（圖1-a）。

磷輸入量和氮有相似的規(guī)律，各地區(qū)差異很大，西南和東北地區(qū)輸入量較高，磷輸入量最高的省份為貴州，其輸入量為122 kg P·hm-2；華北和東北地區(qū)輸入量低，輸入量最低的省份為吉林，其磷輸入量不足20 kg P·hm-2。磷輸入量較多的地區(qū)一般牧草攜出量也偏高，牧草攜出的磷分布在8—50 kg·hm-2（圖1-b）。

a：苜蓿氮賬戶the N budget of alfalfa；b：苜蓿磷賬戶the P budget of alfalfa

2.2.2 黑麥草氮磷平衡賬戶 2014年各地區(qū)單位面積黑麥草氮投入量差異較大，變化范圍為149—623 kg N·hm-2，這與苜蓿草地的氮輸入量規(guī)律相似，但是黑麥草和苜蓿氮輸入項的組成有很大的區(qū)別。黑麥草作為禾本科牧草，其氮輸入中不包含生物固氮，氮肥是黑麥草氮輸入的主要來源。黑麥草草地氮輸入最高和最低的地區(qū)分別為四川和重慶。牧草氮輸出量方面，各地區(qū)牧草攜出氮的量分布在165—654 kg N·hm-2，湖南和山東分別是牧草氮帶走最多和最少的地區(qū)。與苜蓿不同，部分氮輸入量不多的區(qū)域，牧草攜出的養(yǎng)分卻很多。以湖北為例，湖北的氮輸入量在所有的省份中排在第11位，但是該省的牧草產(chǎn)量卻位居全國第3位（低于湖南和貴州）（圖2-a）。

2014年各地區(qū)單位面積黑麥草草地磷輸入量和氮有相似的規(guī)律，各區(qū)域差異很大。磷輸入量最高的為貴州，其輸入量為146 kg P·hm-2；輸入量最低的為重慶，其輸入量僅為12 kg P·hm-2。牧草攜出的磷分布在25—100 kg P·hm-2（圖2-b）。

2.2.3 燕麥草氮磷平衡賬戶 2014年各地區(qū)單位面積燕麥草氮投入量差異較大，變化范圍為76—334 kg N·hm-2，氮肥是燕麥草氮輸入的主要來源，這與黑麥草相同。燕麥草地氮輸入最高和最低的地區(qū)分別為青海和寧夏。牧草氮的輸出量方面，燕麥草的牧草氮攜出量遠(yuǎn)低于黑麥草，各地區(qū)燕麥草氮攜出量分布在71—220 kg N·hm-2，云南和新疆分別是牧草攜出氮最多和最少的區(qū)域（圖3-a）。

2014年各地區(qū)單位面積燕麥草地磷輸入量和氮有相似的規(guī)律，青藏高原區(qū)輸入量較高。磷輸入量最高的地區(qū)為西藏，其輸入量為90 kg P·hm-2；輸入量最低的地區(qū)為寧夏，其輸入量為14 kg P·hm-2。牧草磷攜出量分布在8—26 kg P·hm-2（圖3-b）。

2.3 2014年中國各地區(qū)主要栽培草地氮磷利用率

2014年中國各地區(qū)苜蓿、黑麥草和燕麥草的氮磷利用率如表6。苜蓿氮利用率分布在22%—110%，江蘇的氮利用率最高，達(dá)到了110%，安徽、四川、湖北、重慶和天津的氮利用率也超過了90%。內(nèi)蒙古、吉林和西藏的氮利用率不足50%，其中西藏的氮利用率僅有22%，主要原因是這些地區(qū)的牧草產(chǎn)量較低。苜蓿的磷利用率低于氮，且不同地區(qū)間差異很大，利用率最高的為江蘇（128%），四川的磷利用率也超過了100%。磷利用率最低的地區(qū)是西藏，僅為8.0%。新疆、青海等西部地區(qū)的磷利用率不足30%。

a：黑麥草氮賬戶the N budget of ryegrass；b：黑麥草磷賬戶The P budget of ryegrass

a：燕麥草氮平衡賬戶the N budget of oat grass；b：燕麥草磷平衡賬戶the P budget of oat grass

2014年各地區(qū)黑麥草氮利用率遠(yuǎn)高于苜蓿，分布在60%—227%，重慶和四川分別是利用率最高和最低的地區(qū)。江西的黑麥草氮利用率超過了200%，江蘇、安徽、湖北、河南、湖南、貴州、廣西和西藏的氮利用率在100%—200%。黑麥草磷利用率同樣高于苜蓿，但區(qū)域間差異很大，分布在55%—410%，其中重慶的利用率達(dá)到了410%，江蘇和湖南的磷利用率也較高（＞200%），湖北、山東、廣西和福建的利用率分布在100%—200%。黑麥草磷利用率最低的為貴州（55%）。

