我国北方典型农田土壤氮动态对施肥的响应及模拟
发布时间：2022-02-19 14:08
土壤氮素是决定土壤肥力和作物产量的重要因素,我国过量施氮、氮肥利用率低的问题普遍存在。因此,研究土壤氮素对长期不同施肥措施的响应,寻求保持土壤肥力、保障农业环境可持续发展的施肥措施十分必要。同时,愈发突出的全球气候变化问题给农业带来了很大的挑战,量化未来气候变化对土壤氮素的影响对应对未来环境风险、提高土地质量、保障粮食安全具有重要意义。目前土壤氮动态及氮肥利用率的研究大多集中于点位特征及其施肥的影响,对不同施肥下土壤氮动态的时空演变及气候变化下的未来趋势鲜见报道。因此,本研究选取我国北方跨越不同气候带、土壤类型和轮作制度具有代表性的8个典型长期试验,系统分析了典型农田土壤全氮与碱解氮及氮肥表观利用率对长期不同施肥的响应特征,利用整合分析（Meta-analysis）研究了我国北方农田土壤微生物量氮对不同施肥的响应特征。最后,评价了SPACSYS模型在我国北方典型农田土壤全氮演变模拟中的适用性;并预测了未来气候变化和不同施肥下我国北方典型农田土壤全氮及氮平衡特征。主要结果和结论如下:1.配施有机肥提升土壤氮素肥力效果最佳,东北高于华北和西北,较不施肥（CK）提升幅度试验后期大于试验前期,...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 土壤全氮和碱解氮对施肥和气候的响应
1.2 施肥对微生物量氮含量的影响
1.3 施肥对作物吸氮量和氮肥利用率的影响
1.4 土壤全氮及氮平衡模拟研究进展
1.5 研究切入点
第二章 研究内容和研究方法
2.1 研究内容
2.2 研究目标
2.3 技术路线
2.4 材料与方法
2.4.1 长期定位试验点概述
2.4.2 试验设计
2.4.3 长期试验数据的统计分析
2.4.4 整合分析方法
2.4.5 SPACSYS模型模拟方法
第三章 我国北方典型农田土壤全氮含量对长期施肥的响应特征
3.1 材料与方法
3.1.1 试验点概况
3.1.2 试验设计
3.1.3 样品采集与分析
3.1.4 土壤氮固持效率的计算
3.1.5 统计分析
3.2 结果与分析
3.2.1 土壤全氮含量对长期不同施肥的动态响应特征
3.2.2 土壤全氮含量对长期施肥动态响应的区域差异
3.2.3 长期不同施肥下土壤全氮含量差异
3.2.4 长期施肥下土壤全氮含量区域差异
3.2.5 长期不同施肥下土壤氮固持效率差异
3.3 讨论
3.4 小结
第四章 我国北方典型农田土壤碱解氮含量对长期施肥的响应特征
4.1 材料与方法
4.1.1 试验点概况
4.1.2 试验设计
4.1.3 样品采集与分析
4.1.4 统计分析
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤碱解氮含量对长期不同施肥的动态响应特征
4.2.2 土壤碱解氮含量对长期施肥动态响应的区域差异
4.2.3 长期不同施肥下土壤碱解氮含量差异
4.2.4 长期施肥下土壤碱解氮含量区域差异
4.3 讨论
4.4 小结
第五章 我国北方农田土壤微生物量氮含量对施肥的响应特征
5.1 材料与方法
5.1.1 数据来源
5.1.2 研究方法
5.1.3 数据分析
5.2 结果与分析
5.2.1 我国北方农田不同施肥下SMBN含量
5.2.2 不同条件下施用有机肥对SMBN含量的影响
5.2.3 不同施肥下土壤微生物量氮含量与土壤全氮含量之间的关系
5.2.4 施用有机肥相比施用化肥对SMBN的响应比与有机肥氮投入量的关系
5.3 讨论
5.4 小结
第六章 长期施肥对我国北方典型农田作物氮吸收和氮肥表观利用率的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 试验点概况
6.1.2 试验设计
6.1.3 样品采集与分析
6.1.4 氮肥利用率的选择与计算
6.1.5 统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 作物氮吸收对长期不同施肥的动态响应特征
6.2.2 作物氮肥表观利用率对长期不同施肥的动态响应特征
