基于GIS我国农田土壤磷素管理及磷肥需求预测研究

论文摘要

以农业统计资料构建全国县域磷肥使用和土壤磷素平衡数据库为基础,利用GIS平台分析表达我国县域土壤磷素时空格局;从全国典型土壤磷素长期监测结果和黄淮海平原磷素变化情况出发,以点、面两个角度,模拟、验证了田块和区域的磷素平衡与磷素变化模型。通过施肥情况、当地气候、土壤的理化条件以及种植特点等分析,总结影响因子的特点,为指导磷肥的空间利用,磷肥预测以及磷肥资源优化配置提供依据。本文主要结论如下:1、通过对1990、1997、2004年全国县域磷投入和磷素平衡的分析表明,从1990年到2004年全国均呈现一个不断上升的趋势,且区域间的差异逐渐加大。表现为东多西少,南多北少。2、我国典型土壤长期监测结果表明:土壤磷素盈亏会对有效磷库产生影响,农田磷素平衡有盈余的时侯,土壤有效磷养分水平将会提高,当有亏缺的时候,土壤有效磷水平将下降,但是这种判断有时也会出现个别反常现象;而以县域为单位的黄淮海平原土壤磷素平衡和有效磷变化未表现出这种现象。3、近十年典型土壤长期监测结果表明,我国土壤磷素平衡整体盈余,但是区域之间差异较大,西北和东北地区单位面积磷投入量较少,华北地区单位面积磷投入量最高;西北和东北地区单位面积磷素平衡盈余量较少,华南地区单位面积磷素平衡盈余量最高。从构建磷素平衡和磷素变化模型表明,不同地区有效磷对磷素平衡的反应不同,其中,东北地区最高,每积累1kg?hm-2的磷素,有效磷就会增加0.0349mg?kg-1,西北地区最少为0.0198 mg?kg-1;单位面积磷肥使用量越高,磷素平衡盈余量越高,从全国136个监测点整体来看为0.0251 mg?kg-1。4、黄淮海平原1997年、2001年和2004年土壤磷素平衡均表现为盈余面积大于亏缺面积,表明该区域土壤磷素资源是一直在积累的;单位面积磷盈余也是逐渐增大;黄淮海平原土壤速效磷变化总趋势是升高的,但升高幅度不大;且该区随着磷素盈余量的增多,速效磷的含量也增高,二者呈直线相关关系。5、从磷肥使用量、种植结构、经济因素、土壤类型、土壤质地、土壤肥力、土壤pH以及气象条件等八个方面分析了磷素平衡影响因素;从磷肥使用量、土壤类型、质地、土壤肥力、土壤pH以及气象条件等六个方面分析磷素消长的影响因素,结果表明,磷肥使用量、土壤类型、质地、平均温度、土壤肥力均表现出与磷素平衡和磷素变化相关,变化趋势一致。但与土壤pH和降水关系不明显。6、建立了典型土壤磷素变化和磷素平衡模型,可以预测土壤速效磷变化情况,也可预测磷肥需求,初步预测十年后磷肥使用量增加到1347.2万t,并且与其他方法作简单比较,预测结果基本一致,同时也验证了本预测方法是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 磷肥生产和消费
• 1.1.1 磷肥生产
• 1.1.2 磷肥消费
• 1.1.3 磷肥需求预测
• 1.2 磷素的固定转化
• 1.2.1 磷的固定
• 1.2.2 磷的释放
• 1.3 施肥对磷库的影响
• 1.3.1 施肥对土壤磷素含量的影响
• 1.3.2 施肥对土壤磷素形态的影响
• 1.4 区域养分资源综合管理
• 1.5 区域养分资源综合管理的现状及应用
• 1.5.1 P 指数
• 1.5.2 养分平衡
• 1.5.3 区域养分资源综合管理的应用研究
• 1.6 我国区域养分资源综合管理研究
• 1.7 研究思路
• 1.7.1 我国县域磷素平衡时空分布特征
• 1.7.2 我国典型土壤磷素平衡及影响因素分析
• 1.7.3 区域磷素平衡及影响因素分析——以黄淮海平原为例
• 1.7.4 我国土壤磷素消长现状及驱动因子分析
• 1.7.5 磷素消长与磷素平衡模型的构建与磷肥预测
• 1.8 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.1.1 全国典型土壤
• 2.1.2 黄淮海平原
• 2.2 采样、分析项目与方法
• 2.2.1 采样方法
• 2.2.2 调查测定内容和方法
• 2.3 磷平衡计算方法
• 2.4 分县属性数据库的建立
• 2.5 技术图件与数据处理
• 2.5.1 基本图件
• 2.5.2 GIS 平台
• 2.5.3 数据处理及其主要软件平台
• 第三章 中国县域磷养分平衡时空分布特征
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 基础数据
• 3.1.2 磷平衡的计算方法
• 3.1.3 县级尺度区域表示方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 我国磷肥施用的历史演变
• 3.2.2 我国单位面积磷投入的时空变化
• 3.2.3 磷平衡的时空变异
• 3.2.4 单位面积磷平衡的时空变异
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第四章 我国典型土壤磷素平衡及其影响因素分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 基础数据
• 4.1.2 磷平衡的计算方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同区域农田磷投入量分布特征
• 4.2.2 不同地区典型土壤农田磷素养分收支平衡分布特征
• 4.2.3 影响因素分析
• 4.3 讨论
• 4.4 结论
• 第五章 我国区域土壤磷素平衡及其影响因素分析—以黄淮海为例
• 5.1 黄淮海平原磷素资源空间分布特征
• 5.1.1 黄淮海地区磷素投入的时空变异
• 5.1.2 黄淮海地区单位面积磷投入时空变异
• 5.1.3 黄淮海地区磷平衡
• 5.1.4 黄淮海地区单位面积磷平衡
• 5.2 黄淮海地区农田土壤磷素平衡影响因素分析
• 5.2.1 磷肥使用量与磷素平衡
• 5.2.2 当地经济因素
• 5.2.3 种植结构
• 5.2.4 土壤类型
• 5.2.5 土壤pH
• 5.2.6 气象条件
• 5.3 结论
• 第六章 我国土壤磷素消长现状及驱动因子分析
• 6.1 土壤磷素消长现状
• 6.1.1 典型土壤磷素养分变化现状
• 6.1.2 黄淮海平原磷素养分变化现状
• 6.2 影响因素分析
• 6.2.1 pH 值
• 6.2.2 土壤类型
• 6.2.3 气象条件
• 6.2.4 施肥情况
• 6.2.5 肥力状况
• 6.3 结论
• 第七章 土壤磷素消长与平衡的模型构建及磷肥需求预测
• 7.1 模型构建理论依据
• 7.2 有效磷消长与磷素平衡模型的构建
• 7.3 磷肥预测模型的构建与预测的对照
• 7.4 讨论
• 7.5 结论
• 第八章 结论与讨论
• 8.1 主要结论
• 8.2 问题讨论
• 8.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历