水稻氮吸收的动态模拟和氮肥管理的数学优化

简述了ＯＲＹＺＡ０模型的建模理论和模型应用．模型能系统分析氮素在作物－土壤－大气系统中的复杂行为．因此，能用于模拟作物的氮素吸收和干物质形成过程．模型与Ｐｒｉｃｅ数学优化程序结合，能制定为取得模拟生物量或经济产量所需的最佳氮管理方案．验证结果表明，模型推荐的氮肥管理方案较当地常规氮管理方法具有显著的节氮增产作用．此外，还就模型的进一步完善提出了建议     

水稻生产的氮肥优化模拟研究

本文阐述了水稻氮肥优化管理模型,模型由水稻干物质积累,植株中氮素运转和分配,植株对氮素的吸收,氮肥吸收,氮肥施用曲线和分次施氮等6个模块组成,其中氮肥施用躯线是在描述氮在作物－土壤系统的复杂行为基础上,结合Price(1979)规则系统数学优化,制定出给定氮素水平下的模拟产量或纯收入所必需的氮肥优化管理曲线,并根据生产实际把氮肥管理曲线转化为实际的分次间歇施氮方案,实践验证结果表明,本模型推荐的氮肥管理方案既可节省氮肥又可提高水稻产量。     

水稻氮肥管理的ORYZA－0模型之理论及验证

ＯＲＹＺＡ－０模型系统能分析氮在土壤－作物－大气复杂系统中的复杂行为，包括土壤供氮力、作物氮吸收和氮在器官间的分配、叶片氮转化太阳辐射为干物质的能力等，ＯＲＹＺＡ－０模型与Ｐｒｉｃｅ的规则系统优化程序结合，可以制订取得最大生物量或经济产量所需的优化氮管理方案。田间氮试验材料验证模型表明，ＯＲＹＺＡ－０模型推荐的氮肥应用曲线能真实地反映当地不同氮水平下的氮管理策略；文中还就模型参数的敏感性问题和模型的进一步发展提出了建设性建议。     

水稻氮肥管理的ORYZA—0模型之理论及验证

ＯＲＹＺＡ－０模型系统能分析氮在土壤－大气复杂系统中的复杂行为，包括土壤供氮力，作物氮吸收和氮在器官间的分配，叶片氮转化太阳辐射为干物质的能力等，ＯＲＹＺＡ－０模型与Ｐｒｉｃｅ的规则系统优化程序结合，可以制订取得最大生物量或经济产量所需的优化氮管理方案，田间氮试验材料验证模型表明，ＯＲＹＺＡ－０模型推荐的氮肥应用曲线以真实地反映当地不同氮水平下的氮管理策略，文中还就模型参数的敏感性问题和模型的进一     

中国农业科学院科技文献信息中心产品介绍(一)

1　多媒体小麦管理系统《多媒体小麦管理系统》是一个基于作物—环境模拟模型的应用系统。它能针对作物—环境系统中的光、热、水、气、土及作物资源利用与产量形成问题 ,进行计算机模拟实验 ,用以观测和预测系统状态、辅助作物科学实验和生产管理决策。它能用于小麦生长发育动态监测 ;生产力分析、评估 ;土壤水分和氮素的分析、评价 ;水、氮管理模拟 ;灌溉、施肥方案推荐 ;品种遗传特性评测。并且具有小麦管理知识多媒体浏览功能。本系统是根据“引进、消化、吸收、创新”的技术路线研制开发的。它由基础模型、天气模型、管理模型、模拟预…     

氮肥决策支持系统(CMDSSN)的研究

CMDSSN是以CERES模型中的氮素平衡子程序为基础,面向对象的程序设计方法为手段建立的辅助用户氮肥决策的计算机软件应用系统。它可以模拟土壤有机物质和作物残留的周转过程,也可以模拟尿素和硝态氮的水解和氮素的损失。在实际生产中可以辅助氮肥施用决策、评价施肥方案、动态显示土壤中硝态氮和铵态氮变化趋势。最后选取了河北农业大学教学试验基地2002-2003年的试验数据对CMDSSN进行了验证。结果表明,系统在模拟土壤硝态氮、铵态氮含量及动态变化方面与实测值拟和较好。     

