农田水肥运移模拟及多维临界调控方法研究
发布时间：2023-04-09 03:04
我国是水资源十分短缺的农业大国,传统农业生产方式高耗、低效,既造成水肥资源浪费又加剧了水环境恶化,因此,定量化研究变化灌排模式下农田氮素迁移转化过程,优选适合于我国南方水稻灌区灌排临界调控模式,对促进农业增产增效,提高水肥利用效率,减少水肥流失,防控面源污染,构建节水控污型健康生态灌区具有一定的理论意义与实践价值。本文以节水灌溉、控制排水、水肥耦合、临界控制论理论为指导,在田间试验及模型模拟的基础上,深入分析了节灌控排条件下土壤中氮素迁移转化规律和水肥利用效率,构建了稻田水肥临界调控体系,主要研究结果如下： 1.以湖北漳河灌区团林灌溉试验站2007～2008年稻田面源污染灌排调控试验为基础,对比分析不同节水灌溉模式、施氮及排水控制方式下的稻田氮素迁移转化规律,结果表明：不同灌溉处理下,土壤水中NH4+-N、TN浓度表现为浅灌深蓄处理大于浅勤灌溉,土壤中NH4+-N含量则相反,土壤和土壤水中NO3--N浓度差距较小；与传统排水相比,控制排水处理提高了土壤水中氮素浓度和土壤中NH4+-N含量,减少N03--N.NH4+-N.TN的排水流失量分别为34.08%、7.11%、11.31%。 2...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究动态
1.2.1 农田面源污染防控技术研究进展
1.2.2 农田氮循环及氮平衡研究进展
1.2.3 水肥耦合与利用效率研究进展
1.2.4 农田控制排水及其生态环境效应研究进展
1.2.5 临界调控研究动态
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究技术路线
1.4 本章小结
2 农田氮素迁移转化机理及临界调控理论
2.1 稻田水量平衡原理
2.2 土壤中氮素迁移转化
2.2.1 稻田氮平衡原理
2.2.2 土壤中氮素循环过程
2.3 农田水肥临界调控理论
2.3.1 临界控制的基本概念和理论描述
2.3.2 农田水肥高效利用临界调控基本概念
2.4 本章小结
3 农田氮素迁移转化及流失规律
3.1 试验设计
3.1.1 试验场地
3.1.2 实验材料和田间管理
3.1.3 试验设计
3.1.4 试验小区田间布置
3.1.5 试验观测内容
3.2 节灌控排下稻田水量平衡
3.2.1 节灌控排下稻田水量平衡匡算
3.2.2 节灌控排下地下水位变化规律
3.3 节灌控排下稻田氮素运移规律
3.3.1 节灌控排下土壤水中氮素运移规律
3.3.2 节灌控排下的稻田氮素土壤运移规律
3.4 本章小结
4 土壤氮循环模拟模型与方法
4.1 DNDC模型的简介
4.1.1 DNDC模型的发展
4.1.2 模型的原理
4.2 模型参数率定
4.3 稻田氮平衡模拟分析
4.3.1 模型验证指标与方法
4.3.2 模型验证结果
4.3.3 稻田氮素循环特征分析
4.4 DNDC模型敏感性分析
4.4.1 计算方法
4.4.2 敏感性分析
4.5 本章小结
5 农田水肥利用效率分析方法
5.1 水稻水肥利用效率与生产函数计算方法
5.1.1 水分利用效率计算方法
5.1.2 氮肥利用效率计算方法
5.1.3 生产函数
5.2 节灌控排下水稻生理生态及产量效应
5.2.1 节灌控排下水稻生态效应
5.2.2 节灌控排下水稻产量效应
5.3 节灌控排下水稻水肥利用效率
5.3.1 节灌控排下水稻水分利用效率
5.3.2 节灌控排下水稻氮肥利用效率
5.4 水稻水、氮耦合效应模型
5.4.1 单因素与产量效应关系
5.4.2 水稻水、氮耦合数学模型
5.5 本章小结
6 农田氮肥流失临界控制方法研究
6.1 农田水肥高效利用临界调控模型
6.1.1 水肥高效利用临界调控目标
6.1.2 农田水肥高效利用约束条件
6.1.3 水肥临界调控指标与条件