2014年各地區(qū)燕麥草的氮利用率在苜蓿和黑麥草之間，分布在22%—180%，四川、湖北、重慶、云南和內(nèi)蒙古的氮利用率高于100%。西藏和新疆兩地的利用率較低，分別為22%和23%。燕麥草的磷利用率低于氮，分布在10%—119%。四川和內(nèi)蒙古兩地的利用率高于100%，西藏、新疆、陜西、山西、青海等西部地區(qū)的磷利用率不足30%。

表6 2014年中國各地區(qū)苜蓿、黑麥草和燕麥草氮磷利用率

2.4 2014年中國各地區(qū)主要栽培草地氮磷環(huán)境損失

2.4.1 苜蓿氮磷環(huán)境損失 西南地區(qū)和青藏高原區(qū)氮的環(huán)境損失量較高，其中，西藏的氮環(huán)境損失量最高（126 kg N·hm-2）。華北和長江中下游地區(qū)的損失量較少，以江蘇為例，該省氮的環(huán)境損失量僅為7.4 kg N·hm-2。在各損失項中，氨揮發(fā)是最主要部分，而通過侵蝕損失的氮很少，基本上不超過1.0 kg N·hm-2（圖4-a）。磷排放的區(qū)域分布規(guī)律與氮相似，同樣是西南地區(qū)高于其他地區(qū)。貴州的磷環(huán)境排放量遠(yuǎn)高于其他區(qū)域（18 kg P·hm-2），主要原因有兩方面，一是當(dāng)?shù)胤N植苜蓿時，磷肥的投入量較大，二是當(dāng)?shù)氐目λ固氐孛踩菀装l(fā)生侵蝕。各項磷的環(huán)境損失中，侵蝕是最主要的部分，其次是徑流，通過淋洗損失的養(yǎng)分最少（圖4-b）。

2.4.2 黑麥草氮磷環(huán)境損失 四川省氮環(huán)境損失量最高，為198 kg N·hm-2，重慶市的氮環(huán)境損失量最少，為31 kg N·hm-2。在各損失項中，氨揮發(fā)是最主要部分（圖5-a）。各地區(qū)磷的損失量變化范圍為0.72—24 kg P·hm-2，西南地區(qū)黑麥草磷的環(huán)境損失遠(yuǎn)高于其他地區(qū)，其原因與貴州地區(qū)苜蓿磷的環(huán)境損失項相同。在磷的各損失項中，侵蝕是最主要的部分（圖5-b）。

2.4.3 燕麥草氮磷環(huán)境損失 西部地區(qū)的氮環(huán)境損失量明顯高于其他區(qū)域，西藏、新疆和青海3省（自治區(qū)）的氮環(huán)境排放量超過100 kg N·hm-2，相比之下，四川和重慶等南部?。ㄖ陛犑校┑牡獡p失量較少，不足30 kg N·hm-2。此外，山西的氮環(huán)境排放量明顯高于周邊的其他省份，主要原因是山西的氮肥施用量明顯高于其他省份（圖6-a）。單位面積燕麥草磷損失規(guī)律與氮損失相似，均為西部地區(qū)高于其他區(qū)域。云南的磷環(huán)境排放量最高，超為5.0 kg P·hm-2。侵蝕是最主要的磷損失項（圖6-b）。

2.5 2014年中國地區(qū)主要栽培草地單位面積土壤氮磷累積量

2.5.1 苜蓿草地土壤氮磷累積量 2014年，除江蘇、安徽和四川外，其余地區(qū)苜蓿氮土壤累積量均為正值。西藏、青海、廣西、云南、貴州和遼寧的土壤累積量超過90 kg N·hm-2，陜西、內(nèi)蒙古、新疆、云南、寧夏、山西、甘肅、河北、黑龍江、遼寧、北京、湖南、河南、山東、江西、天津、重慶和湖北的土壤累積量分布在0—90 kg N·hm-2（圖7）。

圖4 2014年中國不同地區(qū)苜蓿氮磷環(huán)境排放

圖5 2014年中國不同地區(qū)黑麥草氮磷環(huán)境排放

全國26個有苜蓿分布地區(qū)中，24個地區(qū)的磷累積量為正值。西北地區(qū)苜蓿草地土壤磷累積量超過40 kg P·hm-2，此外，廣西和貴州兩地的磷累積量同樣超過40 kg P·hm-2。西北地區(qū)苜蓿草地土壤磷累積量過高的原因是通過施肥輸入土壤中的磷較多，而西藏、陜西、廣西和山西的磷累積量高于貴州是因為貴州通過收獲牧草輸出的磷較多。河北、黑龍江、山東、湖南、云南、江西、北京、安徽、河南、吉林、重慶、天津、遼寧和湖北等地的苜蓿土壤磷累積量分布在0—40 kg P·hm-2。江蘇和四川的苜蓿土壤磷累積量為負(fù)值，虧缺量分別為14和15 kg P·hm-2，主要原因是這兩個地區(qū)苜蓿肥料投入量不高，但收獲苜蓿攜出的磷較多（圖7）。