水稻氮肥计算机优化管理模拟模型的验证与应用

本研究利用氮行为模型ＯＲＹＺＡ－０和Ｐｒｉｃｅ（１９７９）规则系统数学优化和谐的结合及通过田间试验获得的模型的生成元函数，模拟了氮在土壤－水稻中的运行轨迹，经验证和示范试验，证明该模型推荐的施肥方案具有增产，节本和重演性好等优点，并据此制定氮肥优化管理方案。     

DNDC模型在稻田生态系统中的研究进展及应用

DNDC模型(De Nitrification-DeComposition model,反硝化-分解模型)是以模拟陆地生态系统中碳氮循环为目的,耦合生态环境驱动因子及其相应的生物地球化学过程的模型,在稻田生态系统中有较好的应用。以稻田生态系统中DNDC模型应用为研究对象,通过调研与查阅文献,针对模型中稻田作物参数、温室气体排放以及氮素流失等模块的优化改进情况进行了总结和分析。目前,模型虽然已经能较好地模拟稻田生态系统中作物生长、甲烷排放以及氮素流失等,但仍然存在着诸如水稻类型匮乏、管理措施输入参数较少、氧化亚氮再现性较弱等问题。在今后发展中,模型应丰富水稻类型、改进农田管理相应参数及优化氧化亚氮的模拟机理,为在稻田减排降污方向推广模型应用、建立可靠的评估方法提供理论支撑。     

黄淮海平原冬小麦生长期土壤水氮利用效率模拟分析

 【目的】以黄淮海平原为研究区域，采用基于地理信息系统（GIS）的模拟模型对区域农田土壤水氮行为进行模拟和评价。【方法】建立和验证土壤水、热、氮和作物生长联合模型并与GIS相结合，在1999～2000年黄淮海平原的农村社会经济和土壤、气候等条件背景下，对冬小麦生长期土壤水氮利用效率和氮素损失量的区域分布规律进行分析。【结果】区域模拟结果表明，水分利用效率(WUE)、氮素利用效率(NUE)及土壤氮素淋失情况的空间分布在各地貌区之间有明显差异。多元线性逐步回归分析表明，1 m土体的氮素淋失量与灌水和降水量、施氮量、土壤饱和导水率（Ks）呈极显著的正相关；WUE与施氮量和日照时数呈极显著的正相关，而与降水和灌水量、Ks呈极显著的负相关；NUE与降水和灌水量、日照时数呈极显著的正相关，与施氮量、Ks呈极显著的负相关。【结论】黄淮海平原区域农田土壤水氮行为受自然条件和农田管理措施的显著影响，其空间分布规律可利用基于GIS的过程模型进行模拟和评价。     

宁夏银川平原灌区春小麦与春玉米栽培方案优化模拟研究

应用SERES－小麦模型和SERES－玉米模型分别进行了银川平原灌区春小麦与春玉米栽培方案优化模拟试验,依据模拟产量结果优化选择出春小麦和春玉米最优播期、施氮量和灌水量等栽培管理方案。     

植株氮营养快速诊断方法的应用（简报）

合理施用氮肥是实现粮食高产、优质、高效的重要技术措施之一。植株体内硝态氮可以很好地反映作物氮素营养状况，通过硝态氮的分析即可诊断作物的氮素营养，同时NO3－N的分析为氮营养快速诊断提供了可能。Whermann等人利用改良的二苯胺法测定小麦茎基部的NO3－N含量作为氮肥施用的参数，该法简便、快速准确。我国原北京农业大学植物营养系的研究人员在北京、河北和内蒙古等地的田间小区试验中对该方法进行了研究，认为它是适用于大田生产中诊断禾本科作物小麦和玉米氮营养状况的一项最佳技术，但尚未见该技术在我国大面积生产中应用的报…     

