探索保证作物产量、提高肥料利用率和减少面源污染相协调的农业可持续发展道路,是保障国家粮食安全和生态环境安全的迫切要求。优化施肥管理不仅可以保证产量、增加收益,同时可以实现肥料增效和保护环境的目的。不同施肥管理对作物产量及生态环境有重要的影响,为了了解不同施肥管理对作物的施肥效果及面源环境污染的作用机制,进一步明确不同施肥管理对氨挥发、氮、磷径流和淋溶流失、土壤-作物系统氮素平衡等面源污染的影响,在东北黑土玉米连作体系下,通过1年(2014)室外氨挥发模拟试验及室内培养试验、2年(2013-2014)的室外自然降雨条件下土槽模拟试验、6年(2004-2009)田间定位试验研究了6种不同施肥模式即不施肥(CK)、农民习惯施肥(F)、测土配方施肥(S)、秸秆还田施肥(R)、有机肥化肥混施(M)及新型肥料控释肥料(C)对玉米产量、肥料利用率和面源污染的影响规律;并利用生命周期模型评价不同施肥模式对环境污染的总体影响,以期寻找并建立以稳产、增效、环境友好为目的的优化施肥模式,为解决东北地区黑土地玉米生产上的面源污染风险问题提供理论依据。结果如下:1.2014年室外监测模拟不同施肥管理对氨挥发影响的研究结果表明:在相同气候及土壤条件下,施肥量相同时,农民习惯处理氨挥发累积量最高,达到26.1 kg N/hm~2。秸秆还田处理和控释肥处理的氨挥发累积量基本持平,分别为24.24 kg N/hm~2和23.88 kg N/hm~2,与农民习惯相比分别降低了7.1%和8.5%。有机肥处理氨挥发总量为21.7 kg N/hm~2,比农民习惯降低了16.9%,CK处理不含有氮肥,挥发量最少为8.48 kg N/hm~2。通过室内培养试验证明了土壤湿度及环境温度对氨挥发影响显著;当环境温度较低土壤湿度不高时,缓控释肥施肥管理可显著降低氨挥发量。与农民习惯相比,秸秆还田施肥、控释肥及有机肥处理都可保证作物产量并减少进入环境中氨挥发量。2.丰水年(2013)室外监测模拟不同施肥管理对氮、磷流失影响研究结果表明:施肥处理较不施肥处理可以降低6%-10%的径流产沙量;泥沙中携带的氮流失总量是径流水体中流失总量的7倍,泥沙携带磷流失总量是径流水体的16倍。不同施肥管理在整个生育期泥沙、径流水及淋溶水向水体迁移的氮总负荷量顺序为农民习惯>有机肥化肥混施>秸秆还田施肥>测土配方施肥,他们的氮总流失负荷分别为:18.27 kg/hm~2,15.79 kg/hm~2,15.13 kg/hm~2和14.24 kg/hm~2;肥料流失率分别为2.64%,1.61%,1.60%和1.16%。不同施肥管理的磷流失总负荷量顺序为有机肥化肥混施>不施肥>农民习惯>测土配方施肥>秸秆还田施肥,他们的磷总流失负荷分别为:3.61 kg/hm~2,3.21 kg/hm~2,3.17 kg/hm~2,2.94 kg/hm~2和2.70 kg/hm~2;水土流失是造成磷流失的最主要原因。各施肥管理的径流、淋溶水样中氮、磷浓度均超过地表水Ⅳ级标准。溶解态氮(DN)都是氮素地表径流、淋溶损失的主要形态;磷主要以颗粒物形式存在。在丰水年测土配方施肥管理可保证产量的同时,降低氮磷流失,提高肥料利用率。3.干旱年(2014)室外监测模拟不同施肥模式对氮、磷流失影响的研究结果表明:在干旱年在整个生育期因降雨量少故无水土流失现象,不同施肥管理通过径流及淋溶水向水体迁移的氮总负荷量顺序为农民习惯>秸秆还田施肥>有机肥化肥混施>缓控释肥,他们的氮总流失负荷分别为:3.46 kg/hm~2,3.29 kg/hm~2,2.85 kg/hm~2和2.21 kg/hm~2;肥料流失率分别为0.97%,0.90%,0.71%和0.45%。不同施肥管理的总磷流失负荷的顺序为秸秆还田施肥>有机肥化肥混施>农民习惯>缓控释肥>不施肥,他们的磷总流失负荷分别为:51.45 g/hm~2,33.87 g/hm~2,33.57 g/hm~2,25.83g/hm~2和9.47 g/hm~2;与丰水年份相比,各施肥管理的氮磷流失负荷均明显减少,主要原因是没有出现水土流失现象。各施肥管理径流淋溶氮磷浓度均超标,氮素形态主要以溶解态氮流失为主约占总氮的80-90%,其中尤以有机氮和硝态氮为主要成分;磷素形态主要以颗粒态磷流失为主,在可溶性磷中无机磷为主要成分,约占总磷的10-30%。在干旱年缓控施肥管理可保证产量的同时,降低氮、磷流失,显著提高肥料利用率。4.东北黑土区玉米连作体系中连续6年田间试验中,不同施肥管理对作物产量、氮吸收量、土壤中硝态氮累积及土壤作物系统氮平衡的研究结果表明与农民习惯相比,测土减氮施肥管理氮肥利用率提高37.9%,平均年降低土壤中硝态氮累积量16.2 kg/hm~2,6年共减少土壤无机氮残留19.6%,降低氮损失47.4%,减少氮盈余43.4%;减氮并施用缓控释肥模式氮肥利用率提高了50%以上,年均降低土壤中硝态氮累积27.2 kg/hm~2,6年共减少土壤无机氮残留32.8%,降低氮损失75.3%,减少氮盈余69.3%.减氮施肥管理和缓控释肥管理均对作物产量没有明显影响。5.氮损失估算模型和生命周期分析法对在东北黑土区玉米连作体系中连续6年田间试验中不同施肥管理评价结果表明在氮损失估算模型中,优化施肥管理与农民习惯施肥管理相比可降低降低氨挥发、氧化亚氮释放、氮淋溶和氮径流17.6%,33.7%,44.4%和37.7%。优化减氮施肥管理在连续6年中总氮损失降低了220.4kg/hm~2。每生产1吨玉米,优化施肥管理与农民习惯施肥管理相比分别降低能源消耗、温室效应、富营养化及酸化潜力26.2%,22.8%,32.6%和30.2%。因此优化施肥管理即可保证产量,同时可以降低对环境的影响,是一种绿色环保型施肥管理模式。