2.5.2 黑麥草草地土壤氮磷累積量 全國共有16個地區(qū)有黑麥草分布，僅四川、山東和福建3省的氮累積量為正值。陜西、云南、廣東、安徽、河南、廣西、西藏、江蘇、貴州、湖北、江西、重慶和湖南的黑麥草土壤氮累積量為負(fù)值，主要原因是通過收獲黑麥草攜出的氮較多，其中湖南、重慶和江西的土壤虧缺量超過200 kg N·hm-2（圖8）。

貴州、西藏、廣東、四川、陜西、云南、河南和江西的黑麥草土壤磷累積量為正值。湖南、重慶、江蘇、福建、廣西、湖北、山東和安徽的黑麥草土壤磷累積量為負(fù)值。其中，湖南、重慶和江蘇的虧缺量超過30 kg P·hm-2，主要原因是收獲牧草攜出了大量的磷（圖8）。

2.5.3 燕麥草地土壤氮磷累積量 燕麥草在西部和南部的12個地區(qū)有分布，其中西藏和新疆兩地燕麥草地土壤氮累積量超過70 kg N·hm-2，主要原因是當(dāng)?shù)赝ㄟ^施肥帶入土壤中的氮很高，遠(yuǎn)大于其他地區(qū)，山西、青海和陜西燕麥草地土壤的氮同樣呈盈余態(tài)，累積量分布在0—70 kg N·hm-2。寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、湖北、重慶、四川和云南的燕麥草土壤氮呈虧缺態(tài)（圖9）。

圖6 2014年中國不同地區(qū)燕麥草氮磷環(huán)境排放

圖7 2014年中國不同地區(qū)苜蓿草地土壤氮磷累積量

圖8 2014年中國不同地區(qū)黑麥草草地土壤氮磷累積量

同土壤氮累積相似，西藏、新疆、山西和青海的燕麥草地磷有較高的累積，累積量＞40 kg P·hm-2，造成土壤過多磷累積的原因為磷肥輸入過多。陜西、甘肅、重慶、寧夏、湖北和云南的土壤磷也呈盈余態(tài)，累積量在0—40 kg P·hm-2。內(nèi)蒙古和四川燕麥草地土壤磷略有虧缺（圖9）。

圖9 2014年中國不同地區(qū)燕麥草地土壤氮磷累積量

3 討論

3.1 中國栽培草地氮磷流動特征

本研究發(fā)現(xiàn)，除黑麥草草地土壤氮外，中國主要栽培草地土壤氮磷養(yǎng)分均有不同程度的累積。而黑麥草土壤氮虧缺的主要原因是黑麥草產(chǎn)量較高，通過收獲牧草從土壤中帶走了大量的養(yǎng)分。本文中牧草產(chǎn)量數(shù)據(jù)為2014年數(shù)據(jù)，當(dāng)年中國黑麥草平均產(chǎn)量為16 t·hm-2，湖南的黑麥草產(chǎn)量更是達(dá)到了27 t·hm-2（表6），這就導(dǎo)致在計算中2014年黑麥草攜出了大量的養(yǎng)分，使土壤的氮磷呈虧缺狀態(tài)?？偨Y(jié)已發(fā)表的文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)通過肥效和播種實驗獲得的黑麥草干草的平均產(chǎn)量為10 t·hm-2，遠(yuǎn)低于2014年中國草業(yè)統(tǒng)計中的產(chǎn)量（16 t·hm-2），按此產(chǎn)量標(biāo)準(zhǔn)來計算，中國的黑麥草草地土壤氮則與2.5.2中計算的結(jié)果相反，多數(shù)地區(qū)呈養(yǎng)分盈余態(tài)。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)不同區(qū)域氮磷流動特征差異很大。關(guān)于主要栽培牧草生長規(guī)律和營養(yǎng)需求規(guī)律的研究相對滯后，營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)主要參考大田作物的施肥技術(shù)及國外的營養(yǎng)調(diào)控技術(shù)，缺乏合理的技術(shù)規(guī)范[9]。加之中國以糧為綱的思想，人們對于牧草科學(xué)施肥的重要性認(rèn)識不足，農(nóng)民認(rèn)為牧草也是草，不需要管理，生產(chǎn)上采用盲目性的經(jīng)驗施肥比較普遍[9,29]。國家牧草產(chǎn)業(yè)體系的人員于2012年進(jìn)行的調(diào)研進(jìn)一步證實了上述的觀點，他們對全國主要苜蓿產(chǎn)區(qū)進(jìn)行了調(diào)研，其中有18個樣點不施氮肥，而另外7個樣點的氮肥施用量超過150 kg N·hm-2，不同地區(qū)磷肥的使用比例變化也很大，此外，施肥的樣點大多根據(jù)經(jīng)驗沿用大田作物的管理技術(shù)[9]。