6.2 农田水肥高效利用临界调控模拟试验设计
6.3 多维临界调控阈值分析
6.3.1 灌溉排水措施与灌水量的动态响应关系
6.3.2 灌溉排水措施与年均排水量的动态响应关系
6.3.3 水肥耦合与年均产量的动态响应关系
6.3.4 灌溉、排水和施氮处理与氮素流失的动态响应关系
6.4 田间水肥临界调控阈值
6.5 本章小结
7 全文总结
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻博期间参与的项目及科研成果
本文编号：3786946
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究动态
1.2.1 农田面源污染防控技术研究进展
1.2.2 农田氮循环及氮平衡研究进展
1.2.3 水肥耦合与利用效率研究进展
1.2.4 农田控制排水及其生态环境效应研究进展
1.2.5 临界调控研究动态
1.3 本文的研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 研究技术路线
1.4 本章小结
2 农田氮素迁移转化机理及临界调控理论
2.1 稻田水量平衡原理
2.2 土壤中氮素迁移转化
2.2.1 稻田氮平衡原理
2.2.2 土壤中氮素循环过程
2.3 农田水肥临界调控理论
2.3.1 临界控制的基本概念和理论描述
2.3.2 农田水肥高效利用临界调控基本概念
2.4 本章小结
3 农田氮素迁移转化及流失规律
3.1 试验设计
3.1.1 试验场地
3.1.2 实验材料和田间管理
3.1.3 试验设计
3.1.4 试验小区田间布置
3.1.5 试验观测内容
3.2 节灌控排下稻田水量平衡
3.2.1 节灌控排下稻田水量平衡匡算
3.2.2 节灌控排下地下水位变化规律
3.3 节灌控排下稻田氮素运移规律
3.3.1 节灌控排下土壤水中氮素运移规律
3.3.2 节灌控排下的稻田氮素土壤运移规律
3.4 本章小结
4 土壤氮循环模拟模型与方法
4.1 DNDC模型的简介
4.1.1 DNDC模型的发展
4.1.2 模型的原理
4.2 模型参数率定
4.3 稻田氮平衡模拟分析
4.3.1 模型验证指标与方法
4.3.2 模型验证结果
4.3.3 稻田氮素循环特征分析
4.4 DNDC模型敏感性分析
4.4.1 计算方法
4.4.2 敏感性分析
4.5 本章小结
5 农田水肥利用效率分析方法
5.1 水稻水肥利用效率与生产函数计算方法
5.1.1 水分利用效率计算方法
5.1.2 氮肥利用效率计算方法
5.1.3 生产函数
5.2 节灌控排下水稻生理生态及产量效应
5.2.1 节灌控排下水稻生态效应
5.2.2 节灌控排下水稻产量效应
5.3 节灌控排下水稻水肥利用效率
5.3.1 节灌控排下水稻水分利用效率
5.3.2 节灌控排下水稻氮肥利用效率
5.4 水稻水、氮耦合效应模型
5.4.1 单因素与产量效应关系
5.4.2 水稻水、氮耦合数学模型
5.5 本章小结
6 农田氮肥流失临界控制方法研究
6.1 农田水肥高效利用临界调控模型
6.1.1 水肥高效利用临界调控目标
6.1.2 农田水肥高效利用约束条件
6.1.3 水肥临界调控指标与条件
6.2 农田水肥高效利用临界调控模拟试验设计
6.3 多维临界调控阈值分析
6.3.1 灌溉排水措施与灌水量的动态响应关系
6.3.2 灌溉排水措施与年均排水量的动态响应关系
6.3.3 水肥耦合与年均产量的动态响应关系
6.3.4 灌溉、排水和施氮处理与氮素流失的动态响应关系
6.4 田间水肥临界调控阈值
6.5 本章小结
7 全文总结
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
攻博期间参与的项目及科研成果
本文编号：3786946
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