基于作物—土壤模型的作物產(chǎn)量與農(nóng)田氮素平衡模擬研究
發(fā)布時間：2020-12-30 22:28
不合理的農(nóng)業(yè)管理措施（種植模式、施肥和耕作等）不僅影響作物產(chǎn)量,而且對農(nóng)田氮素平衡有顯著影響,進而增加水體與大氣的環(huán)境風險。氣候變化作用于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),直接影響作物產(chǎn)量與農(nóng)田氮素循環(huán)。因此,優(yōu)化農(nóng)業(yè)管理措施以及探索未來氣候變化下的適應性措施是保持作物高產(chǎn),降低環(huán)境風險,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要。本文應用農(nóng)業(yè)技術轉(zhuǎn)移決策系統(tǒng)模型（DSSAT）、反硝化與分解模型（DNDC）以及基于加拿大氮素預算模型（CANB）和世界經(jīng)濟合作和發(fā)展組織農(nóng)田氮素平衡模型（OECD）,研究不同作物種植體系、田間管理措施、氣候變化情景對作物產(chǎn)量與農(nóng)田氮素平衡的影響,評價其潛在環(huán)境風險。取得的主要進展如下:1.DSSAT模型模擬的敏感性分析。依據(jù)加拿大Swift Current和Woodslee兩地的春小麥和玉米長期試驗,研究輸入?yún)?shù)（1）土壤排水上限（DUL）,（2）土壤排水下限（LL）,（3）作物播種日期（PD）,（4）種植密度（PP）,（5）施氮量（FNR）和（6）逐日降水量（PREC）對模型輸出的作物產(chǎn)量、土壤水含量和氮淋溶的影響。輸入?yún)?shù)對小麥籽粒產(chǎn)量和地上部生物量的影響順序是PREC>FNR&...
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學院北京市
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
DSSAT-CSM（v4.5）的組件和模塊結構
中國農(nóng)業(yè)科學院博士學位論文 第一章緒論1.2.1.2 DSSAT 土壤水分模型DSSAT 模型中的土壤水分平衡模塊，以日為步長，計算不同土層的土壤水分動態(tài)變化，土壤水分日變化量是由降水和灌溉水中的入滲、垂直排水、非飽和導水、土壤蒸發(fā)和根系吸水等過程決定的（圖 1.2），其計算公式為： S=P+I-EP-ES-R-D式中， S 為土壤的儲水日變化量（mm d-1）；P 為降水量（mm d-1）包括融雪和降雨量；I 為灌溉水量（mm d-1）；EP 為植被水分蒸騰量（mm d-1）；ES 為土壤水分蒸發(fā)量（mm d-1）；R 為地表徑流量（mm d-1）；D 為土壤剖面底部排水量（mm d-1）。在 DSSAT 模型中，每層土壤含水量的日變化是根據(jù)大氣降水或灌溉水、土壤水下滲、毛管水上升、作物吸水和土壤蒸發(fā)等過程計算（Jones et al., 2003）。本研究中依據(jù)可利用的天氣數(shù)據(jù)，Priestley-Taylor（PT）方法（Ritchie, 1972）計算潛在的蒸發(fā)蒸騰（PET）。土壤水分徑流是基于美國水土保護局 SCS（Soil Conservations Service, 1972）水分模型，根據(jù)土壤在不同坡度和種植作物下的“曲線數(shù)”（curve number）進行計算。土壤水分的下滲是通過降水減去徑流進行計算（SoilConservations Service, 1985），下滲的水分在每層土壤的分布由持水能力決定，土壤排水主要受飽和導水率限制（Porter et al., 2004）。
6圖 1.3 DSSAT 模型中（a）CERES-based 和（b）CENTURY-based 土壤有機質(zhì)（SOM）-作物殘體模塊的不同的庫及其轉(zhuǎn)化的結構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
【參考文獻】：
期刊論文
[1]青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析[J]. 趙俊偉,尹昌斌. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2016(07)
[2]我國主要麥區(qū)小麥氮素吸收及其產(chǎn)量效應[J]. 車升國,袁亮,李燕婷,林治安,沈兵,胡樹文,趙秉強. 植物營養(yǎng)與肥料學報. 2016(02)
[3]氮循環(huán)與中國農(nóng)業(yè)氮管理[J]. 王敬國,林杉,李保國. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2016(03)
[4]中國畜禽污染時空特征分析與環(huán)境庫茲涅茨曲線驗證[J]. 孟祥海,周海川,張俊飚. 干旱區(qū)資源與環(huán)境. 2015(11)
[5]中國小麥季氮素養(yǎng)分循環(huán)與平衡特征[J]. 串麗敏,何萍,趙同科,徐新朋,周衛(wèi),鄭懷國. 應用生態(tài)學報. 2015(01)
[6]寧夏馬鈴薯氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收累積特征[J]. 何文壽,馬琨,代曉華,何進智,馬仁彪. 植物營養(yǎng)與肥料學報. 2014(06)