由表6可知，部分地區(qū)的氮磷利用率超過100%，這意味著當(dāng)?shù)卦耘嗖莸氐耐寥赖滋幱谔澣睉B(tài)。但是當(dāng)考慮整個輪作系統(tǒng)時，土壤養(yǎng)分虧缺量或許比較小。以黑麥草為例，黑麥草主要分布在中國南方地區(qū)，與水稻輪作[18]。過高的施肥量會使水稻季土壤養(yǎng)分出現(xiàn)相當(dāng)?shù)睦鄯e，當(dāng)施氮量超過190 kg·hm-2時，稻田表觀盈余量超過130 kg·hm-2[30]。因而，部分地區(qū)栽培草地養(yǎng)分虧缺是否會造成生產(chǎn)的不可持續(xù)有待進(jìn)一步分析。本文中黑麥草施肥量超過300 kg N·hm-2，但黑麥草氮利用率依舊很高，原因可能是本研究未考慮前茬作物（水稻）生育期的養(yǎng)分盈余量。

3.2 中國栽培草地養(yǎng)分管理優(yōu)化策略

基于本研究結(jié)果，對于中國主要栽培牧草養(yǎng)分管理的優(yōu)化策略包括以下幾個方面：

首先，中國苜蓿和燕麥草生產(chǎn)中可以適當(dāng)?shù)臏p少氮磷肥料的使用，但是黑麥草生產(chǎn)中應(yīng)補施氮肥。全國苜蓿和燕麥草的土壤氮累積量分別為50和12 kg N·hm-2，磷累積量分別為46和33 kg P·hm-2。兩種草地土壤的氮磷略有盈余，但相比大田作物，盈余量不大。以中國華北平原小麥-玉米輪作體系為例，該種植模式下，土壤每年的氮和磷累積量分別為227 kg N·hm-2和53 kg P·hm-2[31]。黑麥草草地土壤氮呈虧缺態(tài)，虧缺量為73 kg N·hm-2，因而應(yīng)補施尿素150 kg·hm-2，施肥時期可以選擇每次刈割后。黑麥草草地土壤略有盈余，無需補充磷肥，但是在實際的管理中，應(yīng)考慮牧草的輪作方式。

其次，牧草養(yǎng)分流動的空間特征差異較大，需因地制宜的調(diào)控養(yǎng)分管理策略。苜蓿的主產(chǎn)區(qū)土壤的氮磷有部分盈余，當(dāng)?shù)貞?yīng)適當(dāng)減少氮磷肥料的施用量，而四川、江蘇等省份苜蓿草地土壤氮和磷有不同程度的虧缺，應(yīng)補施肥料。全國大部分黑麥草種植區(qū)的土壤氮虧缺嚴(yán)重，應(yīng)增施氮肥。黑麥草主產(chǎn)區(qū)（四川、貴州、云南和江西）的土壤磷基本平衡，無需進(jìn)行養(yǎng)分的調(diào)控。各地區(qū)燕麥草養(yǎng)分管理方面，很多氮投入不足的區(qū)域，土壤磷卻呈盈余態(tài)，燕麥草的肥料施用結(jié)構(gòu)不平衡，在實際生產(chǎn)中應(yīng)注意減施磷肥，或者將氮肥和家畜糞尿配合施用。

最后，氨揮發(fā)是氮肥損失的最主要途徑，可選擇有機肥做基肥，延長肥效，減少牧草生育后期氮肥的表施。部分降雨量高且土壤保水性較差的地區(qū)在實際生產(chǎn)中應(yīng)注意防止磷損失。很多區(qū)域的牧草種植體系，氨揮發(fā)損失量超過100 kg N·hm-2，有很大的減排空間，因而在氮肥的施用方式上，氨態(tài)氮肥要避免表施。侵蝕是磷損失的最主要途徑，由于磷在土壤中的移動性較弱，因此總體的損失量不太高，但是部分降雨量高且土壤保水性較差的地區(qū)仍有較大的損失量。