基于氮素胁迫的WCSODS模型订正与检验

 【目的】订正小麦栽培模拟优化决策系统（WCSODS）的部分模型,使其具有更强的普适性。【方法】通过构建施氮量与土壤供氮量模型,利用氮素因子订正WCSODS的群体光合生产模型。【结果】检验结果表明,订正后的群体光合生产模型能较好的模拟氮胁迫条件下小麦的生长与产量。在氮肥不足或过量条件下叶面积模拟值与实测值相关系数分别为0.9524～0.9790和0.9754～0.9865,干物质重相关系数分别为0.9347～0.9799和0.9108～0.9789,产量相关系数为0.8164**。【结论】施氮不足或过量处理的LAI和干物质与适氮条件的变化趋势一致,说明对模型进行氮素订正结构合理,参数选值准确,经过氮素因子订正的模型更能适应小麦生产的需要。     

中国三大粮食作物临界氮浓度稀释曲线研究进展

氮素是粮食作物产量形成的重要元素之一,快速准确诊断作物氮素营养状况是进行精确氮肥管理的前提,而氮素营养诊断指标是制约其发展的关键因素。临界氮浓度稀释曲线是作物临界氮浓度(作物获得最大干物质所需要的最小氮浓度)与作物植株干物质的幂函数关系,基于临界氮浓度稀释曲线获得的氮营养指数被广泛应用到作物氮素营养诊断中。随着研究的深入,研究者先后基于植株干物质、叶片干物质、叶面积指数等建立了临界氮浓度稀释曲线,提高了作物氮素营养诊断的效率和精度。本文综述了我国三大粮食作物(小麦、玉米、水稻)临界氮浓度稀释曲线的构建、影响曲线参数的因素以及氮营养指数的获取与应用,为临界氮浓度稀释曲线的研究与应用提供理论支撑。     

不同管理模式下农田水氮利用效率及其环境效应

 【目的】定量化不同水氮管理模式下的农田水氮利用效率和环境效应,为制定优化的水肥管理措施提供理论指导。【方法】在华北平原北部的冬小麦-夏玉米轮作区,设置了农民习惯和基于土壤水分养分实时监测的优化管理两种水氮管理模式。首先,应用田间系统的观测数据（2004年10月至2006年9月）对水氮管理模型进行了校验,然后应用校验后的模型计算得到了两种水氮管理模式下的作物产量、农田水分渗漏、氮素淋失、气体损失和水氮利用效率等。【结果】2年内农民习惯和优化管理下的灌水量差别不大,而优化管理的施肥量（540 kg N·hm-2）仅为农民习惯施肥量（1 100 kg N·hm-2）的一半。农民习惯和优化管理模式下的作物年平均产量分别为11 579和11 748 kg·hm-2;两者的水分利用效率分别为1.65和1.72 kg·m-3;氮素利用效率分别为15和24 kg·kg-1 N。氮素淋失和氨挥发是氮素损失的主要途径,农民习惯和优化管理下的氮素淋失分别为407和68 kg N·hm-2;氨挥发分别达到了282和104 kg N·hm-2。【结论】优化管理下的作物产量和水氮利用效率都高于农民习惯管理的,并且氮素损失明显低于农民习惯管理。因此,为了保证该地区的农业可持续发展,必须改进当前农民习惯的水氮管理措施。     

黄土高原石灰性土壤长期间隙淋洗淹水培养下的氮素矿化过程及其模拟

【目的】选择描述黄土高原石灰性土壤氮素矿化过程的合适模型,明确可溶性有机氮（soluble organic nitrogen,SON）对矿化模型拟合效果的影响。【方法】采用长期间隙淋洗淹水培养方法,研究了10种黄土高原主要农业土壤在包括和不包括浸提液中有机氮的情况下氮素矿化过程,在此基础上选择①有效积温式;②一级反应式（One-pool模型）;③两部分一级反应式（Two-pool模型）;④带常数项一级反应式（Special模型）对这两种情况下的氮素矿化曲线进行拟合。【结果】发现4种模型在拟合包括SON的氮素矿化曲线时效果更好。从模型均方根误差、估计标准误差、参数误差以及与作物吸氮量的相关分析等比较发现,One-pool模型拟合效果最差,Two-pool模型和Special模型优于有效积温模型,而Special模型参数精度及与作物吸氮量的相关性更高。【结论】综合比较认为Special模型能较好反映石灰性土壤在淹水条件下的氮素矿化过程。     

