京郊地区集约化蔬菜生产中氮素综合管理系统的建立和应用

论文题目: 京郊地区集约化蔬菜生产中氮素综合管理系统的建立和应用

论文类型: 博士论文

论文专业: 植物营养学

作者: 张晓晟

导师: 李晓林,张福锁,陈清

关键词: 集约化菜田,氮素管理,地理信息系统

文献来源: 中国农业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 合理的蔬菜养分管理是以作物的生长和氮素吸收规律为中心,保证作物生长必要的根层土壤氮素残留水平,考虑播种前土壤中已有的无机氮水平、作物生长期间来自环境的氮素贡献及保证作物生长必要的土壤残留氮素等来源,通过平衡土壤—蔬菜体系氮素的输入输出过程来实现的。将这些过程通过模型进行模拟,建立应用于集约化蔬菜生产的氮素管理系统,并且在京郊通州地区进行了田间试验以验证和优化参数。研究结果表明: 尽管蔬菜作物的种类繁多,生长过程和氮素吸收规律差异很大,但是都可以用Richards方程进行很好的模拟和预测。田间试验的结果表明,对不同种类和不同收获方式的蔬菜产量和氮素吸收的预测值和实测值之间的相关关系显著;季节性差异是蔬菜生长模拟和预测中要解决的重要问题,因此引入季节调整参数对Richards方程进行修正,结果表明,以秋季栽培为标准生长季节,设定其季节参数为1,在其它生长参数一致的情况下,通过调整目标产量和季节参数能够较好地对春季菠菜产量和氮素吸收模拟预测。利用修正后的Richards方程对不同栽培管理条件和不同生育期的蔬菜产量进行模拟,各试验的预测值与实测值之间的相关关系均达到了显著性水平。 NminBuffer值是指保证作物正常生长土壤中必要存留的Nmin数量,各种蔬菜作物的NminBuffer值是由作物本身的养分吸收特性所决定的。不同梯度的氮素田间试验结果表明,不同作物之间NminBuffer值差异较大,大白菜,花椰菜和胡萝卜的Nmin Buffer值分别为41,55和62kg/ha N,而秋季栽培的菠菜在山东莱阳和京郊地区NminBuffer值差异不大。不同年份栽培的秋季菠菜NminBuffer值差异也不大,都在37-44 kg/ha N;但是季节性差异引起的菠菜NminBuffer值差异较大,春季菠菜需要的Nmin Buffer值为56 kg/ha N,比秋季菠菜提高了30%。 土壤矿化氮素是蔬菜生长过程中的重要氮素来源。影响田间土壤氮素矿化的因素很多,不同条件下的土壤氮素矿化数量变异很大,从-444到193 kg/ha;维持合理氮素供应水平下,京郊菜田土壤的平均日矿化水平大约在1.34 kg/ha·day N左右。 灌溉是影响集约化蔬菜生产中氮素管理至关重要的因素,不同灌溉方式的菠菜试验结果表明,尽管畦灌处理的菠菜比喷灌处理多消耗30%以上的水分,但其产量和氮素吸收都比相同施氮水平的喷灌处理低;畦灌处理和喷灌处理的菠菜Nmin Buffer值相近,但是由于畦灌处理的根层氮素损失比喷灌处理大,大约需要增加60 kg/ha的氮素,产量才能达到和喷灌处理相同的水平。通州的试验结果表明,灌溉方式相同的情况下,系统的推荐在番茄、甜椒、生菜和萝卜上取得了很好的效果。 在上述研究的基础上建立了推荐系统各个模块的参数数据库,将各个模块组合,结合地理信息系统的空间数据管理功能对地块的土壤养分等信息进行管理,在Visual Basic环境下利用Mapobjects组件开发了基于GIS的集约化菜田土壤氮素管理系统,能够对土壤氮素动态预测以及氦素施用推荐等提供有力的信息决策支持。

论文目录:

