本書明確了我國主要農田土壤類型氮素轉化特征和保持機理，闡明了主要作物高效利用氮素潛力及其生物學機制，揭示了典型農田肥料氮損失規律及影響機制，提出了作物氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律的原理和方法，構建了氮肥綠色增產增效綜合調控途徑與區域調控模式。
國家重點研發計劃項目：肥料氮素遷移轉化過程與損失阻控機制，首席科學家
2.國際重大合作國際項目：基于關鍵帶科學的城郊土壤-植物-大氣系統物質傳輸機制
3.國家杰出青年科學基金項目：氮素循環
4.科技支撐計劃項目：農業生態系統固碳減排技術研發集成與示范
目錄
第1章緒論1
1.1 撰寫背景與意義 1
1.2 主要內容與篇章布局 2
1.3 重要進展與結論 4
第2章主要農田土壤肥料氮轉化特征與保氮機理 6
2.1 我國主要農田土壤氮轉化特征及其與氮肥利用和損失的關系 6
2.1.1 稻田土壤氮轉化的區域特征及其與肥料氮利用和損失的關系 6
2.1.2 長期培肥措施對旱地土壤氮轉化的影響及保氮增產原理 9
2.2 我國主要農田土壤氨揮發潛力、影響因素及減排措施 14
2.2.1 稻田氨揮發潛力及影響因素 15
2.2.2 旱地氨揮發潛力及影響因素 19
2.3 稻田、旱地反硝化潛力及影響因素 21
2.3.1 稻田反硝化潛力及影響因素 22
2.3.2 旱地反硝化潛力及影響因素 28
2.4 結論與展望 35
第3章主要農田土壤氮轉化微生物區系組成和調控機制 36
3.1 我國典型稻田和旱地土壤的微生物區系 36
3.1.1 我國典型稻田土壤的微生物區系組成 36
3.1.2 我國幾種典型旱地土壤的微生物區系組成特征 38
3.2 稻田土壤.植物.微生物互作過程中肥料氮素的轉化機制 41
3.2.1 15N同位素標記技術研究肥料氮素在土壤.植物.微生物系統中的轉化過程 41
3.2.2 13CO2連續標記研究土壤.植物.微生物互作過程中的氮素轉化機制 42
3.2.3 田間調控措施對土壤.植物.微生物互作過程中肥料氮素轉化的影響 45
3.3 根區土壤氮素的微生物同化及過渡氮庫調控作用機制 46
3.3.1 肥料氮素在耕層土壤中殘留的年際動態 47
3.3.2 秸稈調控肥料氮素的微生物轉化過程 49
3.4 根區氮素微生物周轉的影響因素及調控機制 54
3.4.1 肥料穩定劑對根區氮素周轉的影響及調控 55
3.4.2 生物炭與肥料穩定劑配施對根區氮素周轉的影響及調控 60
3.5 結論與展望 63
第4章作物氮高效基因型減氮增效潛力及其生物學機制 64
4.1 玉米氮高效基因型減氮增效潛力及其生物學機制 64
4.1.1 玉米氮高效基因型減氮增效潛力 64
4.1.2 玉米氮高效基因型減氮增效的生物學機制 65
4.1.3 玉米氮高效基因型葉片氮轉移分子調控機制 67
4.1.4 銨硝混合供應氮素促進玉米增產增效生理機制 75
4.1.5 有機無機配施促進玉米增產增效生物學機制 78
4.2 水稻氮高效基因型減氮增效潛力及其生物學機制 80
4.2.1 水稻氮高效基因型減氮增效潛力 80
4.2.2 水稻苗期氮素高效吸收的生物學機制 81
4.3 小麥氮高效基因型減氮增效潛力及其生物學機制 86
4.3.1 小麥氮高效基因型減氮增效潛力 87
4.3.2 小麥氮高效基因型減氮增效的生物學機制 90
4.4 油菜氮高效基因型減氮增效潛力及其生物學機制 95
4.4.1 油菜氮高效基因型減氮增效潛力 95
4.4.2 油菜氮高效基因型響應不同氮源的基因型差異 97
4.4.3 油菜氮高效基因型氮素高效吸收的生物學機制 98
4.4.4 油菜氮高效基因型硝酸鹽短途分配的優化機制及其減氮增效潛力 100
4.4.5 油菜氮高效基因型硝酸鹽長途轉運的優化機制及其減氮增效潛力 100