3.3 模型的不確定性

本研究利用NUFER模型，模擬了中國苜蓿、黑麥草和燕麥草地氮磷流動特征，但是由于模型的算法和參數(shù)獲取的缺陷，也存在一些不確定性。

牧草施肥量方面，由于農(nóng)民對牧草施肥管理的盲目性，獲取不同區(qū)域農(nóng)戶施肥數(shù)據(jù)的難度較大，本章所采用的施肥量數(shù)據(jù)，是通過專家咨詢和文獻(xiàn)搜集兩種方式協(xié)同獲取的。其中青藏高原區(qū)的情況特殊，由于歷史原因，重牧輕草的觀念在當(dāng)?shù)乇容^普遍[9]。當(dāng)?shù)卦耘嗖莸氐姆柿蟻碓炊酁樾笄菁S尿，草地的管理方式多為底肥施用牛羊糞38 t·hm-2，配施一定量的二銨，約150 kg·hm-2，后期追施少量尿素，約75 kg·hm-2（專家咨詢），本研究中青海、西藏苜蓿、黑麥草和燕麥草的施肥量均按上述的標(biāo)準(zhǔn)計算。

模型參數(shù)獲取方面，不同種類栽培草地養(yǎng)分排放因子由綜述文獻(xiàn)獲得。但是關(guān)于燕麥和黑麥草環(huán)境排放參數(shù)的報道很少，考慮到上述兩種作物與小麥等大田作物特性相似，且田間管理也與大田作物相差不大，故本研究中燕麥和黑麥草的排放參數(shù)沿用大田作物的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)論

（1）2014年，全國栽培苜蓿、黑麥草和燕麥草生產(chǎn)體系的氮輸入（輸出）量差異較大。生物固氮是苜蓿獲取氮素的重要途徑，田間管理需減少氮肥投入，燕麥和黑麥草主要通過化肥獲取所需養(yǎng)分，應(yīng)注重肥料施用；（2）2014年，3種栽培牧草氮的利用率均高于60%，磷的利用率相對較低；（3）2014年，不同區(qū)域苜蓿、黑麥草和燕麥草的氮磷利用率和環(huán)境排放量差異較大；（4）2014年，黑麥草生產(chǎn)氮呈虧缺態(tài)，需增施氮肥，其余栽培草地氮磷均有不同程度的盈余，應(yīng)控制肥料過多施用。

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（責(zé)任編輯 岳梅）

附錄一：栽培草地肥料施用量數(shù)據(jù)來源

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[S29] 劉經(jīng)榮, 張美良, 鄭群英, 石慶華, 王少先. 不同施N水平對黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng). 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2003, 25(6): 844-847.

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[S34] 李小坤, 魯劍巍, 魯君明, 陳防, 黃元仿. 磷肥用量對黑麥草產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響. 草業(yè)科學(xué), 2006, 23(10): 18-22.

[S35] 李小坤, 魯劍巍, 劉曉偉, 劉威, 潘福霞, 魏云霞. 配方施肥對一年生黑麥草產(chǎn)草量及品質(zhì)的影響. 草業(yè)科學(xué), 2011, 28(9): 1666-1670.

[S36] 劉曉偉, 楊娟, 李文西, 李小坤, 魯劍巍. 氮磷鉀肥施用對多花黑麥草越冬期生理指標(biāo)和產(chǎn)草量的影響. 草地學(xué)報, 2010, 18(4): 584-588.

[S37] 楊娟. 施肥對兩種輪作牧草的產(chǎn)量和品質(zhì)效果及其機理研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.

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[S39] 占麗平, 魯劍巍, 楊娟, 李文西, 李小坤, 劉曉偉. 施肥對黑麥草生長和產(chǎn)量的影響. 草業(yè)科學(xué), 2011, 28(2): 260-265.

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[S43] 陳國南, 尚以順. 幾個栽培因子對多花黑麥草貴草2號鮮草產(chǎn)量的影響. 種子, 2009, 28(5): 84-85.

[S44] 陳培燕, 左相兵, 尚以順, 趙熙貴, 陳國南. 特高黑麥草不同用種量及施肥處理的產(chǎn)量效果比較. 貴州畜牧獸醫(yī), 2006, 30(2): 6-7.

[S45] 陳志禎, 黃河齋, 周澤英, 何勝禮, 薛萬珍, 陳克慶, 羅國瓊. 不同施肥水平對稻田免耕黑麥草生長及產(chǎn)量的影響. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(4): 68-70.

[S46] 何靜, 李辰瓊, 陳瑞祥. 貴草1號多花黑麥草密度和施肥研究. 草業(yè)與畜牧, 2010(4): 9-10.

[S47] 皇甫江云, 劉貴林, 趙楠, 趙熙貴. 杰威多花黑麥草及其在貴州喀斯特山區(qū)的栽培管理及利用技術(shù). 四川草原, 2005(11): 61-62.

