水稻养分专家系统在吉林省中部稻区的应用与优化研究

发布时间：2020-07-04 08:47

【摘要】：水稻是我国三大粮食作物之一,在我国农业生产体系中占有重要的地位。吉林省是农业大省,吉林省的农业生产现状直接影响着我国农业产业体系的发展。目前,吉林省水稻生产中存在施肥过量和不平衡施用等问题,直接影响吉林省水稻产量潜力的发挥。本研究在2015~2017年在吉林省中部的永吉、九台、梨树三个地点开展田间试验,应用水稻养分专家(NE)系统推荐施肥,并且依据“4R原则”在NE系统推荐施肥的基础上进行单项技术优化。通过研究稻谷产量、养分吸收、肥料利用效率及稻米品质等指标,揭示水稻生育期干物质量、养分吸收及农艺性状动态变化,阐明NE系统推荐施肥在吉林省中部稻区的适用性,明确单项优化措施在吉林省中部稻区上的应用效果。本研究通过NE系统在吉林省中部稻区的应用与优化,以期为吉林省水稻提供科学的施肥参考依据。试验结果表明:(1)NE系统推荐施肥与农民习惯施肥处(FP)相比,能在减少养分投入的基础上,增加水稻的千粒重和结实率,从而增加水稻产量,提升经济效益。同时,NE系统推荐施肥能增加氮、磷、钾素养分累积,进而增加氮、磷、钾养分利用效率。测土配方推荐施肥(ST)较FP处理在养分投入方面也有所降低,但降低幅度小于NE处理。ST处理较FP处理也能增加水稻产量。在产量构成方面,ST处理能较FP处理增加有效穗粒数和结实率。ST处理较FP处理在氮、钾养分积累上均有所增加,但增幅小于NE处理。磷素积累以ST处理最高。在稻米品质方面,ST和NE处理均能较FP处理降低垩白度和垩白米率,且NE处理的降幅更大。水稻生育期农艺性状调查发现,NE处理在水稻分蘖期能较FP处理和ST处理促进分蘖,增加水稻分蘖数。三者在株高及SPAD值上相差不大。在水稻生长过程中,ST和NE处理较FP处理可明显增加地上部干物质累积。由此可见,NE系统推荐施肥在吉林省中部稻区有良好的适用性,且其应用效果略优于测土配方施肥。(2)在NE系统推荐施肥的基础上,依据“4R原则”进行单项技术优化,包括栽培措施的优化、肥料品种的优化以及施肥方式的优化。栽培措施的优化处理为增密处理(HD),肥料品种的优化处理为钙镁磷肥处理(FCMP),施肥方式优化处理包括控释尿素一次性施肥处理(CRU)、侧条施肥处理(SF)和普通撒施结合侧条施肥处理(SFS)。所有优化处理较NE处理均可以通过提高产量性状来达到增产的目的。HD和FCMP处理均可通过增加有效穗粒数来增加水稻产量。HD处理的肥料农学效率及偏生产力高于NE处理,回收利用率则低于NE处理。FCMP处理在肥料农学效率及磷肥回收利用率上均高于NE处理。CRU处理可以在NE系统推荐施肥的基础上进一步增加植株干物质累积和养分利用效率。SF处理在植株干物质累积量、水稻产量和养分吸收利用方面的增幅最大。各优化处理的水稻生育期农艺性状动态变化规律与NE处理基本一致。HD和FCMP处理则与NE处理差异均不明显。CRU、SF和SFS处理均能较NE处理增加株高,促进分蘖,其中以SF处理最优。CRU、SF和SFS处理自分蘖期过后干物质累积量均高于NE处理,而HD和FCMP处理在分蘖期时与NE处理相差不大。养分累积量方面,CRU、SF和SFS处理均优于NE处理,其中,以SF处理与NE处理养分累积量之差最大。总体而言,NE系统推荐施肥在吉林省中部稻区具有良好的适用性。综合NE推荐施肥量来看,吉林省中部稻区应该减少氮肥投入,平衡磷钾肥的施用比例,注意施肥时间及比例,可以在农民习惯的基础上多追施一次氮钾肥。在NE系统推荐施肥的基础可以进一步通过优化肥料品种及施肥方式来达到增产增效的目的。钙镁磷肥的施用可以提高水稻产量,同时钙镁磷肥可用于改良酸性土壤,可在吉林省东部酸性稻田进行推广使用。此外,NE系统推荐施肥还可以与侧条施肥技术相结合,通过施用缓控释肥达到肥料一次性投入的目的,减低人工成本,增加经济效益,可以在吉林省内水稻种植区进行推广。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511
【图文】：

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1.2.3 养分专家系统的发展与应用养分专家（NutrientExpert，NE）系统是由国际植物营养研究所（InternationalPlantNutrition Institute，IPNI）提出的一种基于产量反应和农学效率的推荐施肥和作物养分管理方法，其原理是在精准养分管理技术（Site-specficNutrientManagement，SSNM）的基础上结合“4R 原则”进行改进，并利用 QUEFT 模型（QuantitativeEvaluationoftheFertilityof Tropical Soils）分析大量田间试验作物养分吸收和产量的关系后进行参数调整，形成一套适宜不同地域不同作物的推荐施肥体系，在此基础上应用计算机软件技术发展成为养分专家系统。IPNI 与东南亚的一些国家（印度尼西亚、菲律宾和越南等）于 2004 年合作开展关于 NE 系统在不同作物上应用效果的相关研究。目前，在印度、菲律宾和尼泊尔已有相关报道指出 NE 系统推荐施肥较农民习惯施肥能减少肥料投入，增加作物产量，提高养分利用效率[51~53]。

试验点,吉林省

从试验目的上划分为两个阶段，第一阶段是通过多年多点试验，在吉林省中部稻区的应用效果，主要研究水稻成熟期的整体表现定位试验，探究 NE 系统推荐施肥及单项优化技术对水稻生育期生育期的农艺性状变化、干物质累积和养分吸收动态变化。地概况位于东经 121°38′~131°19′，北纬 40°52′~46°18′，属于温带大陆性为 18.74×104km2，其中，水稻种植面积约占全省总面积的 11.2%种植区可按灌区分布及水稻的产量及品质等差异分为三个主要种（松原、白城）、中部高产优质兼顾稻区（长春、吉林、四平、辽延边、通化）[61]。本研究于 2015~2017 年在吉林省中部高产优质点进行，分别为吉林市永吉县万昌镇、长春市九台区兴隆镇、四有试验点的分布详见图 2，各试验点的气候信息详见图 3。

【参考文献】