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第1章 总论1

1.1 引言1

1.2 无机肥料增效机理2

1.2.1 氮肥损失阻控与高效利用机理2

1.2.2 磷肥增效的化学／生物学调控机理4

1.3 有机肥料促效机制5

1.3.1 畜禽有机肥氮磷生物转化与促效机制5

1.3.2 秸秆还田碳氮互作提高化肥利用率机制7

1.4 养分协同优化方法8

1.4.1 农田养分协同优化原理与方法8

1.4.2 肥料养分持续高效利用途径及模式11

1.5 重要结论与创新14

1.6 未来研究15

参考文献16

第2章 氮肥损失阻控与高效利用机理19

2.1 根区施肥氮素高效利用机理19

2.1.1 根区施肥的概念及原理19

2.1.2 根区高浓度养分促进作物生长机理21

2.1.3 局部土体养分供应促进作物生长机理23

2.1.4 根区养分供应减少养分损失机理26

2.2 缓控释氮肥创制与高效利用机理30

2.2.1 缓控释氮肥的发展趋势30

2.2.2 基于功能性材料的缓控释氮肥创制33

2.2.3 生化抑制剂型缓释氮肥创制55

2.2.4 缓控释肥促进作物养分高效利用机理78

2.3 基于肥际-根际协调的根区施肥原理85

2.3.1 根区施肥肥际养分扩散与损失特征85

2.3.2 作物对不同施肥方式和施肥位点的响应88

2.3.3 肥际-根际协调的根区施肥技术优化90

2.4 氮肥持续高效利用的限制因素与调控途径91

2.4.1 氮肥持续高效利用的限制因素91

2.4.2 氮肥持续高效利用的调控途径93

参考文献94

第3章 磷肥增效的化学／生物学调控机理97

3.1 典型土壤磷素累积状况与释放潜力98

3.1.1 我国土壤速效磷状况98

3.1.2 磷肥施入土壤后的累积99

3.1.3 典型土壤磷的培肥阈值与淋溶阈值108

3.2 土壤微生物提高磷肥利用率机理110

3.2.1 田间条件下菌根真菌对磷的活化利用机理110

3.2.2 解磷微生物对土壤磷的活化利用效果122

3.3 作物高效利用土壤磷的生物学机理127

3.3.1 水稻高效利用土壤磷的生物学机理127

3.3.2 玉米高效利用土壤磷的生物学机理130

3.3.3 小麦高效利用土壤磷的生物学机理152

3.4 磷肥持续高效利用的限制因素与调控途径156

3.4.1 磷肥高效利用的限制因素156

3.4.2 提高磷肥高效利用的调控途径157

参考文献168

第4章 畜禽有机肥氮磷生物转化与促效机制174

4.1 畜禽有机肥施用下化肥的减施潜力174

4.1.1 东北春玉米单作体系化肥减施潜力174

4.1.2 华北小麦-玉米轮作体系化肥减施潜力176

4.1.3 长江中下游小麦-水稻轮作体系化肥减施潜力177

4.1.4 长江中下游双季稻连作体系化肥减施潜力183

4.2 畜禽有机肥氮磷转化的微生物学机理192

4.2.1 畜禽有机肥施用下土壤酶活性变化192

4.2.2 畜禽有机肥施用下土壤微生物群落结构197

4.2.3 畜禽有机肥碳转化微生物过程及分子机理204

4.2.4 畜禽有机肥氮转化微生物过程及分子机理211

4.2.5 畜禽有机肥磷转化微生物过程及分了机理218

4.3 畜禽有机肥施用下土壤团聚体微生物学特征227

4.3.1 土壤团聚体有机碳、氮分布227

4.3.2 土壤团聚体酶活性变化230

4.3.3 土壤团聚体微生物群落结构234

4.3.4 土壤团聚体氨氧化微生物分异特征244

4.3.5 土壤团聚体纤维素分解酶基因多样性257

参考文献263

第5章 秸秆还田碳氮互作提高化肥利用率机制270

5.1 秸秆还田对农田土壤养分库容的影响270

5.1.1 秸秆还田对农田土壤有机碳库容的影响270

5.1.2 秸秆还田对农田土壤氮素库容的影响280

5.1.3 秸秆还田对农田土壤磷素库容的影响283

5.1.4 秸秆还田对农田土壤钾素库容的影响286

5.2 秸秆降解过程中养分释放微生物学机理288

5.2.1 秸秆降解过程中有机组分的变化288

5.2.2 秸秆降解过程中的养分释放规律292

5.2.3 秸秆降解中土壤酶活性变化294

5.2.4 秸秆降解中土壤微生物群落结构变化295

5.2.5 秸秆还田碳氮互作的微生物学机理297

5.3 秸秆还田对碳氮微生物固持-释放的影响308

5.3.1 秸秆还田下土壤微生物碳氮固持／释放特征308

5.3.2 秸秆还田对作物氮素供应的影响312

5.3.3 土壤肥力和氮素调控对微生物量碳氮固持与释放的影响314

5.4 秸秆还田碳氮互作提高氮素利用率的途径317

5.4.1 东北春玉米单作体系碳氮互作调控途径317

5.4.2 华北小麦-玉米轮作体系碳氮互作调控途径317

5.4.3 长江中下游小麦-水稻轮作体系碳氮互作调控途径319

5.4.4 长江中下游双季稻连作体系碳氮互作调控途径321

参考文献323

第6章 农田养分协同优化原理与方法325

6.1 水稻基于产量反应和农学效率的养分推荐方法325

6.1.1 水稻养分推荐原理与研究方法325

6.1.2 水稻养分吸收特征参数328

6.1.3 水稻养分推荐模型342

6.1.4 水稻养分专家系统评价356

6.2 玉米基于产量反应和农学效率的养分推荐方法361

6.2.1 玉米养分推荐原理与研究方法361

6.2.2 玉米养分吸收特征参数362

6.2.3 玉米养分推荐模型373

6.2.4 玉米养分专家系统评价385

6.3 小麦基于产量反应和农学效率的养分推荐方法396

6.3.1 小麦养分推荐原理与研究方法396

6.3.2 小麦养分吸收特征参数396

6.3.3 小麦养分推荐模型402

6.3.4 小麦养分专家系统评价412

6.4 区域尺度养分系统优化原理与方法417

6.4.1 区域尺度水稻养分推荐418

6.4.2 区域尺度玉米养分推荐419

6.4.3 区域尺度小麦养分推荐421

参考文献423

第7章 肥料养分持续高效利用途径及模式432

7.1 典型农区土壤养分限制因素432

7.1.1 全国土壤氮的时空变化432

7.1.2 全国土壤有效磷的时空变化455

7.1.3 全国土壤速效钾的时空变化461

7.2 肥料养分高效利用技术集成470

7.2.1 东北春玉米单作体系肥料高效利用技术集成470

7.2.2 华北小麦-玉米轮作体系肥料高效利用技术集成477

7.2.3 长江中下游小麦-水稻轮作体系肥料高效利用技术集成480

7.2.4 长江中下游双季稻轮作体系肥料高效利用技术集成495

7.3 肥料养分持续高效利用途径及技术500

7.3.1 提高化肥利用率的途径500

7.3.2 提高化肥利用率的关键技术501

7.4 肥料养分持续高效利用模式503

7.5 技术示范效果511

7.5.1 根区施氮／缓控释肥示范511

7.5.2 磷高效调控示范511

7.5.3 氮肥有机替代示范511

7.5.4 秸秆还田调氮示范512

7.5.5 养分专家系统推荐施肥示范512

7.5.6 集成技术示范513

参考文献513