[S48] 尚以順, 舒健虹, 陳燕萍, 熊先勤, 趙熙貴. 不同施肥水平及播種量對一年生黑麥草A2003產(chǎn)草量的影響. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 36(5): 135-136, 146.

[S49] 田松軍, 何勝江, 雷荷仙, 付強, 何俊, 趙相勇. 不同施肥水平對冬閑田牧草產(chǎn)量的影響. 貴州畜牧獸醫(yī), 2006, 30(4): 3-5.

[S50] 王柏淵. 施肥和刈割對黔南區(qū)輪作多花黑麥草產(chǎn)草量及體外消化的研究[D]. 雅安: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.

[S51] 張明均, 張子琴. 多花黑麥草在貴州地區(qū)的栽培技術(shù). 農(nóng)技服務(wù), 2008, 25(4): 97-98.

[S52] 池銀花, 張愛華. 氮肥對禾本科牧草——黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 福建畜牧獸醫(yī), 2003, 25(6): 29-30.

[S53] 池銀花, 張愛華. 追施氮肥對多花黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 福建畜牧獸醫(yī), 2006, 28(2): 10-11.

[S54] 辛國榮, 楊中藝, 徐亞幸, 陳三有, 郭仁東. “黑麥草-水稻”草田輪作系統(tǒng)的研究Ⅴ.稻田冬種黑麥草的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培技術(shù). 草業(yè)學(xué)報, 2000, 9(2): 17-23.

[S55] WANG S P, WANG Y F, SCHNUG E, HANEKLAUS S, FLECKENSTEIN J. Effects of nitrogen and sulphur fertilization on oats yield, quality and digestibility and nitrogen and sulphur metabolism of sheep in the Inner Mongolia Steppes of China., 2002, 62(2): 195-202.

[S56] 蒲珉鍇. “紅試2號”燕麥新品系品比試驗及生產(chǎn)性能評價[D]. 雅安: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012.

[S57] 才讓吉, 王巧玲, 王貴珍, 劉麗, 花立民. 不同播量、氮磷肥互作對高寒牧區(qū)燕麥產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 中國草食動物科學(xué), 2015, 35(5): 30-33, 61.

[S58] 劉剛. 青藏高原飼用燕麥種質(zhì)資源評價與篩選[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2006.

[S59] 蒲小鵬. 氮肥對高寒地區(qū)燕麥草地生產(chǎn)性能及土壤酶活性的影響[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2005.

[S60] WU G L, WANG M R, GAO T, HU T M, DAVISON G. Effects of mowing utilization on forage yield and quality in five oat varieties in alpine area of the eastern Qinghai-Tibetan Plateau., 2010, 9(4): 461-466.

附錄二：栽培牧草養(yǎng)分含量數(shù)據(jù)來源

[SS1] 張麗娟. 根瘤菌、施肥等技術(shù)對紫花苜蓿生產(chǎn)性能的影響[D]. 太谷: 山西農(nóng)業(yè)大學(xué), 2005.

[SS2] 曲善民, 孫旭東, 杜廣明, 杜吉到, 鄭殿峰, 馮乃杰. 不同時期定量施肥對苜蓿生產(chǎn)性能的影響. 當(dāng)代畜牧, 2009(10): 50-52.

[SS3] 溫洋, 金繼運, 黃紹文, 左余寶, 李志杰. 不同磷水平對紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 土壤肥料, 2005(2): 21-24.

[SS4] 胡華鋒, 肖金帥, 郭孝, 介曉磊, 劉世亮, 化黨領(lǐng), 魯劍巍, 劉芳. 氮磷鉀肥配施對黃河灘區(qū)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2009(2): 178-180, 188.

[SS5] 劉繼先, 李偉. 平衡施肥對紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 南方農(nóng)業(yè), 2012, 6(5): 6-8.

[SS6] 張健. 三峽庫區(qū)牧草種植區(qū)劃及適生牧草栽培利用技術(shù)研究[D]. 重慶: 西南大學(xué), 2007.

[SS7] 范志東. 毛烏素沙地紫花苜蓿水肥耦合效應(yīng)的分析研究[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2012.

[SS8] 賈珺, 韓清芳, 周芳, 賈志寬, 王俊鵬, 楊保平. 氮磷配比對旱地紫花苜蓿產(chǎn)量構(gòu)成因子及營養(yǎng)成分的影響. 中國草地學(xué)報, 2009, 31(3): 77-82.

[SS9] 劉曉靜, 張進(jìn)霞, 李文卿, 范俊俊. 施肥及刈割對干旱地區(qū)紫花苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 中國沙漠, 2014, 34(6): 1516-1526.

