棉田生态系统磷素供应动态模拟模型研究

棉田生态系统磷素供应动态模拟模型研究

论文摘要

本研究大田试验在湖南农业大学棉花试验基地进行,实验室所用土壤取自湖南农业大学棉花研究基地,通过设置不同施磷量处理对棉花供磷参数、棉花干物质的影响、以及棉花对磷肥动态吸收的研究。主要结论如下:1、土壤有效磷含量随施磷量的增加而增加,施磷量越高其有效磷含量越高,在低施磷水平下(60-120mg/kg)下,作物主要靠吸收土壤中的有效磷,所以当土壤中有效磷含量偏低时,导致作物减产。2、棉田施用磷肥后,可刺激棉花根系的生长,使棉苗根系表长,变细,增加根系的表面积,促进根系对磷的吸收。但供磷过高,导致营养元素比例失调,对作物生长发育不利。这是磷肥养分胁迫下不利于氮、钾以及其它营养元素的吸收。从而抑制作物的生长。3、从棉苗的生长情况来看,本试验以施磷480mg/kg效益最好,施磷偏多,效益减退,不利于棉花的生长。4、不同施磷水平棉花干物质和磷养分积累均符合Logistic生长函数模型,各处理拟合Logistic方程的曲线相关指数R2均在0.98以上,达到了a=0.01极显著水平。5、研究表明,在试验区施磷量为(P2O5)90.5kg/hm2最佳,其营养体旺盛生长期于7月上旬至8月上旬,此生育期间追肥可以加速营养体生物量的积累,以调节棉株地上营养体生长参数,从而获得更高的产量,其中7月中旬为棉田肥水管理的关键期。6、利用肥料一阶动力学方程,通过土壤环境函数的修正,建立了一个适应棉田生态系统磷素供应的动态模型。一阶动力学方程为:s1、s2分别为土壤有机磷矿化的易难组分,由微分形式导出其积分形式:化肥供磷过程同样符合一阶动力学方程,速率常数同样受土壤环境函数的修正。化肥的供磷势可以表示为肥料利用率与施磷量的乘积,导出化学肥料供磷方程微分形式:7、利用大田试验与文献资料对所建立的土壤与肥料供磷模型进行检验,将作物的实际吸收磷量作为观测值进行验证。结果表明,模拟值与观测值之间具有良好的一致性;棉花生长季磷素累积动态模拟和生长季磷素吸收总量模拟,其线性相关系数R分别为0.96***(n=148),0.87***(n=20),两方面的验证都达到了极显著相关。8、通过对我国近10年主要棉作区田间试验数据的统计分析,建立了平均情况下与施磷量(Pinput,kg.ha-1)相关的磷肥利用率(PUE)统计模型:通过此模型,可以计算出整个作物生长季磷肥的供磷势。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 综述
  • 1. 研究意义
  • 2. 研究进展
  • 3. 土壤中磷的存在形式
  • 4. 土壤中磷素的植物营养学原理及其对植物的有效性
  • 4.1 磷素的植物营养学原理
  • 4.2 磷与养分的运输
  • 4.3 磷素的有效性及其影响因素
  • 4.4 土壤磷的吸附和解吸
  • 4.5 土壤磷的化学沉淀和溶解
  • 4.6 磷素在土壤—植物系统中的循环
  • 5. 土壤磷素动态供应能力的实用模型
  • 5.1 土壤有效磷基本平衡模型
  • 5.2 土壤有机磷分解模型
  • 5.3 土壤溶液磷浓度
  • 6. 问题的提出
  • 7. 本研究目的和内容
  • 7.1 本研究的目的
  • 7.2 本研究的内容
  • 第一章 不同施磷水平对土壤供磷和棉花幼苗生长的影响
  • 1. 试验材料与方法
  • 1.1 供试土壤与品种
  • 1.2 试验材料的制备
  • 1.2.1 土壤制备
  • 1.2.2 棉花育苗和移栽
  • 1.2.3 试验设计和处理
  • 1.2.4 样品分析测试
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 不同施磷处理对土壤供磷的影响
  • 2.2 不同施磷处理对棉花幼苗生长和磷吸收的影响
  • 3 小结与讨论
  • 第二章 不同施磷水平对棉花干物质积累与养分吸收的模拟模型
  • 1. 材料与方法
  • 1.1 试验设计
  • 1.2 测定项目与方法
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 不同施磷水平棉花干物质积累的动态模型
  • 2.2 不同施磷水平棉株干物质的积累规律及其模型的建立
  • 2.3 不同施磷水平棉株磷素吸收积累规律及其模型的建立
  • 2.4 不同施磷水平下棉花养分吸收与产量的关系
  • 3. 小结
  • 第三章 棉田土壤磷素供应动态模型
  • 1. 材料与方法
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 模型的基本表达
  • 2.1.1 微分形式
  • 2.1.2 积分形式
  • 3 基本函数
  • 3.1 温度影响函数
  • 3.2 水分影响函数
  • 3.3 土壤质地影响函数
  • 4. 参数的确定
  • 4.1 土壤矿化基本参数的确定
  • 4.2 肥料供磷基本参数的确定
  • 5. 肥料利用率PUE
  • 6. 肥料供磷速率常数
  • 7. 本章小结
  • 第四章 模型的检验
  • 1. 材料与方法
  • 1.1 数据来源
  • 1.2 基本输入
  • 1.3 磷肥参数
  • 1.4 检验算法
  • 2. 结果与分析
  • 2.1 检验结果
  • 2.2 利用棉花产量进行的补充验证
  • 3. 小结
  • 全文总结与结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

    • [1].红壤旱地棉田覆盖种植对棉花生长和农田环境的影响[J]. 中国农学通报 2010(07)

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