（一）氮素循环
高车分场农业生态系统氮素循环模型见图6-3，由图可见，在农业生态系统物质循环过程中，肥料无疑是补充氮素的主要方式。通过肥料输入土壤库分室的氮素为216，805kg，占氮素总输入量的96%，其中，化肥氮素占肥料总量的91%，而施入各种饼肥、人粪尿、家畜粪便等有机肥料氮素只占9%，肥料氮素中有53，327kg因挥发而损失。农田水系统氮素主要来源于降雨和灌溉水，降雨输入氮1847kg，灌溉水输入氮384kg。土壤渗漏水和地面径流是农田水系统氮素输出的主要途径，渗漏水输出氮1102kg，地表水输出氮247kg。仅就农田水系统而言，氮素输入大于输出，盈余882kg。每年作物库分室从土壤库分室吸收的氮素为142，700kg，这是由当年施用的化肥以土壤速效氮和碱解氮形式提供的。作物枯枝落叶为土壤库分室提供氮素3413kg，而作物根茎所含氮素因没有列入作物输出氮部分，且保留在土壤库分室中，故枯枝落叶归还中不计根茎含量。每年进入土壤库分室的各种作物种子所含氮素为3.477kg。作物库分室作物收获物中氮素的分配途径有：农产品中一部分以统购、议购出售，向社会输送的氮素为68，280kg；一部分用作人群消费，输出的氮素为30.405kg，占收获物中氮素的19.7%；一部分作为饲料供牲畜消费，所含氮素为23，957kg，占收获物中氮素的15.5%。农副产品中只有少部分供牲畜作饲料或弃之不用。据我们对典型农户的调查，由于当地缺少薪炭林、用柴林和其他燃料，故绝大部分秸秆用作燃料烧掉，没有稻草出售，仅少量秸秆还田。除去自然损耗量（按5%计），烧掉秸秆的氮量为24，699kg，占收获物氮素16%。还有豆科作物和绿肥输入系统的固氮量为11,531kg。高车分场的牲畜库分室有耕牛353头，每年消费稻草707，412kg，其含氮量为3.891kg，猪场的猪饲料大部分由系统外供给，而农户的猪饲料大部分由系统内解决，系统的鸡饲料只有很少一部分靠系统外输入，进入牲畜库分室的饲料总氮量为38，396kg，其中由系统外输入的饲料占37.6%，而由本系统作物库分室提供的饲料占62.4%，通过畜产品输出系统的氮素达3，684kg。
图6-3 农业生态系统氮素循环模型（单位：kg）
系统氮素平衡状况见表6-16。所列氮素流动通道16个，通过输入、输出项比较，各库及系统氮素均有盈余。土壤库每年输入氮素225,926kg，输入大于输出，盈余28，550kg。牲畜库每年盈余24，954kg，作物库基本保持平衡状态。在农田系统中，氮素输入项有生物固氮、肥料和水流共230，567kg，输出项有农产品、饲料、土壤水渗漏和田面挥发，损失氮素为202，017kg，输入项超过输出项，盈余28，550kg，由系统外输入的总氮量为235，248kg，输出系统的总氮量为181，744kg，盈余氮量为53，504kg。由此可见，高车分场农业生态系统的氮素除能保证各库正常循环利用外，尚有部分盈余，故应减少农田氮素输入。当前，包括高车分场在内的许多武农分场，由于施用化学氮肥过多，已引起当地农田地下水的污染，成为地下水“三氮”高浓度区，将影响农民健康，要引起注意。
表6-16 高车分场农业生态系统氮素平衡状况（kg/年）
（二）磷素循环
高车分场农业生态系统磷素循环的模型见图6-4。在土壤库分室中，肥料是磷素的主要来源。通过肥料输入的磷为85，704kg，其中化肥无机磷75，320kg，占肥料输入量的87.9%。面饼肥、人畜粪便输入磷10，375kg，有机肥输入量占肥料输入量的12.1%。在农田水系统中，四水流磷含量是灌溉水＞渗漏水＞流出水＞降雨水，降雨和灌溉水的磷素为806kg，而渗漏水和流出水输出磷素为376kg。仅就农田水系统而言，磷素盈余430kg。作物库分室磷素输出有三种途径：一是种子、作物自然回归土壤，由此输出的磷素有2734kg；二是作为牲畜饲料，饲料主要有糠麸、麦子、稻草和瘪谷等，含磷总量为6435kg；三是人群消费、居民作燃料和出售农副产品，输出的磷量为46，078kg。三种输出比例分别为4.9%，11.7%和83.4%。由此可见，大部分磷素离开本场农业生态系统；仅11.7%进入牲畜库分室被牲畜利用，当然，牲畜粪便可携带磷素进入土壤库分室参加多层次循环而重复利用；还有4.9%返回土壤分室再重复利用。在牲畜库分室中，磷素输出除以牲畜粪便形式还田外还通过向社会出售产品，每年随牲畜粪便输入土壤分室的磷素为6，870kg，每年畜产品输出磷为691kg。牲畜库分室磷素有两个来源，一是作物库分室提供；二是从系统外输入。每年输入牲畜库分室的饲料磷总量为11，657kg，其中系统自产量占55.9%，由系统外输入占44.1%。