第一章 文献综述

1.1 集约化蔬菜产区的养分投入特点

1.1.1 化肥投入

1.1.2 有机肥投入和土壤矿化氮素

1.1.3 其它的氮素投入

1.2 考虑蔬菜生长和氮素吸收的氮素供应策略

1.2.1 氮素吸收规律

1.2.2 临界养分浓度

1.2.3 影响蔬菜养分供应的其它因素

1.3 合理养分管理的决策机制

1.3.1 传统养分管理的环境问题

1.3.2 合理养分管理的方法

1.4 养分资源综合管理在集约化蔬菜生产中氮素管理的应用

第二章 研究背景与研究思路

2.1 研究背景

2.2 研究思路

第三章 集约化菜田氮素管理的理论框架

3.1 基于目标产量的氮素管理系统的主要模块

3.1.1 作物生长模拟预测

3.1.2 必要土壤N_(min)存留(N_(min) Buffer)

3.1.3 上茬收获后残留氮素和矿化氮素

3.1.4 氮素损失

3.2 灌溉方式对氮素管理推荐的影响

第四章 作物生长和氮素吸收的模拟

4.1 材料与方法

4.1.1 方法原理

4.1.2 试验布置

4.1.3 试验期间气象条件

4.1.4 测定项目与方法

4.2 结果与分析

4.2.1 不同季节菠菜生长和氮素吸收的模拟预测

4.2.2 不同作物生长和氮素吸收的模拟预测

4.3 讨论

4.3.1 作物产量和氮素吸收总量的影响因素

4.3.2 作物生长和氮素吸收过程的影响因素

4.4 小结

第五章 土壤氮素转化参数的确定

5.1 氮素表观矿化和氮素利用率

5.1.1 材料与方法

5.1.2 结果与分析

5.1.3 讨论

5.2 N_(min) Buffer

5.2.1 材料与方法

5.2.2 结果与分析

5.2.3 讨论

5.3 小结

第六章 灌溉措施对土壤氮素供应及土壤氮素损失的影响

6.1 材料与方法

6.1.1 试验地点及供试作物

6.1.2 试验设置和田间管理

6.1.3 测定项目与方法

6.2 结果与分析

6.2.1 灌溉措施对蔬菜生长和氮素吸收的影响

6.2.2 灌溉措施对土体氮素存留的影响

6.2.3 灌溉措施对矿化和氮素利用效率的影响

6.3 讨论

6.4 小结

第七章 集约化蔬菜产区的氮素推荐验证及参数优化

7.1 材料与方法

7.1.1 试验区域的基本状况

7.1.2 试验处理

7.1.3 供试作物及田间管理

7.1.4 测定项目与方法

7.1.5 数据统计与分析

7.2 结果与分析

7.2.1 作物产量

7.2.2 氮素吸收

7.2.3 氮素的表观矿化和氮素利用率

7.2.4 氮素残留

7.2.5 氮素平衡分析

7.3 讨论

7.4 小结

第八章 集约化菜田氮素管理系统的结构和功能

8.1 区域菜田氮素管理系统的原理及决策流程

8.1.1 系统原理

8.1.2 系统决策流程

8.2 区域菜田氮素管理系统的结构设计和功能的实现

8.2.1 系统结构设计

8.2.2 系统功能

8.2.3 地理信息数据库

8.2.4 模型参数数据库

8.2.5 数据管理

8.2.6 可视化结果显示

8.3 小结

第九章 讨论

9.1 集约化蔬菜生产中氮素过程的不确定性

9.2 集约化菜田氮素综合管理中的技术问题

第十章 结论与展望

10.1 主要结论

10.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介

发布时间: 2005-07-18

参考文献

• [1].铵态氮调控菜心氮素吸收的分子机制[D]. 钟丽华.华南农业大学2016
• [2].基于生长发育模拟模型的加工番茄氮素吸收模型研究[D]. 王新.石河子大学2014
• [3].黄瓜不同品种氮效率类型分析[D]. 赵春波.吉林农业大学2015

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