基于农学效应和环境效益的华北平原主要粮食作物合理施氮量确定方法研究
发布时间：2021-01-26 08:35
华北平原是我国重要的粮食产区,为了尽可能的获得高产,过量施氮现象十分普遍,而盈余氮素排放带来的环境问题越来越严重,而确定合理施氮量是平衡氮肥施用产量效应和环境效益的有效手段,但如何确定合理施氮量并没有统一的方法。本研究以华北粮田为研究对象,采用实地监测、文献数据搜集与模拟相结合的方法,首先根据多地农田施氮量梯度同步试验,分析氮肥施用量与其中不同指标之间的关系,明确七种最佳施氮量及其差异。其次,全面综述了华北平原小麦季氮肥施用产量和环境效应,论述了区域尺度小麦合理施氮量。然后,改变传统的以农学效应为主确定合理施氮量的思路,提出了基于环境效应的农田允许最大施氮量研究方案。主要研究结论如下:（1）作物产量一直是以往研究中确定最佳施氮量的最常用指标。起初产量随施氮量的增加而增加,但超过一定施氮量,产量增加微乎其微甚至开始下降,这一关系可用一元二次方程描述。同样地,施氮量与传统经济效益、考虑环境成本的经济效益、籽粒吸氮量、植株整体吸氮量、氮素利用率和氮平衡的影响均可用一元二次方程表示。因此,通过这些指标可以确定七种不同的最佳施氮量。所有这些指标都有其自身的理论依据,因此,不同的指标应充分考量其不...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１单位农田种植面积肥料用量和粮食产量（１９７９—２０１５乂２０１６年中国??统计年鉴）??
??氮素实时调控实现作物氮素分期管理，满足各生育期养分需求（图１．２）。??该方法确定的施氮量在年际间、田块间可能显著差异，这主要是因为土??壤氮素供应能力在年际间和田块间均存在变异性。??各阶段施氮量＝地上部需氮量－土壤供氮量?Ｊ?＾?ｓ??Ｎ?ａｐｐ！ｉｃａｔｉｏｎ?ｒａｔｅ＝Ｎ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ａｂｏｖｅ?ｇｒｏｕｎｄ?－?Ｓｏｉｌ?Ｎ?ｓｕｐｐｌｙ＾／?＇、／?丨；?物?ｒ??Ｉ?＾?＾?５ａ??＇ＷＷＷ?ＳＩ??６〇?ｃ：ｎ；＂…皿?素；??－?９〇ｃｍ?．”卜??３０天?９０天＿＿?１２０天??３０?ｄａｙｓ?９０?ｄａｙｓ?１２０?ｄａｙｓ??图１．２根层土壤氮素实时调控管理，根据（朱兆良ａｎｄ张福锁２０１０）绘制??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｏｏｔ?ｚｏｎｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ??推荐施肥系统是农田测试结果与计算机信息技术的结合，如Ｎｕｔｒｉｅｎｔ??ｅｘｐｅｒｔ推荐施肥专家系统，该系统在农户回答一些简单问题后就能给出基??于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐，农户所回答的问题包括农户产量、??农户管理措施、土壤肥力指标、当季或上季作物施肥，所推荐的参数包??括目标产量、种植密度、各类纯养分用量、市场常见化学用量，同时可??以给出作物生长期间推荐施肥时间和次数（何萍ｅ／ｄ?２０１２）
?一个环境污染风险相对较低的施氮量（Ｓｏｎｇ?ｅ？ａ／．?２００９，Ｍｉｎｅ／虹２０１１），但??无法明确环境污染拐点或突变点（图１．４），即无法明确所推荐的施氮量是??否直接导致了环境污染，换言之，以氮素环境风险为基础难以直接确定??推荐施氮量。因此，随着氮素损失所造成的环境恶化及公众对环境的关??注，确定施氮量的方法必须从以往单一考虑产量或经济效益转向综合考??虑产量和环境效益，这一理念下，量化氮素环境效应的途径有间接法和??直接法两个，间接地，将氮素排放的污染物换算为污染治理成本，这就??将环境问题转化成了经济问题，从而形成施氮量与经济效益（扣除环境治??理成本）的效应关系（Ｘｉａ?ａｎｄ?Ｙａｎ?２０１２，?Ｗａｎｇ?ｅ？?ａ／．?２０１４ａ，?Ｚｈａｎｇ?ｄ?ａ／．??２０１７ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大型渗漏池监测的褐潮土农田水、氮淋失特征[J]. 张亦涛,王洪媛,刘宏斌,任天志. 中国农业科学. 2016(01)
[2]农业可持续发展中的“4R”养分管理研究进展[J]. 陈防,张过师. 中国农学通报. 2015(23)
[3]理论施氮量的改进及验证——兼论确定作物氮肥推荐量的方法[J]. 巨晓棠. 土壤学报. 2015(02)
[4]我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 巨晓棠,谷保静. 植物营养与肥料学报. 2014(04)
[5]立足于解决高投入条件下的氮污染问题[J]. 蔡祖聪,颜晓元,朱兆良. 植物营养与肥料学报. 2014(01)
[6]缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究[J]. 司贤宗,韩燕来,王宜伦,刘蒙蒙,谭金芳. 中国农业科学. 2013(07)
[7]华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索[J]. 倪玉雪,尹兴,刘新宇,巨晓棠,张丽娟. 生态环境学报. 2013(03)
[8]夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响[J]. 张经廷,王志敏,周顺利. 中国农业科学. 2013(06)
[9]施氮量对旱地小麦耗水特性和产量的影响[J]. 段文学,于振文,张永丽,王东,石玉. 作物学报. 2012(09)
[10]麦季氮肥运筹对冬小麦-夏玉米种植体系物质生产及氮肥利用的影响[J]. 吴光磊,曾彦,郭立月,崔正勇,李勇,尹燕枰,王振林,蒋高明. 作物学报. 2012(11)
硕士论文
[1]山东省种植区地下水硝态氮污染空间变异及分布规律研究[D]. 许晶玉.中南大学 2011
本文编号：3000803
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．?１单位农田种植面积肥料用量和粮食产量（１９７９—２０１５乂２０１６年中国??统计年鉴）??