图6-4 农业生态系统磷素循环模型（单位：kg）(www.xing528.com)
系统磷素平衡状况见表6-17，所列系统磷素循环流动通道有14个。作物库分室的输入项只有作物每年从土壤中吸收磷素55.275kg，输出项包括出售农产品、人群消费、秸秆作燃料、饲料、种子和自然回归土壤。输出和输入基本处于平衡状况。土壤库分室中，每年磷素输入量为89，444kg，输出量为55，651kg，输入大于输出，盈余33，793kg。牲畜库分室中，输入大于输出，盈余结果为3896kg。从整个农田生态系统看，输入量为86，710kg，输出量为52，917kg，盈余33，793kg。从农业生态系统看，输入量为84，834kg，输出量为47，145kg，盈余37，689kg。从表面上看，高车分场农田土壤养分状况是不缺磷的，但这只是从全磷量而言，实际上有相当一部分磷在土壤中发生化学固定作用，而难以被作物吸收，因此该分场土壤中速效磷还是不能满足作物需要的。
表6-17 农业生态系统磷素平衡状况（kg/年）
（三）钾素循环
钾是农作物生长必需的大量元素，它的丰缺直接影响农作物产量，高车分场农业生态系统钾素循环模型见图6-5。在土壤库分室中，施肥的总钾量为19，982kg，其中化肥钾素9128kg，占肥料输入量的45.7%；棉饼、豆饼、菜饼等有机肥输入钾素1037kg，占有机肥料总钾量近10%；土壤库分室从农家肥、人粪尿输入钾素2150kg，占肥料输入钾量10.7%；系统内牲畜库分室向土壤输入的粪肥钾素为7667kg，牲畜粪钾素输入量占肥料总钾量38.3%，各种肥料输入土壤库分室的钾量是化肥＞牲畜粪便＞人粪尿＞饼肥。降雨和灌溉水是水系统向农田输钾的主要方式，而土壤渗漏水和田面径流是输出的主要方式。由灌溉水输入土壤库的钾素为16，966kg，而降雨只有1，312kg，通过土壤渗漏水流出系统的钾素为7019kg，地表径流携走的钾素为3636kg，农田水系统钾素盈余7632kg。随种子进入土壤库分室的钾素为834kg。作物生长过程中枯枝落叶归还土壤的钾素为24，770kg。土壤库分室钾素输出的最主要方式是被农作物吸收利用，全年各种作物从土壤库分室中吸取钾素量达169,708kg，是其他输出总和的16倍。作物库分室的农作物产品输送给系统人群消费的钾素为6708kg。更多的农产品被国家征购和议购带出系统，由此输出的钾素为15，556kg。部分农副产品作为牲畜饲料，供系统的牲畜库分室，其饲料含钾量为831，987kg。农副产品的秸秆大部分用作燃料，由此耗掉的钾素为89，853kg，占输出量53%，是作物库分室钾素损耗输出的主要方式。从作物分室进入土壤分室的种子含钾834kg，枯枝落叶归还土壤的钾素为24，770kg。在牲畜库分室中，钾素输出只有畜产品出售和牲畜粪便还田两种方式，通过牲畜粪便从牲畜库分室输出的钾素为7667kg，畜产品携走钾素为523kg。牲畜库分室钾素来源有饲料和水（忽略不计），由系统外输入的饲料钾素为5089kg，占饲料钾量13.7%，系统内自产饲料输入牲畜库分室的钾素为31，987kg，占饲料钾量86.3%。
图6-5 农业生态系统钾素循环模型（单位：kg）
系统钾素平衡状况见表6-18。所列系统钾素循环流动通道有14个。土壤库以种子、自然归还、肥料、水流等方式输入的钾素为63，873kg，以流失、淋失水和被作物携出的钾素为180，363kg，输出大于输入，共亏缺116，490kg。从各库来看，牲畜库钾素盈余28，886kg，作物库钾素收支平衡，但整个农田生态系统是钾的输出超过输入，共亏缺116，490kg。就整个农业生态系统而言，以畜产品流失、淋失和秸秆燃烧等方式输出系统的钾素达123，295kg，而通过饲料、肥料、灌溉输入系统的钾素仅35，691kg，可见输出明显大于输入，钾素亏缺87，604kg。因此，该系统钾素不能满足系统作物正常生长需要，这反映武湖地区农业生产上长期忽视钾肥，同时也与农业生资部门钾肥供应不足有关。今后必须对系统增加钾素输入量，以保证该场系统农业高产、高效和优质。
表6-18 农业生态系统钾素平衡状况（kg/年）
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