[7]中國化肥投入?yún)^(qū)域差異及環(huán)境風險分析[J]. 劉欽普. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2014(18)
[8]硫酸亞鐵對偏堿煙田土壤及煙草養(yǎng)分吸收的影響[J]. 周航,曾敏,曾維愛,鐘倩云,雷鳴,胡立瓊. 土壤通報. 2014(04)
[9]天津市畜禽養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量估算及耕地負載初步評估[J]. 潘潔,肖輝,陸文龍. 山西農(nóng)業(yè)科學. 2014(05)
[10]馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律及施肥肥效的研究[J]. 段玉,張君,李煥春,趙沛義,妥德寶,姚俊卿,安昊,賈有余. 土壤. 2014(02)
博士論文
[1]甘肅省東南部農(nóng)田土壤有機碳時空變化及DSSAT模型模擬研究[D]. 李卓亭.蘭州大學 2014
[2]利用模型對黑土條件下玉米生長和土壤碳氮循環(huán)的模擬研究[D]. 楊靖民.吉林農(nóng)業(yè)大學 2011
本文編號：2948407
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學院北京市
【文章頁數(shù)】：148 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
DSSAT-CSM（v4.5）的組件和模塊結構
中國農(nóng)業(yè)科學院博士學位論文 第一章緒論1.2.1.2 DSSAT 土壤水分模型DSSAT 模型中的土壤水分平衡模塊，以日為步長，計算不同土層的土壤水分動態(tài)變化，土壤水分日變化量是由降水和灌溉水中的入滲、垂直排水、非飽和導水、土壤蒸發(fā)和根系吸水等過程決定的（圖 1.2），其計算公式為： S=P+I-EP-ES-R-D式中， S 為土壤的儲水日變化量（mm d-1）；P 為降水量（mm d-1）包括融雪和降雨量；I 為灌溉水量（mm d-1）；EP 為植被水分蒸騰量（mm d-1）；ES 為土壤水分蒸發(fā)量（mm d-1）；R 為地表徑流量（mm d-1）；D 為土壤剖面底部排水量（mm d-1）。在 DSSAT 模型中，每層土壤含水量的日變化是根據(jù)大氣降水或灌溉水、土壤水下滲、毛管水上升、作物吸水和土壤蒸發(fā)等過程計算（Jones et al., 2003）。本研究中依據(jù)可利用的天氣數(shù)據(jù)，Priestley-Taylor（PT）方法（Ritchie, 1972）計算潛在的蒸發(fā)蒸騰（PET）。土壤水分徑流是基于美國水土保護局 SCS（Soil Conservations Service, 1972）水分模型，根據(jù)土壤在不同坡度和種植作物下的“曲線數(shù)”（curve number）進行計算。土壤水分的下滲是通過降水減去徑流進行計算（SoilConservations Service, 1985），下滲的水分在每層土壤的分布由持水能力決定，土壤排水主要受飽和導水率限制（Porter et al., 2004）。
6圖 1.3 DSSAT 模型中（a）CERES-based 和（b）CENTURY-based 土壤有機質(zhì)（SOM）-作物殘體模塊的不同的庫及其轉(zhuǎn)化的結構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
【參考文獻】：
期刊論文
[1]青島市畜禽糞便排放量與肥料化利用潛力分析[J]. 趙俊偉,尹昌斌. 中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃. 2016(07)
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[5]中國小麥季氮素養(yǎng)分循環(huán)與平衡特征[J]. 串麗敏,何萍,趙同科,徐新朋,周衛(wèi),鄭懷國. 應用生態(tài)學報. 2015(01)
[6]寧夏馬鈴薯氮、磷、鉀養(yǎng)分的吸收累積特征[J]. 何文壽,馬琨,代曉華,何進智,馬仁彪. 植物營養(yǎng)與肥料學報. 2014(06)
[7]中國化肥投入?yún)^(qū)域差異及環(huán)境風險分析[J]. 劉欽普. 中國農(nóng)業(yè)科學. 2014(18)
[8]硫酸亞鐵對偏堿煙田土壤及煙草養(yǎng)分吸收的影響[J]. 周航,曾敏,曾維愛,鐘倩云,雷鳴,胡立瓊. 土壤通報. 2014(04)
[9]天津市畜禽養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量估算及耕地負載初步評估[J]. 潘潔,肖輝,陸文龍. 山西農(nóng)業(yè)科學. 2014(05)
[10]馬鈴薯氮磷鉀養(yǎng)分吸收規(guī)律及施肥肥效的研究[J]. 段玉,張君,李煥春,趙沛義,妥德寶,姚俊卿,安昊,賈有余. 土壤. 2014(02)
博士論文
[1]甘肅省東南部農(nóng)田土壤有機碳時空變化及DSSAT模型模擬研究[D]. 李卓亭.蘭州大學 2014
[2]利用模型對黑土條件下玉米生長和土壤碳氮循環(huán)的模擬研究[D]. 楊靖民.吉林農(nóng)業(yè)大學 2011
本文編號：2948407
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