[SS10] 馬孝慧, 阿不來提·阿不都熱依木, 孫宗玖, 趙清, 卡米力.氮磷、鉀、硫肥對苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)影響. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2005, 28(1): 18-21.

[SS11] 汪茜. 施肥對苜蓿低產(chǎn)田增產(chǎn)效應(yīng)研究[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2015.

[SS12] 王聰明. 高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紫花苜蓿施肥效應(yīng)研究[D]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011.

[SS13] 王永寧, 李躍進(jìn), 張曙光, 劉慧. 河套地區(qū)鹽堿地苜蓿施肥試驗初探. 北方農(nóng)業(yè)學(xué)報, 2016, 44(3): 18-22.

[SS14] 楊恒山, 曹敏建, 李春龍, 李鳳山. 苜蓿施用磷、鉀肥效應(yīng)的研究. 草業(yè)科學(xué), 2003, 20(11): 19-22.

[SS15]張進(jìn)霞. 氮磷調(diào)控對紫花苜蓿生產(chǎn)性能及其土壤養(yǎng)分特性的影響[D]. 蘭州: 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014.

[SS16] 張學(xué)洲, 蘭吉勇, 張薈薈, 張學(xué)灃, 張一弓, 王玉, 李學(xué)森. 不同施肥配比對多葉型紫花苜蓿產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的影響. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2016(4): 270-273.

[SS17] 趙云, 謝開云, 楊秀芳, 李向林. 氮磷鉀配比施肥對敖漢苜蓿產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 草業(yè)科學(xué), 2013, 30(5): 723-727.

[SS18] 李榮霞. 不同施肥水平對紫花苜蓿產(chǎn)量、營養(yǎng)吸收及土壤肥力的影響[D]. 烏魯木齊: 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué), 2007.

[SS19] 藺蕊. 北疆鹽堿地苜蓿施肥參數(shù)與高產(chǎn)施肥初步研究[D]. 烏魯木齊: 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué), 2004.

[SS20] LI W X, LU J W, CHEN F, LI X K. Effect of NPK application on yield, nutrients and water utilization under sudangrass and ryegrass rotation regime., 2010, 9(7): 1026-1034.

[SS21] 楊曾平, 聶軍, 廖育林, 周興, 謝堅, 魯艷紅, 紀(jì)雄輝, 吳家梅, 謝運河. 不同施肥量對稻田一年生黑麥草產(chǎn)量及氮磷鉀吸收的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2015, 31(30): 173-180.

[SS22] 曹景勤. 第四紀(jì)紅色粘土區(qū)氮磷肥交互作用對黑麥草產(chǎn)量和養(yǎng)分累積的影響. 土壤通報, 1995, 26(3): 120-121.

[SS23] 劉經(jīng)榮, 張美良, 鄭群英, 石慶華, 王少先. 不同施N水平對黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的效應(yīng). 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報, 2003, 25(6): 844-847.

[SS24] 方華舟. 施肥對黑麥草產(chǎn)量和質(zhì)量的影響. 中國農(nóng)村小康科技, 2007(8): 79-80, 41.

[SS25] 李文西. 蘇丹草—黑麥草輪作制中連續(xù)施肥對飼草生長與土壤肥力的影響[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2010.

[SS26] 李小坤, 李文西, 魯劍巍, 黃元仿, 劉光文. 施肥對黑麥草產(chǎn)量和氮磷鉀養(yǎng)分吸收的影響. 中國農(nóng)學(xué)通報, 2006, 22(7): 331-334.

[SS27] 李小坤, 魯劍巍, 魯君明, 陳防, 黃元仿. 磷肥用量對黑麥草產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響. 草業(yè)科學(xué), 2006, 23(10): 18-22.

[SS28] 李小坤, 魯劍巍, 劉曉偉, 劉威, 潘福霞, 魏云霞. 配方施肥對一年生黑麥草產(chǎn)草量及品質(zhì)的影響. 草業(yè)科學(xué), 2011, 28(9): 1666-1670.

[SS29] 楊娟. 施肥對兩種輪作牧草的產(chǎn)量和品質(zhì)效果及其機理研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.

[SS30] 申曉萍, 李仕堅, 朱梅芳, 樊露曉. 刈割次數(shù)對南方冬閑田種植黑麥草產(chǎn)量及品質(zhì)的影響. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(35): 17445-17446, 17461.

[SS31] 田松軍, 何勝江, 雷荷仙, 付強, 何俊, 趙相勇. 不同施肥水平對冬閑田牧草產(chǎn)量的影響. 貴州畜牧獸醫(yī), 2006, 30(4): 3-5.

[SS32] 王柏淵. 施肥和刈割對黔南區(qū)輪作多花黑麥草產(chǎn)草量及體外消化的研究[D]. 雅安: 四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2009.

