氮素营养对旱作小麦光合特性的调控

水分和氮素营养对小麦光合特性具有明显的调控作用，其中土壤水分状况直接影响到氮素营养的作用强度。氮素营养在不同土壤水分条件下对作物光合的影响不同，表现在叶片气体交换参数值、光合受抑部位及冠层结构等有所不同。在干旱条件下，光合速率主要受制于非气孔因素，此时氮素可加剧对叶绿体光合能力的抑制。作物生产上的施肥与耕作等措施都应适宜于当时的田间水分状况，这样才能充分协调作物与环境的关系，使作物光合机构运转处于较高水平，以实现合理利用水肥资源和增加产量的目的。     

追氮时期和施钾量对小麦氮素吸收运转的调控

【目的】氮肥追施时期和钾肥用量是影响小麦高产高效的重要因素,研究这两个营养元素的相交效应,为小麦的合理施肥提供理论依据。【方法】以强筋小麦‘济麦20’为供试品种,设置盆栽试验。同位素示踪技术进行研究。氮肥用15N标记,追施氮肥时期设返青期和拔节期两个施肥时期。施钾量设K2O 0(K0)、50(K1)、100 kg/hm2(K2)三个水平。于开花期采集全株样本,成熟期将植株分为籽粒和植株两部分,分析氮素含量,计算氮素吸收、分配以及氮素利用率。【结果】虽然追氮时期和施钾量互作对‘济麦20’籽粒蛋白质含量的影响未达到显著水平,但钾肥对小麦氮素吸收、运转及分配的影响因追氮时期不同而有所差异。不施钾(K0)返青期追氮处理,小麦植株氮素积累量、氮素转移量及贡献率均达到最高; 在施用K2O 50 kg/hm2处理(K1)下,拔节期追施氮肥能有效提高小麦开花期植株氮素积累量、成熟期植株和籽粒来自土壤的氮积累量、氮素转移量及贡献率,并最终显著提高产量。由此,提高了小麦氮素积累量、转移量、籽粒产量、氮肥生产效率及收获指数,在施用钾肥100 kg/hm2(K2)条件下,两个追氮时期处理均不利于‘济麦20’氮素利用效率及籽粒产量的提高。【结论】本试验条件下,在K2O 50 kg/hm2施用量、拔节期追施氮肥条件下更有利于强筋小麦‘济麦20’对氮素的吸收、利用和高产的形成。     

氮素管理的指标

用什么指标(indicators或indexes)来衡量不同尺度或生产体系氮素管理的优劣,是提高氮素管理水平的核心问题。近年来,国际上在氮素管理方面提出了许多新概念、方法和指标,以客观评价和改进氮素管理水平,为生产者和政策制定者提供评判标准。本文系统介绍了国际上氮素管理指标的概念、含义、计算方法及对结果的解析,包括:(1)氮素投入、收益与环境效应的关系;(2)氮素收支(budget)、氮素平衡(balance)和氮素盈余(surplus);(3)氮素利用率(Nitrogen Use Efficiency,NUE);(4)氮素利用率与氮素输入、输出及盈余的关系;(5)旱地作物收获后土体硝态氮允许残留量(Residual nitrate-N)。在此基础上,汇总了我国在不同尺度、不同土壤-作物体系氮素研究结果,初步建立了我国典型农田的氮素管理指标,为实现优良的氮素管理提供科学依据。     

不同抗旱性小麦叶片膜脂过氧化的氮素调控机制

在田间条件下研究了施氮对不同抗旱性冬小麦叶片全生育期黄嘌呤氧化酶(XOD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性以及过氧化氢(H2O2)和丙二醛(MDA)含量的影响。结果表明,施氮提高了叶片CAT和SOD活性,降低了XOD活性和MDA含量,以N180处理效果最明显,而且产量最高,表明N180处理对小麦膜脂抗过氧化能力和产量形成最为适宜;不施氮(N0)处理条件下,旱地品种较水浇地品种具有较高的保护酶系活性和较低的XOD活性、MDA含量。而适量氮素能够提高叶片保护酶系活性和降低XOD活性、MDA含量,所以氮素能够通过提高叶片膜质抗过氧化能力来增强小麦对干旱的适应。由于降低了超氧阴离子的生成量,使XOD活性降低和CAT活性提高,H2O2和MDA含量维持在较低水平,最终提高小麦产量。     

氮肥底追比例及施硫对小麦氮素吸收利用的调控

为明确氮肥底追比例与施硫间的互作效应,采用盆栽方式,以京冬8号和济麦20为供试材料,设置氮肥底追比例为3∶7(N_1)、5∶5(N_2)和7∶3(N_3)3个处理水平,每个底追比例下设置2个硫肥施用量:0kg·hm~(-2)(S0)和45kg·hm~(-2)(S_1),运用15N示踪技术研究开花期、成熟期营养器官及籽粒中氮素积累、分配以及对不同来源氮素利用的情况,同时对花后营养器官贮藏氮素的转运、对籽粒的贡献率及氮素利用效率进行分析比较。结果表明,2个小麦品种植株中积累氮素主要来自肥料氮,京冬8号成熟期来自肥料氮的积累量达60%~70%,而济麦20则达70%~80%。氮肥底追比例及硫肥互作对2个品种氮素吸收、转运和分配的影响存在差异,其中京冬8号成熟期籽粒氮素积累量、营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒产量以及氮肥的利用效率均在N_1S_0时较高;济麦20营养器官贮藏氮素花后的转运量、转运率、对籽粒的贡献率在N1S0时较高,而在N3S1时,成熟期籽粒氮素积累量、籽粒产量、氮肥的利用效率均较高。综上所述,本试验栽培环境下,氮肥底追比例为N1时能够提高花前贮藏氮素的转运量、转运率、对籽粒的贡献率、籽粒蛋白质含量及氮素收获指数;氮肥底追比例为N3时有利于提高籽粒产量、氮肥生产效率。综合考虑籽粒产量、氮肥生产效率、氮肥利用效率和氮素收获指数,京冬8号最优肥料组合为N_1S_0,济麦20最优肥料组合为N_3S_1。本研究结果为冬小麦大田生产中合理的肥料运筹提供了理论参考。     