冬小麦/夏玉米轮作系统不同施氮量的长期环境效应及区域氮调控模拟

【目的】针对环渤海区域冬小麦/夏玉米轮作系统氮肥施用量过大,环境效应逐渐增大的实际情况,研究不同氮肥施用量下长期和区域环境效应,明确冬小麦/夏玉米的减氮潜力和区域。【方法】利用定位试验和生物地球化学模型相结合的研究方法。【结果】冬小麦/夏玉米不同氮素施用量15年的模拟结果表明,随着氮肥施用量的增加,作物产量逐渐增加,到两季作物施氮量达到240—300 kg N•hm-2以上时,作物产量增加能力有限,而氮淋溶损失量则逐渐加大,土壤中残留的无机氮素也逐渐增加。与当前区域氮肥施用量364×104 t相比,区域氮肥总量减少30%和优化施肥两种调控方案下环渤海地区总氮素平衡的各个输出项都有不同程度的降低,其中降低幅度最大的是氮淋溶,分别减少了67.23%和79.93%,极大地降低了氮素的环境风险。【结论】环渤海地区冬小麦/夏玉米轮作系统氮素的环境效应有随氮素施用量逐渐增加的态势,目前该种植模式具有减氮的潜力,区域减氮30%能够有效的减少环境效应,节氮潜力最明显的地区在山东东部、西南部和河北中部。     

CERES-Rice在水稻氮肥管理中的应用与分析

利用CERES Rice做模拟试验,分析了施氮量和氮肥运筹对水稻产量形成的影响。结果表明:当施氮水平较低时,CERES Rice能较好地模拟施氮量对水稻产量形成的影响,但在施氮水平较高的情况下,CERES Rice的模拟结果不太理想。模型能反映不同N肥运筹下模拟水稻产量的差异,但不能反映高产栽培的施氮特征。结合试验资料进一步分析认为,误差产生的原因是模型中仅用氮素丰缺因子对光合效率进行订正,而没有考虑氮素对物质分配和转移的作用。     

淹水稻田氮素淋溶损失及其控制

稻田土壤氮素淋溶研究较少,报道稻田氮素淋溶导致地下水NO3^--N污染超标的例子更少。稻田紧实的犁底层,导致土壤渗漏率大大降低。目前研究稻田氮素淋溶的方法主要有模拟土柱法、田间实测法、平衡估算法以及数学模型法。试验报道稻田氮素淋溶量差异较大,普遍认为高施氮量可导致较大的氮素淋溶,且各层次的NO3^--N淋溶量远大于NH4^＋-N。通过降氮的施肥管理和选择需氮量低的前茬作物,有利于控制氮素淋溶。     

尿素配施有机物料时土壤不同氮素形态的动态及利用

用盆栽试验研究了尿素配施有机物料时土壤不同氮素形态的动态和利用特征。结果表明：尿素与C／N比高的小麦秸秆配施时，降低了作物吸氮量；与C／N比低的鸡粪配施时，增加了作物的吸氮量。但尿素单施，尿素与小麦秸秆配施，与鸡粪配施的生物量并没有显著的差异。尿素的水解和硝化在14d以前完成。与单施尿素相比，尿素配施秸秆降低了土壤中NH4－N和NO3－N的含量，而配施鸡粪增加了它们的含量，这与作物吸氮量的变化是一致的。土壤中微生物氮也参与了对作物的供氮过程。作物对“老固定态铵”的利用能力很弱，施肥会显著的增加土壤固定态铵的含量，这些“新固定铵”在作物生长期能被吸收利用。几种处理氮肥利用率的顺序为：尿素＞尿素与鸡粪配施＞尿素与秸秆配施。     

土壤氮素矿化与土壤供氮能力——Ⅱ.矿化氮量与作物吸氮量的关系

根据土壤氮素矿化势和氮素矿化累积计算了不同时期土壤氮素矿化量。结果表明,两种方法计算出来的矿化氮量均与作物吸氮量有良好相关,而前者效果更优。作物吸收的氮素大约等于土壤矿化氮的2/5,等于土壤中起始NO_3~--N和作物生长期间矿化氮之和的2/3。这一结果为定量预测作物不同生长时期土壤供氮和确定氮肥适宜用量、施用时期提供了有用依据。