[SS33] 張明均, 張子琴. 多花黑麥草在貴州地區(qū)的栽培技術(shù). 農(nóng)技服務(wù), 2008, 25(4): 97-98.

[SS34] 池銀花, 張愛華. 氮肥對禾本科牧草—黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 福建畜牧獸醫(yī), 2003, 25(6): 29-30.

[SS35] 池銀花, 張愛華. 追施氮肥對多花黑麥草產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 福建畜牧獸醫(yī), 2006, 28(2): 10-11.

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Spatial characteristics of Nitrogen and phosphorus Flow in cultivated grassland of China

WEI Zhibiao1,2, BAI Zhaohai2, MA Lin2, ZHANG Fusuo1

(1College of Resources and Environmental Sciences, China Agricultural University/Key Laboratory of Plant-Soil Interactions, Ministry of Education, Beijing 100193;2Center for Agricultural Resources Research, Institute of Genetics and Developmental Biology, Chinese Academy of Sciences/Hebei Key Laboratory of Water-Saving Agriculture/Key Laboratory of Agricultural Water Resources, Chinese Academy of Sciences, Shijiazhuang 050021)

【Objective】With the rapid development of animal husbandry in China and the increasing demand for forage, the adjustment of planting structure has become an inevitable trend. The objective of this study is to quantify the nitrogen (N) and phosphorus (P) spatial flow of cultivated forage, and to provide a scientific basis for increasing grassland productivity. 【Method】Taking alfalfa, ryegrass and oat grass as target forage species, the database of N and P input and output was established, the nutrient balance budgets, nutrient use efficiency and environmental emissions were quantified in cultivated grassland of China by using NUFER model. 【Result】 (1) In 2014, the total input (output) of N in alfalfa, ryegrass and oat grassland of China was 1 547, 236 and 67 Gg, respectively. The N input (output) of per unit area in alfalfa, ryegrass and oat grass grassland of China was 326, 427 and 217 kg N·hm-2, respectively. The total input (output) of P in alfalfa, ryegrass and oat grass grassland of China was 323, 44 and 16 Gg and the P input (output) of per unit area was 49, 18 and 35 kg P·hm-2, respectively. N fixation was the largest input item for alfalfa which accounted for 51% of the total N input into alfalfa grassland. N fertilizer was the largest input item for oat grass and ryegrass which accounted for 93% and 84% of the total N input into ryegrass and oat grass grassland, respectively. P fertilizer was the most important input of P in these kinds of forage. (2) In 2014, the nitrogen use efficiency (NUE) of alfalfa, ryegrass and oat grass grassland was 64%, 93% and 69%, respectively. The phosphorus use efficiency (PUE) was 28%, 77% and 34%, respectively. The NUE and pue varied greatly in different regions. (3) In 2014, the N loss of alfalfa, ryegrass and oat grass grassland per unit area was 23, 4.0 and 9.9 kg N·hm-2and the P loss of them was 2.6, 3.8 and 2.6 kg P·hm-2, respectively. The N and P loss of alfalfa and ryegrass grassland in Southwest China was higher than that in other regions. The N and P loss of oat grass grassland in Western China was higher than that in other regions. (4) In 2014, the N and P accumulation of cultivated grassland were positive except for N accumulation in ryegrass grassland. The accumulation rate of alfalfa grassland in Western China was higher than that in Eastern China. There was no regular regional change of N and P accumulation for ryegrass grassland. The N and P accumulation rate of oat grass grassland in Tibet Plateau was higher than that in other regions. 【Conclusion】In 2014, there was a large gap of N and P input (output) for alfalfa, ryegrass and oat grass grassland in different regions of China. N fixation was the major way for alfalfa to acquire N nutrition, so alfalfa grassland management should reduce the input of N fertilizer. Oat grass and ryegrass mainly get the required nutrients by chemical fertilizer, so it should pay attention to fertilizer application for oat grass and ryegrass grassland. The NUE of target forage species was higher than 60%, but PUE was relatively low. Ryegrass grassland was deficient in N, and it is necessary to apply more nitrogen fertilizer. other cultivated grasslands had surplus of N and P in varying degrees, so the excessive application of fertilizer should be controlled.

cultivated grassland; nitrogen; phosphorus; nutrient flow; nutrient use efficiency; soil nutrient accumulation

2017-07-31；

2017-09-29

國家重點研發(fā)計劃（2016YFD0800106，2016YFD0200105）、國家自然科學(xué)基金面上項目（31572210）、河北省杰出青年基金（D2017503023）、中國科學(xué)院百人計劃項目

魏志標(biāo)，E-mail：weizb1993@126.com。

馬林，E-mail：malin1979@sjziam.ac.cn