生态平衡施肥模型与肥料效应函数模型关系研究

本文从理论上推导出生态平衡施肥模型及其特征参数模型的一般应用表达式,进而建立了区域生态平衡施肥模型和区域特征参数模型,最后介绍了区域生态平衡施肥模型和地块施肥模型参数的求解方法和预测施肥量方法。研究表明:肥料效应函数模型是生态平衡施肥模型在不考虑土壤有效养分因素情况下的特例;区域生态平衡施肥模型能够满足地块半定量施肥预测的需求。     

生态平衡施肥模型与目标产量施肥模型比较研究

对目标产量施肥模型特点、弊端和预测施肥量精度等进行了综合研究,并与生态平衡施肥模型进行了比较。结果表明:尽管目标产量施肥模型构建合理,参数获得容易,但参数多,参数易变,参数准确测定困难,参数间存在相互影响关系,模型中没有考虑土壤有效养分平衡或变化,因此,它难以作为精确施肥模型使用;与其相比,生态平衡施肥模型将施肥系统中诸多变量统一在质量守恒定律之下,具有测土施肥模型和肥料效应函数模型的双重功能,参数变异小,参数易于获得和预测施肥量准确等诸多优点。     

肥效评价的生态平衡施肥指标体系的应用

本文以肥效评价的生态平衡施肥理论体系为基础,对生态平衡施肥指标体系进行了研究。（1）以肥料转化率为基础建立了全量养分通用施肥模型和参数体系：在Wj=Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj〉Wi状态下,模型为Win=Wyield/Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj〈Wi状态下,模型为Win=Wyield/Ks-yield＋（Wj-W）i,参数为产量、肥料转化率和（Wj-W）i。（2）以肥料离土率为基础建立了肥料离土估算模型和参数体系：在Wj=Wi状态下,全量养分通用离土模型为Wleave=Win×Kleave或Kleave=1-Kyield,参数为产量和肥料转化率;在Wj〉Wi状态下,模型为Wleave=Kleave×Win或Kleave=1-Kyield-Kfertilization,参数为产量、肥料转化率和（Wj-W）i或Kfertilization。（3）以肥料培肥率为基础建立了土壤培肥模型和参数体系：在Wj〉Wi时,肥料培肥率模型为Kfertilization=（Wj-W）i/Win,参数为产量和肥料培肥率。（4）以中长期定位试验为例说明了以上模型的应用方法和过程。     

安徽土壤肥料信息系统中施肥决策的研究

研究了安徽土壤肥料信息系统中配方施肥决策的算法和模型中的参数。采用土壤养分校正系数法,得出了安徽省各地区土壤养分校正系数值及其与土测值之间的关系,从而根据土壤养分含量、作物种类和目标产量确定某一区域的施肥量,为土壤肥料信息系统中的施肥决策提供方法依据。     

通用施肥模型及其应用

基于生态平衡施肥理论和多年实践,建立了通用施肥模型及其若干应用模式。（1）不进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为＂肥料转化率＋肥料离土率＋肥料培肥率=1＂;当Wj〈Wi时的通用施肥模型表达式为＂土壤-肥料转化率＋土壤-肥料离土率=1＂。（2）进行秸秆还田情况下,当Wj≥Wi时的通用施肥模型表达式为＂肥料经济产量转化率＋肥料离土率＋肥料培肥率=1＂;当Wj〈Wi时的通用施肥模型表达式为＂土壤-肥料经济产量转化率＋土壤-肥料离土率=1＂。基于以上理论和方法,分别对肥料长期定位试验、示踪试验、普通肥料田间试验、轮作栽培模式情况下的通用施肥模型进行了讨论;并介绍了参数计算过程。根据实际工作需要,对通用施肥模型进行了简化,分别定义了土壤-化肥养分生物产量转化率、土壤-化肥养分籽粒产量转化率两个参数和相应的施肥模型。最后简介了通用施肥模型多年实践情况。     