4.4.6 油菜氮高效基因型有機氮再利用的優化機制及其減氮增效潛力 104
4.5 結論與展望 107
第5章稻田肥料氮去向、損失規律及調控 108
5.1 黑龍江寒區單季稻田肥料氮去向、損失規律與調控 109
5.1.1 試驗觀測 109
5.1.2 施氮量對水稻產量的影響 109
5.1.3 氮肥利用率110
5.1.4 肥料 15N利用率、土壤殘留與總損失 111
5.1.5 肥料氮主要損失過程的發生規律112
5.1.6 氮素收支特征114
5.1.7 氮肥高效利用與損失阻控的有效途徑115
5.2 江蘇晚稻單季稻田肥料氮去向、損失規律與調控 119
5.2.1 試驗觀測119
5.2.2 施氮量對水稻產量的影響 120
5.2.3 氮肥利用率 122
5.2.4 肥料 15N利用率、土壤殘留與總損失 122
5.2.5 肥料氮主要損失過程的發生規律 123
5.2.6 氮素收支特征 126
5.2.7 氮肥高效利用與損失阻控的有效途徑 128
5.3 湖南雙季稻田肥料氮去向、損失規律與調控 132
5.3.1 試驗觀測 132
5.3.2 施氮量對水稻產量的影響 133
5.3.3 氮肥利用率 134
5.3.4 肥料 15N利用率、土壤殘留與總損失 135
5.3.5 肥料氮主要損失過程的發生規律 137
5.3.6 氮素收支特征 142
5.3.7 氮肥高效利用與損失阻控的有效途徑 143
5.4 稻田氮素利用與損失的區域差異 145
5.4.1 施氮增產效果比較 145
5.4.2 氮肥表觀利用率和表觀稻谷生理效率比較 146
5.4.3 氮素收支特征與主要損失途徑比較 146
5.4.4 稻田氮素利用與損失區域差異的原因探討 147
5.5 結論與展望 151
第6章旱地肥料氮去向、損失規律及調控 153
6.1 東北玉米肥料氮去向、損失過程與調控 153
6.1.1 氮素來源、去向及收支特征 154
6.1.2 肥料氮的主要損失過程 158
6.1.3 東北黑土氮肥高效利用與調控途徑 160
6.2 華北小麥—玉米種植系統肥料氮去向、損失過程與調控 162
6.2.1 氮素來源、去向及收支特征 162
6.2.2 肥料氮的主要損失過程 165
6.2.3 華北冬小麥—夏玉米輪作氮肥高效利用與調控途徑 168
6.3 西北小麥肥料氮去向、損失過程與調控 170
6.3.1 氮素來源、去向及收支特征 171
6.3.2 肥料氮的主要損失過程 173
6.3.3 西北旱地小麥氮肥高效利用與調控途徑 176
6.4 西南小麥—玉米種植系統肥料氮去向、損失過程與調控 178
6.4.1 氮素來源、去向的定量評價 179
6.4.2 肥料氮的主要損失過程 182
6.4.3 紫色土旱地農田氮肥高效利用與調控途徑 184
6.5 結論與展望 186
第7章果園/菜地肥料氮去向、損失規律及調控 188
7.1 露地蔬菜肥料氮去向、損失規律及調控 188
7.1.1 氮收支狀況及肥料氮去向 189
7.1.2 肥料氮的主要損失過程 192
7.1.3 氮肥高效利用與調控 195
7.2 設施菜地肥料氮去向、損失規律及調控 197
7.2.1 氮收支狀況及肥料氮去向 197
7.2.2 肥料氮的主要損失過程 199
7.2.3 氮肥高效利用與調控 202
7.3 黃土高原蘋果園肥料氮去向、損失規律及調控 209
7.3.1 氮收支狀況及肥料氮去向 209
7.3.2 肥料氮的主要損失過程 212
7.3.3 氮肥高效利用與調控 217
7.4 華北葡萄園肥料氮去向、損失規律及調控 218
7.4.1 氮收支狀況及肥料氮去向 218
7.4.2 肥料氮的主要損失過程 222
7.4.3 氮肥高效利用與調控 224
7.5 長江中上游柑橘園肥料氮去向、損失規律及調控 226
7.5.1 氮收支狀況及肥料氮去向 226