6.2.3 长期不同施肥下作物氮肥表观利用率差异
6.3 讨论
6.4 小结
第七章 我国北方典型农田土壤全氮及氮平衡特征预测
7.1 材料和方法
7.1.1 试验点概况
7.1.2 试验设计
7.1.3 SPACSYS模型输入参数选择
7.1.4 模型评价指标
7.1.5 未来气候情景介绍
7.1.6 统计分析
7.2 结果与分析
7.2.1 我国北方典型农田土壤全氮含量的校准与验证
7.2.2 未来气候变化和不同施肥下我国北方典型农田土壤全氮含量的特征
7.2.3 未来气候变化和不同施肥下我国北方典型农田土壤氮平衡的特征
7.3 讨论
7.3.1 模型模拟效果
7.3.2 气候变化和施肥对我国北方土壤全氮含量和氮平衡的影响及区域差异
7.4 小结
第八章 全文结论
8.1 主要结果与结论
8.2 主要创新点
8.3 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国秸秆养分资源数量及替代化肥潜力[J]. 宋大利,侯胜鹏,王秀斌,梁国庆,周卫. 植物营养与肥料学报. 2018(01)
[2]施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析[J]. 任凤玲,张旭博,孙楠,徐明岗,柳开楼. 中国农业科学. 2018(01)
[3]长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮[J]. 郭振,王小利,徐虎,段建军,张雅蓉,李渝,蒋太明. 植物营养与肥料学报. 2017(05)
[4]长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响[J]. 查燕,武雪萍,张会民,蔡典雄,朱平,高洪军. 中国农业科学. 2015(23)
[5]我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征[J]. 史天昊,段英华,王小利,徐明岗,黄绍敏,石孝均. 植物营养与肥料学报. 2015(06)
[6]长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势[J]. 李慧,徐明岗,朱平,张文菊,张会民,李忠芳. 植物营养与肥料学报. 2015(06)
[7]CENTURY模型在不同生态系统中的研究与应用[J]. 张仟雨,李萍,宗毓铮,董琦,孙敏,郝兴宇. 山西农业科学. 2015(11)
[8]近10年中国大陆主要粮食作物氮肥利用率分析[J]. 于飞,施卫明. 土壤学报. 2015(06)
[9]等氮条件下长期有机无机配施对春玉米的氮素吸收利用和土壤无机氮的影响[J]. 高洪军,朱平,彭畅,张秀芝,李强,张卫建. 植物营养与肥料学报. 2015(02)
[10]长期定位施肥对土壤的碳氮共济效应情景分析[J]. 雷宝坤,刘宏斌,陈安强,毛妍婷,续勇波. 生态环境学报. 2014(10)
博士论文
[1]华北平原不同有机物料投入对农田碳氮协同转化及环境效应研究[D]. 盖霞普.中国农业科学院 2019
[2]基于作物—土壤模型的作物产量与农田氮素平衡模拟研究[D]. 何文天.中国农业科学院 2017
[3]中国农业生态系统的碳氮平衡模拟、耦合和政策评估[D]. 刘昱.清华大学 2016
[4]不同施肥管理对东北玉米连作地农业面源污染影响研究[D]. 焉莉.吉林大学 2016
[5]中国农田土壤有机碳演变及其增产协同效应[D]. 张旭博.中国农业科学院 2016
[6]长期不同施肥对东北玉米产量和土壤肥力及温室气体排放的影响研究[D]. 高洪军.南京农业大学 2015
[7]中国三大粮食作物农田活性氮损失与氮肥利用率的定量分析[D]. 王桂良.中国农业大学 2014
[8]华北平原典型农田生态系统氮磷平衡动态模拟研究[D]. 王迎春.中国农业科学院 2009
[9]田间及模拟条件下氮的矿化与淋溶[D]. 王荣萍.西南农业大学 2005
[10]基于试验与模型的C、N循环研究[D]. 潘志勇.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]我国北方典型农田小麦和玉米产量及其氮肥利用率预测[D]. 梁硕.吉林大学 2018
