基于作物—土壤模型的作物产量与农田氮素平衡模拟研究
发布时间：2020-12-30 22:28
不合理的农业管理措施（种植模式、施肥和耕作等）不仅影响作物产量,而且对农田氮素平衡有显著影响,进而增加水体与大气的环境风险。气候变化作用于农田生态系统,直接影响作物产量与农田氮素循环。因此,优化农业管理措施以及探索未来气候变化下的适应性措施是保持作物高产,降低环境风险,实现农业可持续发展的迫切需要。本文应用农业技术转移决策系统模型（DSSAT）、反硝化与分解模型（DNDC）以及基于加拿大氮素预算模型（CANB）和世界经济合作和发展组织农田氮素平衡模型（OECD）,研究不同作物种植体系、田间管理措施、气候变化情景对作物产量与农田氮素平衡的影响,评价其潜在环境风险。取得的主要进展如下:1.DSSAT模型模拟的敏感性分析。依据加拿大Swift Current和Woodslee两地的春小麦和玉米长期试验,研究输入参数（1）土壤排水上限（DUL）,（2）土壤排水下限（LL）,（3）作物播种日期（PD）,（4）种植密度（PP）,（5）施氮量（FNR）和（6）逐日降水量（PREC）对模型输出的作物产量、土壤水含量和氮淋溶的影响。输入参数对小麦籽粒产量和地上部生物量的影响顺序是PREC>FNR&...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DSSAT-CSM（v4.5）的组件和模块结构
中国农业科学院博士学位论文 第一章绪论1.2.1.2 DSSAT 土壤水分模型DSSAT 模型中的土壤水分平衡模块，以日为步长，计算不同土层的土壤水分动态变化，土壤水分日变化量是由降水和灌溉水中的入渗、垂直排水、非饱和导水、土壤蒸发和根系吸水等过程决定的（图 1.2），其计算公式为： S=P+I-EP-ES-R-D式中， S 为土壤的储水日变化量（mm d-1）；P 为降水量（mm d-1）包括融雪和降雨量；I 为灌溉水量（mm d-1）；EP 为植被水分蒸腾量（mm d-1）；ES 为土壤水分蒸发量（mm d-1）；R 为地表径流量（mm d-1）；D 为土壤剖面底部排水量（mm d-1）。在 DSSAT 模型中，每层土壤含水量的日变化是根据大气降水或灌溉水、土壤水下渗、毛管水上升、作物吸水和土壤蒸发等过程计算（Jones et al., 2003）。本研究中依据可利用的天气数据，Priestley-Taylor（PT）方法（Ritchie, 1972）计算潜在的蒸发蒸腾（PET）。土壤水分径流是基于美国水土保护局 SCS（Soil Conservations Service, 1972）水分模型，根据土壤在不同坡度和种植作物下的“曲线数”（curve number）进行计算。土壤水分的下渗是通过降水减去径流进行计算（SoilConservations Service, 1985），下渗的水分在每层土壤的分布由持水能力决定，土壤排水主要受饱和导水率限制（Porter et al., 2004）。
6图 1.3 DSSAT 模型中（a）CERES-based 和（b）CENTURY-based 土壤有机质（SOM）-作物残体模块的不同的库及其转化的结构Fig. 1.3 The pool and flow structure of the (a) CERES-based and (b) CENTURY-based soil organic matter (SOM)-residue modules of DSSAT
【参考文献】：
期刊论文
[1]青岛市畜禽粪便排放量与肥料化利用潜力分析[J]. 赵俊伟,尹昌斌. 中国农业资源与区划. 2016(07)
[2]我国主要麦区小麦氮素吸收及其产量效应[J]. 车升国,袁亮,李燕婷,林治安,沈兵,胡树文,赵秉强. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[3]氮循环与中国农业氮管理[J]. 王敬国,林杉,李保国. 中国农业科学. 2016(03)
[4]中国畜禽污染时空特征分析与环境库兹涅茨曲线验证[J]. 孟祥海,周海川,张俊飚. 干旱区资源与环境. 2015(11)
[5]中国小麦季氮素养分循环与平衡特征[J]. 串丽敏,何萍,赵同科,徐新朋,周卫,郑怀国. 应用生态学报. 2015(01)
[6]宁夏马铃薯氮、磷、钾养分的吸收累积特征[J]. 何文寿,马琨,代晓华,何进智,马仁彪. 植物营养与肥料学报. 2014(06)
[7]中国化肥投入区域差异及环境风险分析[J]. 刘钦普. 中国农业科学. 2014(18)
[8]硫酸亚铁对偏碱烟田土壤及烟草养分吸收的影响[J]. 周航,曾敏,曾维爱,钟倩云,雷鸣,胡立琼. 土壤通报. 2014(04)