肥效评价的生态平衡施肥理论体系、指标体系及其实证

根据生态平衡施肥理论和实践,在综合评价肥料利用率及其算法前提下,提出了肥效评价的生态平衡施肥理论体系和指标体系,并进行了实证。理论体系包括：（1）以生态平衡施肥的多目标优化施肥为核心内容,即生态平衡施肥是以适宜的肥料成本、保证粮食产量和品质、持续培肥或保持土壤肥力平衡、减少施肥污染的多目标优化;（2）从操作上定义了多个评价指标,并可通过普通肥料田间试验求算;（3）指标体系包括评价肥效和指导施肥双重功能;（4）确立了肥效评价指标体系建立的方法。指标体系包括4方面9项指标：①用产量评价的指标有肥料转化率、最低肥料转化率、最高肥料转化率、平均肥料转化率;②考虑对环境负面影响的指标有肥料离土率、生态施肥量上限;③考虑土壤培肥的指标有培肥施肥量下限;④考虑土壤和肥料共同作用的指标有土壤-肥料养分表观转化率和土壤-肥料养分表观离土率。     

不同地理尺度下综合施肥模型的建模与验证

在新疆北疆采用包含正交设计的方案进行了多点肥料试验,建立了不同地理尺度下的综合施肥模型和肥料效应函数方程,通过校验试验对综合施肥模型与肥料效应函数方程施肥推荐施肥效果进行了比较研究。试验采用相同的试验设计在2000-2002年间进行,每年试验点数为31个。研究结果表明,通过趋势系数可以建立包括地点变量的综合肥料效应方程,回归方程各参数有明确的肥料学意义。不同地理尺度下建立的综合施肥模型都可以有效地进行施肥推荐。和传统的肥料效应函数方程相比,综合施肥模型的氮素推荐量与土壤碱解氮或有机质含量呈显著负相关,表明方程可以根据土壤供氮能力调节施氮量,在小尺度下尤其如此。综合施肥模型磷肥推荐量显著低于肥料效应函数方程推荐量,其推荐质量高于肥料效应函数方程。小尺度下综合施肥模型的推荐量比大尺度下综合施肥模型精确度更高,但两种施肥模型都优于肥料效应函数方程。     

北方褐土区冬小麦养分平衡施肥参数研究

【目的】利用养分平衡法原理,研究各养分平衡施肥参数,建立以土壤有效养分测定为基础的我国褐土冬小麦测土推荐施肥指标体系,以简捷快速、科学合理地指导我国北方褐土区冬小麦的施肥与生产。【方法】通过对多年多点小麦肥效试验结果的分析,分别计算出小麦单位产量养分吸收量、土壤有效养分校正系数、肥料当季利用率等养分平衡施肥参数,主要研究土壤环境、产量水平等因素对土壤有效养分校正系数和肥料利用率的影响及变化规律。【结果】冬小麦每百千克小麦产量养分吸收量在一个相对稳定的范围内变化,因此忽略其变化将其定为常数,即氮(N)、磷(P2O5)和钾(K2O)分别为3 kg、1.2 kg和2.8 kg。土壤有效养分校正系数与土壤有效养分含量之间呈显著幂指数负相关关系。在不同的产量水平下,肥料养分当季利用率与土壤有效养分含量之间呈显著对数负相关关系。在此基础上,建立了以养分平衡原理为依据、土壤有效养分测定为基础的我国褐土冬小麦测土推荐施肥指标体系。【结论】由于养分平衡模型的作物推荐施肥量是根据目标产量需肥量与土壤供肥量之差来计算的,在利用该模型进行施肥推荐时,研究的关键点应该是如何准确确定模型中土壤有效养分校正系数和肥料当季利用率等参数,以便得到广泛地推广应用。在北方褐土区建立了以养分平衡原理为依据,土壤肥力测定为基础,具有氮、磷和钾全定量特性的小麦测土推荐施肥体系。     

作物生态平衡施肥决策系统的研究

本文阐述生态平衡施肥的概念、原理及意义，按照生态平衡施肥原理建立生态平衡施肥决策系统，介绍系统设计、系统功能以及系统运行环境。系统能快速测定土壤养分状况，给出不同土壤以及生态因子的生态平衡施肥方案，为推广生态平衡施肥、生产和供应高效专用肥料提供保障。     

生态平衡施肥模型理论与应用

根据质量守恒定律和肥料—土壤—作物间养分转化关系,提出施肥机理模型的一般数学表达式:W=P+Lfsp+(Tn+1-Tn)×2.25(或0.15),称之为“生态平衡施肥模型”.初步应用结果表明,按此模型推荐的施肥量比目标产量法减少17%～22%.     

