规模经营农田养分空间变异与精准管理

论文摘要

限制作物高产和养分高效利用的关键因素之一是土壤养分供应与作物养分需求在空间上的不协调,但目前在规模经营条件下结合土壤养分、作物产量和养分吸收、地形等条件探讨农田养分空间变异特征并进行分区平衡施肥技术探讨的研究甚少。本文应用GPS、G1S等先进信息技术,对黑龙江省克山农场的农田土壤养分空间变异特征及其与春小麦产量的空间关系和春小麦分区平衡施肥技术的应用效应进行研究,为我国东北地区规模经营条件下的农田土壤养分分区管理技术提供理论基础,主要研究结果如下：1、运用传统统计与地统计相结合,研究了规模经营条件下的克山农场试区的土壤养分空间变异特征。克山农场土壤养分主要限制因子为氮、磷、钾、硫和锌。试区土壤不同大量营养元素和微量营养元素养分的变异情况差异较大。土壤有机质、N03"-N、N和P的空间变异结构明显,其半方差函数理论模型可用球状或指数模型拟合；土壤OM和速效养分含量一般呈斑块状分布,大部分区域的速效P、K、S和Zn含量集中在1-2个养分含量等级范围内。土壤OM的空间变异与地形关系较为密切,而土壤N03--N的空间变异与土壤水分关系密切,降雨条件、作物种植类型和施肥情况是试区土壤养分空间变异的主要原因。2、在克山农场采集春小麦的秸秆及籽粒样品,并采集春小麦的籽粒与秸秆产量数据,初步分析了春小麦籽粒的产量空间变异特点,并探讨其与春小麦主要营养元素氮、磷、钾的吸收总量与土壤有效养分等的空间关系。克山农场试区的春小麦籽粒产量在空间分布上总体变异较大。春小麦籽粒产量的空间变异与土壤OM、速效P、速效K、速效S和速效Zn的空间变异之间密切相关,秸秆产量的空间变异与土壤OM和速效P、速效K和速效S的空间变异之间密切相关。春小麦籽粒产量空间变异与整个生育期间养分吸收总量空间变异之间密切相关,土壤速效养分是作物吸收养分的最主要来源之一,春小麦整个生育期间养分吸收总量空间变异与种植前相应土壤养分空间变异之间密切相关。春小麦籽粒产量的空间变异与种植前土壤水分和千粒重的空间变异之间关系密切,而千粒重的空间变异与土壤速效磷的空间变异之间关系较为密切。3、为解决合理肥料施用量的问题,在克山农场进行了春小麦高产高效平衡施肥优化配方的筛选试验。结果表明不同平衡施肥配方能明显地促进春小麦的生长发育,提高春小麦产量,同时还能有效地改善春小麦的品质,其最适宜的施肥配方为：N 75 kg/hm2, P2O5 82.5 kg/hm2, K2O 52.5 kg/hm2, S 19.5 kg/hm2.根据克山农场试区土壤养分状况和作物优质高产的营养特性与需肥规律,以及平衡施肥咨询服务系统,提出了规模经营条件下的春小麦高产高效分区管理技术,并开展了田间校验试验。结果表明,在试区生产条件下,分区管理技术是较为优化和适宜的。与农民习惯施肥相比,春小麦分区平衡施肥技术在不同肥力区域增产8.1%-18.9%,增收455-520元/hm2,提高氮肥利用率3.0-6.2个百分点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤特性空间变异
• 1.2.2 土壤养分含量与作物产量、养分吸收之间的关系
• 1.2.3 养分精准管理技术
• 1.3 研究契机
• 1.4 研究内容与研究思路
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究思路
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区域
• 2.2 土壤与小麦样品采集
• 2.3 肥料使用调查
• 2.4 田间试验
• 2.4.1 春小麦优质高产平衡施肥优化配方的筛选
• 2.4.2 春小麦优质高产分区平衡施肥技术应用效应
• 2.5 数据处理分析
• 2.6 土壤和植株样品分析
• 2.6.1 土壤样品分析
• 2.6.2 土壤养分含量分级指标
• 2.6.3 植株样品分析
• 第三章 土壤养分空间变异特征及其影响因素
• 3.1 土壤养分空间变异特征
• 3.2 土壤养分空间变异的影响因素
• 3.3 本章小结
• 第四章 春小麦产量空间变异特征及影响因素
• 4.1 规模经营春小麦产量空间变异特征
• 4.2 春小麦空间变异特征与土壤养分等的相关性
• 4.3 本章小结
• 第五章 规模经营农田养分精准管理技术
• 5.1 春小麦优质高产平衡施肥技术优化配方的筛选
• 5.1.1 不同施肥配方对春小麦生育性状的影响
• 5.1.2 不同施肥配方对春小麦产量的影响
• 5.1.3 不同施肥配方对春小麦品质的影响
• 5.2 春小麦分区平衡施肥技术的形成
• 5.3 春小麦分区平衡施肥技术的应用效果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历