7.5.2 肥料氮的主要損失過程 232
7.5.3 氮肥高效利用與調控 233
7.6 太湖果園肥料氮去向、損失規律及調控 234
7.6.1 氮收支狀況及肥料氮去向 234
7.6.2 肥料氮的主要損失過程 235
7.6.3 氮肥高效利用與調控 237
7.7 結論與展望 239
第8章作物氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 240
8.1 西北水稻氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 240
8.1.1 西北水稻氮素管理存在的問題 240
8.1.2 西北水稻氮素需求規律 240
8.1.3 西北水稻植株氮素診斷技術 240
8.1.4 西北水稻土壤氮素供應特征 241
8.1.5 西北水稻氮素匹配技術 242
8.2 華東水稻氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 245
8.2.1 華東水稻氮素管理存在的問題 245
8.2.2 華東水稻氮素需求規律 245
8.2.3 華東水稻植株氮素診斷技術 248
8.2.4 華東水稻土壤氮素供應特征 250
8.2.5 華東水稻氮素匹配技術 252
8.3 華東小麥氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 255
8.3.1 華東小麥氮素管理存在的問題 255
8.3.2 華東小麥氮素需求規律 255
8.3.3 華東小麥植株氮素診斷技術 259
8.3.4 華東小麥土壤氮素供應特征 262
8.3.5 華東小麥氮素匹配技術 263
8.4 華北小麥氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 265
8.4.1 華北小麥氮素管理存在的問題 265
8.4.2 華北小麥氮素需求規律 266
8.4.3 華北小麥植株氮素診斷技術 273
8.4.4 華北小麥土壤氮素供應特征 275
8.4.5 華北小麥氮素匹配技術 276
8.5 華北玉米氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 279
8.5.1 華北玉米氮素管理存在的問題 279
8.5.2 華北玉米氮素需求規律 279
8.5.3 華北玉米植株氮素診斷技術 285
8.5.4 華北玉米土壤氮素供應特征 289
8.5.5 華北玉米氮素匹配技術 291
8.6 華北棉花氮素需求與土壤、肥料供氮時空匹配規律 294
8.6.1 華北棉花氮素管理存在的問題 294
8.6.2 華北棉花氮素需求規律 294
8.6.3 華北棉花植株氮素診斷技術 298
8.6.4 華北棉花土壤氮素供應特征 300
8.6.5 華北棉花氮素匹配技術 303
8.7 結論與展望 305
第9章主要生態區農作體系氮肥綠色增產增效的綜合調控途徑 306
9.1 我國主要生態區農作體系氮肥綠色增產增效潛力 306
9.1.1 氮肥綠色增產增效的關鍵限制因子解析 306
9.1.2 氮肥綠色增產增效潛力與區域特征 309
9.2 氮肥綠色增產增效綜合調控原理與途徑 313
9.3 我國主要生態區農作體系氮肥綠色增產增效綜合調控途徑的建立與應用 314
9.3.1 華北平原小麥—玉米系統氮肥綠色增產增效綜合調控 314
9.3.2 東北黑土區春玉米氮肥綠色增產增效綜合調控 321
9.3.3 長江流域水稻—油菜輪作氮肥綠色增產增效調控途徑 329
9.3.4 新疆滴灌棉花氮肥綠色增產增效綜合調控 349
9.4 結論與展望 365
參考文獻367
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