耦合MOP-FLUS模型的滇中城市群“三生”空间格局优化

生产空间、生活空间、生态空间之间联系紧密,决定国土空间的最高演化目标,为了协调区域经济社会的发展,通过构建符合城市群发展实际的“三生”空间分类体系划定国土空间; 基于目标条件与情景设定,通过MOP模型实现“三生”空间综合效益最大化; 利用FLUS模型优化“三生”空间布局,并采用景观格局指数对其优化结果进行了分析评价。结果表明:优先满足生产和生活空间发展情景的生态效益最低,城镇化进程加快的同时生态空间发展受到抑制,生态环境脆弱; 优先满足生态空间发展情景的经济效益最低,生态环境虽然得到良好保护,但同时生产与生活空间面积占比较小,分布破碎,不利于区域经济发展; “三生”空间均衡协调发展情景的经济效益提高4.46%,生态效益提高1.87%,空间布局均衡统一。因此该情景能够合理平衡生态建设与经济发展,在丰富生态过程和格局结构上具有优越性,可为滇中城市群国土空间资源配置、“三生”空间优化等决策提供一定的参考和借鉴。     

Reducing fertilization for maize in southwest Spain

Abstract

A high nitrate pollution of groundwaters has been detected in recent years in many areas of southwest Spain where maize is cropped. This may be caused by the high fertilization level used in those areas. In this work, maize was grown consecutively for six years (1991–96) under Mediterranean management practices in the Guadalquivir River Valley (southwest Spain), using both a fertilization level widely used in the area (510 kg N ha^‐1 yr^‐1) and one third of it. The effect of the reduced fertilization on crop development, yield parameters and kernel analysis was studied. Nitrate leaching for each fertilization treatment was also monitored, during one experimental year. Crop development was slightly poorer in the plot with reduced fertilization, but no differences in yield were found. The only effect on kernel composition was a higher nitrogen (N) concentration in the kernels of the plot with the higher fertilization level. The amount of N supplied by the reduced fertilization, together with the N in the irrigation water and from the soil mineralization, was enough to counterbalance the N removed by the crop in years of high production. Nitrate leakage was three times greater in the plot with the higher fertilization level than in the plot with reduced fertilization. A marked reduction in crop performance was observed in both plots in the first three experimental years. Some stabilization was observed afterwards.     

生态安全格局视角下村庄用地减量地块识别与分区

村庄用地减量地块的科学识别和类型分区是编制村庄规划和建设用地减量规划的基础。该研究以北京市密云区为例,基于土地利用、兴趣点和社会经济统计等多源数据,在构建区域生态安全格局的基础上,从生态安全性、空间稳定性、发展适宜性3个维度,构建村庄用地减量地块识别评价指标体系并对其进行评价,根据评价结果确定减量地块,借助三维魔方图解法对减量地块进行类型划分与分区,并提出减量策略。结果表明：1）密云区生境质量的分布具有明显的区域性聚集分布特征,筛选出生态源地781.65 km2和15条生态廊道,综合构建密云区生态安全格局;2）密云区村庄用地减量地块识别评价分值内部差异较大,空间上呈现出东北高、西南低的特点。通过综合评价法确定密云区减量地块面积789.84 hm2;3）采用三维魔方图解法将村庄用地减量地块划分为近期减量区（生态-空间减量型、生态-发展减量型、空间-发展减量型）、中期减量区（生态安全减量型、空间稳定减量型、发展适宜减量型）、远期减量区（综合减量型）共3区7类减量类型,并对不同类型减量地块提出对应的减量措施。研究结果可以为生态涵养区村庄用地减量地块的识别提供科学依据,并为生态涵养区减量、生态保护和区域可持续发展服务。     

小田块变量施肥系统优化设计与应用

针对苏南地区推广变量施肥存在的施肥策略过于精细化导致高密度土壤信息不易获取和普通的施肥机械难以达到播量精度等主要技术障碍,该文建立了一种简单实用的变量施肥方案,在现有机械式播种施肥机基础上进行了自动化改造,构建了一套基于简易电子处方图系统的变量施肥系统;变量施肥作业时,以单个自然田块为处理单元,依托所建立的简单实用的电子处方图系统,实现多种肥料按需配比、同一田块均匀施肥、不同田块变量施肥的功能。为提高播量精度和播量稳定性,对普通精度GPS模块的数据进行了差分和卡尔曼滤波处理,对外槽轮施肥播种器结构进行了优化设计。田间试验结果表明:电子处方图运行结果准确,施肥播种机工作稳定,种子和肥料的最大和平均播量误差分别为3.91%和2.09%,最大和平均动态误差分别为4.52%和1.48%。该研究可为苏南小田块地区推广变量施肥提供技术参考。