[9]天津市畜禽养殖粪便产生量估算及耕地负载初步评估[J]. 潘洁,肖辉,陆文龙. 山西农业科学. 2014(05)
[10]马铃薯氮磷钾养分吸收规律及施肥肥效的研究[J]. 段玉,张君,李焕春,赵沛义,妥德宝,姚俊卿,安昊,贾有余. 土壤. 2014(02)
博士论文
[1]甘肃省东南部农田土壤有机碳时空变化及DSSAT模型模拟研究[D]. 李卓亭.兰州大学 2014
[2]利用模型对黑土条件下玉米生长和土壤碳氮循环的模拟研究[D]. 杨靖民.吉林农业大学 2011
本文编号：2948407
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：148 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
DSSAT-CSM（v4.5）的组件和模块结构
中国农业科学院博士学位论文 第一章绪论1.2.1.2 DSSAT 土壤水分模型DSSAT 模型中的土壤水分平衡模块，以日为步长，计算不同土层的土壤水分动态变化，土壤水分日变化量是由降水和灌溉水中的入渗、垂直排水、非饱和导水、土壤蒸发和根系吸水等过程决定的（图 1.2），其计算公式为： S=P+I-EP-ES-R-D式中， S 为土壤的储水日变化量（mm d-1）；P 为降水量（mm d-1）包括融雪和降雨量；I 为灌溉水量（mm d-1）；EP 为植被水分蒸腾量（mm d-1）；ES 为土壤水分蒸发量（mm d-1）；R 为地表径流量（mm d-1）；D 为土壤剖面底部排水量（mm d-1）。在 DSSAT 模型中，每层土壤含水量的日变化是根据大气降水或灌溉水、土壤水下渗、毛管水上升、作物吸水和土壤蒸发等过程计算（Jones et al., 2003）。本研究中依据可利用的天气数据，Priestley-Taylor（PT）方法（Ritchie, 1972）计算潜在的蒸发蒸腾（PET）。土壤水分径流是基于美国水土保护局 SCS（Soil Conservations Service, 1972）水分模型，根据土壤在不同坡度和种植作物下的“曲线数”（curve number）进行计算。土壤水分的下渗是通过降水减去径流进行计算（SoilConservations Service, 1985），下渗的水分在每层土壤的分布由持水能力决定，土壤排水主要受饱和导水率限制（Porter et al., 2004）。
6图 1.3 DSSAT 模型中（a）CERES-based 和（b）CENTURY-based 土壤有机质（SOM）-作物残体模块的不同的库及其转化的结构Fig. 1.3 The pool and flow structure of the (a) CERES-based and (b) CENTURY-based soil organic matter (SOM)-residue modules of DSSAT
【参考文献】：
期刊论文
[1]青岛市畜禽粪便排放量与肥料化利用潜力分析[J]. 赵俊伟,尹昌斌. 中国农业资源与区划. 2016(07)
[2]我国主要麦区小麦氮素吸收及其产量效应[J]. 车升国,袁亮,李燕婷,林治安,沈兵,胡树文,赵秉强. 植物营养与肥料学报. 2016(02)
[3]氮循环与中国农业氮管理[J]. 王敬国,林杉,李保国. 中国农业科学. 2016(03)
[4]中国畜禽污染时空特征分析与环境库兹涅茨曲线验证[J]. 孟祥海,周海川,张俊飚. 干旱区资源与环境. 2015(11)
[5]中国小麦季氮素养分循环与平衡特征[J]. 串丽敏,何萍,赵同科,徐新朋,周卫,郑怀国. 应用生态学报. 2015(01)
[6]宁夏马铃薯氮、磷、钾养分的吸收累积特征[J]. 何文寿,马琨,代晓华,何进智,马仁彪. 植物营养与肥料学报. 2014(06)
[7]中国化肥投入区域差异及环境风险分析[J]. 刘钦普. 中国农业科学. 2014(18)
[8]硫酸亚铁对偏碱烟田土壤及烟草养分吸收的影响[J]. 周航,曾敏,曾维爱,钟倩云,雷鸣,胡立琼. 土壤通报. 2014(04)
[9]天津市畜禽养殖粪便产生量估算及耕地负载初步评估[J]. 潘洁,肖辉,陆文龙. 山西农业科学. 2014(05)
[10]马铃薯氮磷钾养分吸收规律及施肥肥效的研究[J]. 段玉,张君,李焕春,赵沛义,妥德宝,姚俊卿,安昊,贾有余. 土壤. 2014(02)
博士论文
[1]甘肃省东南部农田土壤有机碳时空变化及DSSAT模型模拟研究[D]. 李卓亭.兰州大学 2014
[2]利用模型对黑土条件下玉米生长和土壤碳氮循环的模拟研究[D]. 杨靖民.吉林农业大学 2011
本文编号：2948407
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