[2]长期施肥对褐土农田土壤剖面硝态氮时空变化的影响[D]. 张慧霞.山西大学 2014
[3]长期施肥下我国典型土壤粮食作物氮肥利用率时空演变特征[D]. 闫鸿媛.华中农业大学 2010
[4]我国典型土壤长期定位施肥下土壤氮素时空演变特征研究[D]. 王娟.西北农林科技大学 2009
[5]长期定位施肥对红壤肥力及作物的影响[D]. 孙好.福建农林大学 2009
[6]农田有机肥氮素释放动态模型及其区域化应用的初步研究[D]. 朱大威.南京农业大学 2006
[7]不同水分管理条件下长期稻麦轮作系统中作物生长与氮素营养特征研究[D]. 吴延寿.南京农业大学 2005
本文编号：3633039
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
1.1 土壤全氮和碱解氮对施肥和气候的响应
1.2 施肥对微生物量氮含量的影响
1.3 施肥对作物吸氮量和氮肥利用率的影响
1.4 土壤全氮及氮平衡模拟研究进展
1.5 研究切入点
第二章 研究内容和研究方法
2.1 研究内容
2.2 研究目标
2.3 技术路线
2.4 材料与方法
2.4.1 长期定位试验点概述
2.4.2 试验设计
2.4.3 长期试验数据的统计分析
2.4.4 整合分析方法
2.4.5 SPACSYS模型模拟方法
第三章 我国北方典型农田土壤全氮含量对长期施肥的响应特征
3.1 材料与方法
3.1.1 试验点概况
3.1.2 试验设计
3.1.3 样品采集与分析
3.1.4 土壤氮固持效率的计算
3.1.5 统计分析
3.2 结果与分析
3.2.1 土壤全氮含量对长期不同施肥的动态响应特征
3.2.2 土壤全氮含量对长期施肥动态响应的区域差异
3.2.3 长期不同施肥下土壤全氮含量差异
3.2.4 长期施肥下土壤全氮含量区域差异
3.2.5 长期不同施肥下土壤氮固持效率差异
3.3 讨论
3.4 小结
第四章 我国北方典型农田土壤碱解氮含量对长期施肥的响应特征
4.1 材料与方法
4.1.1 试验点概况
4.1.2 试验设计
4.1.3 样品采集与分析
4.1.4 统计分析
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤碱解氮含量对长期不同施肥的动态响应特征
4.2.2 土壤碱解氮含量对长期施肥动态响应的区域差异
4.2.3 长期不同施肥下土壤碱解氮含量差异
4.2.4 长期施肥下土壤碱解氮含量区域差异
4.3 讨论
4.4 小结
第五章 我国北方农田土壤微生物量氮含量对施肥的响应特征
5.1 材料与方法
5.1.1 数据来源
5.1.2 研究方法
5.1.3 数据分析
5.2 结果与分析
5.2.1 我国北方农田不同施肥下SMBN含量
5.2.2 不同条件下施用有机肥对SMBN含量的影响
5.2.3 不同施肥下土壤微生物量氮含量与土壤全氮含量之间的关系
5.2.4 施用有机肥相比施用化肥对SMBN的响应比与有机肥氮投入量的关系
5.3 讨论
5.4 小结
第六章 长期施肥对我国北方典型农田作物氮吸收和氮肥表观利用率的影响
6.1 材料与方法
6.1.1 试验点概况
6.1.2 试验设计
6.1.3 样品采集与分析
6.1.4 氮肥利用率的选择与计算
6.1.5 统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 作物氮吸收对长期不同施肥的动态响应特征
6.2.2 作物氮肥表观利用率对长期不同施肥的动态响应特征
6.2.3 长期不同施肥下作物氮肥表观利用率差异
6.3 讨论
6.4 小结
第七章 我国北方典型农田土壤全氮及氮平衡特征预测
7.1 材料和方法
7.1.1 试验点概况
7.1.2 试验设计
7.1.3 SPACSYS模型输入参数选择
7.1.4 模型评价指标
7.1.5 未来气候情景介绍
7.1.6 统计分析
7.2 结果与分析
7.2.1 我国北方典型农田土壤全氮含量的校准与验证
7.2.2 未来气候变化和不同施肥下我国北方典型农田土壤全氮含量的特征