??氮素实时调控实现作物氮素分期管理，满足各生育期养分需求（图１．２）。??该方法确定的施氮量在年际间、田块间可能显著差异，这主要是因为土??壤氮素供应能力在年际间和田块间均存在变异性。??各阶段施氮量＝地上部需氮量－土壤供氮量?Ｊ?＾?ｓ??Ｎ?ａｐｐ！ｉｃａｔｉｏｎ?ｒａｔｅ＝Ｎ?ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ａｂｏｖｅ?ｇｒｏｕｎｄ?－?Ｓｏｉｌ?Ｎ?ｓｕｐｐｌｙ＾／?＇、／?丨；?物?ｒ??Ｉ?＾?＾?５ａ??＇ＷＷＷ?ＳＩ??６〇?ｃ：ｎ；＂…皿?素；??－?９〇ｃｍ?．”卜??３０天?９０天＿＿?１２０天??３０?ｄａｙｓ?９０?ｄａｙｓ?１２０?ｄａｙｓ??图１．２根层土壤氮素实时调控管理，根据（朱兆良ａｎｄ张福锁２０１０）绘制??Ｆｉｇ．?１．２?Ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ?ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｏｏｔ?ｚｏｎｅ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｌｉｔｅｒａｔｕｒｅ??推荐施肥系统是农田测试结果与计算机信息技术的结合，如Ｎｕｔｒｉｅｎｔ??ｅｘｐｅｒｔ推荐施肥专家系统，该系统在农户回答一些简单问题后就能给出基??于作物栽培管理措施的推荐施肥套餐，农户所回答的问题包括农户产量、??农户管理措施、土壤肥力指标、当季或上季作物施肥，所推荐的参数包??括目标产量、种植密度、各类纯养分用量、市场常见化学用量，同时可??以给出作物生长期间推荐施肥时间和次数（何萍ｅ／ｄ?２０１２）
?一个环境污染风险相对较低的施氮量（Ｓｏｎｇ?ｅ？ａ／．?２００９，Ｍｉｎｅ／虹２０１１），但??无法明确环境污染拐点或突变点（图１．４），即无法明确所推荐的施氮量是??否直接导致了环境污染，换言之，以氮素环境风险为基础难以直接确定??推荐施氮量。因此，随着氮素损失所造成的环境恶化及公众对环境的关??注，确定施氮量的方法必须从以往单一考虑产量或经济效益转向综合考??虑产量和环境效益，这一理念下，量化氮素环境效应的途径有间接法和??直接法两个，间接地，将氮素排放的污染物换算为污染治理成本，这就??将环境问题转化成了经济问题，从而形成施氮量与经济效益（扣除环境治??理成本）的效应关系（Ｘｉａ?ａｎｄ?Ｙａｎ?２０１２，?Ｗａｎｇ?ｅ？?ａ／．?２０１４ａ，?Ｚｈａｎｇ?ｄ?ａ／．??２０１７ａ）
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大型渗漏池监测的褐潮土农田水、氮淋失特征[J]. 张亦涛,王洪媛,刘宏斌,任天志. 中国农业科学. 2016(01)
[2]农业可持续发展中的“4R”养分管理研究进展[J]. 陈防,张过师. 中国农学通报. 2015(23)
[3]理论施氮量的改进及验证——兼论确定作物氮肥推荐量的方法[J]. 巨晓棠. 土壤学报. 2015(02)
[4]我国农田氮肥施用现状、问题及趋势[J]. 巨晓棠,谷保静. 植物营养与肥料学报. 2014(04)
[5]立足于解决高投入条件下的氮污染问题[J]. 蔡祖聪,颜晓元,朱兆良. 植物营养与肥料学报. 2014(01)
[6]缓释氮肥与普通尿素配施提高冬小麦-夏玉米施肥效果的研究[J]. 司贤宗,韩燕来,王宜伦,刘蒙蒙,谭金芳. 中国农业科学. 2013(07)
[7]华北平原冬小麦季化肥氮去向及土壤氮库盈亏定量化探索[J]. 倪玉雪,尹兴,刘新宇,巨晓棠,张丽娟. 生态环境学报. 2013(03)
[8]夏玉米不同施氮水平土壤硝态氮累积及对后茬冬小麦的影响[J]. 张经廷,王志敏,周顺利. 中国农业科学. 2013(06)
[9]施氮量对旱地小麦耗水特性和产量的影响[J]. 段文学,于振文,张永丽,王东,石玉. 作物学报. 2012(09)
[10]麦季氮肥运筹对冬小麦-夏玉米种植体系物质生产及氮肥利用的影响[J]. 吴光磊,曾彦,郭立月,崔正勇,李勇,尹燕枰,王振林,蒋高明. 作物学报. 2012(11)
硕士论文
[1]山东省种植区地下水硝态氮污染空间变异及分布规律研究[D]. 许晶玉.中南大学 2011
本文编号：3000803
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