本研究是美国国家自然科学基金(NSF)“用养分循环指标测定农业生态系统可持续性”项目(Grant DEB-9303261)的延续,是农业部1996年应用基础研究项目“太湖地区农业面源污染防治对策”的主要内容。文章采用宏观(调查数据与统计数据)和微观相结合的研究方法,从省域、流域、县域、乡域等不同尺度来研究江苏太湖地区氮肥施用与产量、氮肥利用率及氮肥环境损失的关系,对太湖地区稻田生态系统的NPK肥水平的合理性进行了评价,并结合田间试验的分析结果,探讨了生态经济施氮量,提出了太湖地区氮素可持续管理的建议。主要内容与结论如下: 1、水稻施氮量与产量及养分吸收利用田间试验结果表明,在氮素肥料用量不同,其它条件相同的情况下,随着施氮量的增加,氮肥的报酬递减、氮素的“奢侈吸收”现象明显:水稻产量随着施氮量的增加而增加,但增加的绝对量越来越小,平均产量、边际产量、生产弹性系数、投入产出比均随着施氮量的增加而下降,小麦情况和水稻大同小异;随着施氮量的增加,水稻和小麦籽粒氮肥当季利用率均表现为先增后降,秸秆氮素利用率基本上随着施氮量的增加而增加。根据传统经济学和环境经济学求出的稻麦适宜生态、经济施氮量分别为281.9和336.3kg/ha。 2、调查和田间试验结果表明:氮素养分向土壤的过量投入,在造成土壤氮素养分逐渐积累的同时,向水体的迁移量也随着施氮量的增加而加大;和常规灌溉相比,相同施氮处理(264.75 kg/ha)采用节水灌溉时可增产稻谷4.1%,提高氮肥当季利用率3%、减少氮素渗漏量47.98%,表明节水灌溉有明显的生态和经济效益。 3、江苏太湖地区水体污染、太湖富营养化的污染源是农田、畜禽粪尿、生活污水、人粪尿、精养鱼塘及工业废水。1997江苏太湖地区耕地向水体的氮素迁移量为15787吨。人畜粪尿、生活污水、精养鱼塘对水体的污染以磷为主、氮污染、CODcr污染位居其后。1997年畜禽粪尿中的CODcr、总磷、总氮进入水体总量分别为16820、7241、10455吨;生活污水分别为89385、2239、8939吨;人粪尿分别为74551、1969、11498吨;精养鱼塘分别为2758.5、407.3、3739.7吨。农田、畜禽粪尿、生活污水、人粪尿、精养鱼塘及工业废水对水体氮污染份额分别为24%、16%、14%、18%、6%和22%。种植业、畜牧业和水产业向水体迁移的污染物已经成了水体污染及太湖富营养化的重要原因,种植业、畜牧业、水产业向水体迁移的氮素占江苏太湖地区水体氮素污染份额的46%。 4、江苏省太湖地区养分平衡与土壤养分含量变化的对比分析表明,该地区氮磷钾肥投入结构失调,氮肥过多,钾肥严重不足,磷肥在平衡点处波动,以养分平衡为依据,该地区氮肥用量应削减17%、钾肥和磷肥用量应增加70%和2%,N:P205:K20结构为1:0.23:0.47。从1990到1997年江苏太湖地区、无锡市、常州市氮素共赢余650.1、558.9、741.3kg/ha,年均量分别为81.26、69.87、92.66 kg/ha;太湖地区、常州市共亏缺磷素分别为12.15 kg/ha和90.49 kg/ha,无锡市共盈余66.19kg/ha,年均量分别为1.52、11.31、8.27kg/ha;江苏太湖地区、无锡市、常州市共亏缺钾素分别为658.7、547.5、769.7kg/ha,年均量分别为82.34、68.46、96.21 kg/ha。1995-1998四年间吴县市土壤共盈余氮磷素、亏缺钾素分别为423.6、22.1、197.5kg/ha,年均量分别为105.9、5.5、49.4 kg/ha。1995-1998