7.2.3 未来气候变化和不同施肥下我国北方典型农田土壤氮平衡的特征
7.3 讨论
7.3.1 模型模拟效果
7.3.2 气候变化和施肥对我国北方土壤全氮含量和氮平衡的影响及区域差异
7.4 小结
第八章 全文结论
8.1 主要结果与结论
8.2 主要创新点
8.3 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国秸秆养分资源数量及替代化肥潜力[J]. 宋大利,侯胜鹏,王秀斌,梁国庆,周卫. 植物营养与肥料学报. 2018(01)
[2]施用有机肥对中国农田土壤微生物量影响的整合分析[J]. 任凤玲,张旭博,孙楠,徐明岗,柳开楼. 中国农业科学. 2018(01)
[3]长期施用有机肥增加黄壤稻田土壤微生物量碳氮[J]. 郭振,王小利,徐虎,段建军,张雅蓉,李渝,蒋太明. 植物营养与肥料学报. 2017(05)
[4]长期有机无机配施黑土土壤有机碳对农田基础地力提升的影响[J]. 查燕,武雪萍,张会民,蔡典雄,朱平,高洪军. 中国农业科学. 2015(23)
[5]我国典型农田长期施肥的氮肥真实利用率及其演变特征[J]. 史天昊,段英华,王小利,徐明岗,黄绍敏,石孝均. 植物营养与肥料学报. 2015(06)
[6]长期培肥我国典型黑土玉米氮肥效应的演变趋势[J]. 李慧,徐明岗,朱平,张文菊,张会民,李忠芳. 植物营养与肥料学报. 2015(06)
[7]CENTURY模型在不同生态系统中的研究与应用[J]. 张仟雨,李萍,宗毓铮,董琦,孙敏,郝兴宇. 山西农业科学. 2015(11)
[8]近10年中国大陆主要粮食作物氮肥利用率分析[J]. 于飞,施卫明. 土壤学报. 2015(06)
[9]等氮条件下长期有机无机配施对春玉米的氮素吸收利用和土壤无机氮的影响[J]. 高洪军,朱平,彭畅,张秀芝,李强,张卫建. 植物营养与肥料学报. 2015(02)
[10]长期定位施肥对土壤的碳氮共济效应情景分析[J]. 雷宝坤,刘宏斌,陈安强,毛妍婷,续勇波. 生态环境学报. 2014(10)
博士论文
[1]华北平原不同有机物料投入对农田碳氮协同转化及环境效应研究[D]. 盖霞普.中国农业科学院 2019
[2]基于作物—土壤模型的作物产量与农田氮素平衡模拟研究[D]. 何文天.中国农业科学院 2017
[3]中国农业生态系统的碳氮平衡模拟、耦合和政策评估[D]. 刘昱.清华大学 2016
[4]不同施肥管理对东北玉米连作地农业面源污染影响研究[D]. 焉莉.吉林大学 2016
[5]中国农田土壤有机碳演变及其增产协同效应[D]. 张旭博.中国农业科学院 2016
[6]长期不同施肥对东北玉米产量和土壤肥力及温室气体排放的影响研究[D]. 高洪军.南京农业大学 2015
[7]中国三大粮食作物农田活性氮损失与氮肥利用率的定量分析[D]. 王桂良.中国农业大学 2014
[8]华北平原典型农田生态系统氮磷平衡动态模拟研究[D]. 王迎春.中国农业科学院 2009
[9]田间及模拟条件下氮的矿化与淋溶[D]. 王荣萍.西南农业大学 2005
[10]基于试验与模型的C、N循环研究[D]. 潘志勇.中国农业大学 2005
硕士论文
[1]我国北方典型农田小麦和玉米产量及其氮肥利用率预测[D]. 梁硕.吉林大学 2018
[2]长期施肥对褐土农田土壤剖面硝态氮时空变化的影响[D]. 张慧霞.山西大学 2014
[3]长期施肥下我国典型土壤粮食作物氮肥利用率时空演变特征[D]. 闫鸿媛.华中农业大学 2010
[4]我国典型土壤长期定位施肥下土壤氮素时空演变特征研究[D]. 王娟.西北农林科技大学 2009
[5]长期定位施肥对红壤肥力及作物的影响[D]. 孙好.福建农林大学 2009
[6]农田有机肥氮素释放动态模型及其区域化应用的初步研究[D]. 朱大威.南京农业大学 2006
[7]不同水分管理条件下长期稻麦轮作系统中作物生长与氮素营养特征研究[D]. 吴延寿.南京农业大学 2005
本文编号：3633039
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