冬小麦苗期氮素吸收利用生理指标的综合评价

为了快速筛选冬小麦耐低氮品种,本研究通过对两种氮素水平下15个冬小麦品种苗期的株高、根长、干物质、植株氮积累量等多项生理指标的测定,以各项指标的耐低氮指数作为衡量耐低氮性的指标,利用主成分分析和聚类分析对其耐低氮性进行综合评价。结果将9个单项生理指标综合成为4个相互独立的综合指标,并通过聚类分析将15个基因型划分为3类:新冬18号、新冬15号、石4185属耐低氮类型;石家庄8号、新冬7号、偃展4110、河农9901、邯5316、新冬28号属中间类型;新冬3号、新乡9408、新冬23号、石审6185、豫麦34号、郑9023属低氮敏感类型,三个类群之间植株干重和植株氮积累量的耐低氮指数在0.05水平上差异显著。     

拔节后水分调控对矮抗58氮素吸收利用特性和蛋白质产量的影响

为探讨拔节后不同水分调控下冬小麦氮素利用特性和蛋白质产量的变化规律,2013-2015年,防雨棚下以矮抗58为材料,在保证足墒播种、安全越冬的基础上,研究了拔节至成熟期持续干旱(W1)、拔节至孕穗期供水适宜+开花至成熟期干旱(W2)和拔节至成熟期供水适宜(W3)3个水分处理下冬小麦氮素积累转运特性、利用效率、籽粒产量和蛋白质产量的差异。结果表明,拔节后水分调控显著影响矮抗58氮素积累、转运、利用特性和籽粒氮素的累积,且2个生长季规律相似。在平均值方面,拔节至孕穗期供水适宜能显著提高矮抗58成熟期地上部氮素积累量、花后氮素积累量及其对籽粒氮素的贡献率。W2花前贮藏氮素转运量及其转运率较W1和W3分别提高12.0%和21.9%、2.6%和21.6%,且提高了成熟期籽粒氮素积累量和氮素在籽粒中的分配比例。W2氮素吸收效率、籽粒产量和蛋白质产量分别比W1提高了19.2%、21.9%和16.9%;W2蛋白质产量较W3提高了3.1%。综合考虑蛋白质含量、籽粒产量和蛋白质产量,拔节至孕穗期土壤含水量为田间最大持水量的70%~80%,开花期至成熟期为45%~55%,是矮抗58兼顾节水、高产、高效、优质的最优水分管理模式。本研究结果为以提高小麦籽粒蛋白质产量为目标的水分管理优化提供了理论依据。     

不同花生品种氮素利用特征相关指标研究

为探讨不同花生品种氮素利用特点,采用¹⁵N示踪技术研究了19个花生品种氮素积累与若干指标的差异性及其与产量的关系。结果表明,不同品种在氮素含量与积累量、氮素荚果生产效率、氮素生物效率、氮肥利用率及氮肥偏生产力等指标均存在显著差异,品种间变异系数为6.2%~32.0%。花生不同器官氮积累量与其干物质积累量均呈极显著正相关,相关系数为0.801 1~0.920 8,而与氮含量相关性不明显;收获指数高有利于氮素荚果生产效率的提高,而增加营养体和总生物产量有利于提升氮素生物效率;总生物产量及其向生殖体的分配比例对氮肥利用率和氮肥偏生产力有很大影响;土壤氮和根瘤固氮是花生主要氮源,供氮比例平均值分别为46.4%和40.7%,生产上应注意充分挖掘其供氮潜力。综上可知,高产花生植株需要有足够的总生物产量和氮积累,并能够将其较多地分配到生殖体;选育产量和氮素或氮肥效率同时高的品种是可能的。本研究结果为花生氮高效品种筛选、培育及节氮栽培提供了理论依据。     

设施高肥力蔬菜地氮素调控下磷素特征研究

设施蔬菜种植中存在不合理施肥现象,土壤养分严重失调。为了解设施蔬菜地高氮肥力水平下不同氮素水平对磷素的养分吸收影响,2004—2007年在山东寿光进行不同氮素水平调控和秸秆还田试验,并于2007年冬春季进行裂区淋滤试验。结果表明,不同水平的氮素调控影响磷素含量变化,空白(NN)、有机肥(MN)、有机肥+秸秆(MN+S)供氮水平下土壤全磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+S,全磷增幅传统氮素(CN)传统氮素+秸秆(CN+S)氮素优化+秸秆(SN+S)氮素优化(SN)。CN、CN+S供氮水平下土壤速效磷含量达到213.7、225.4 mg·kg-1,增长了17.1%、23.5%,磷素累积明显;其他供氮水平下速效磷含量逐年下降,降幅NNMNMN+SSN+SSNCNCN+S,减少氮素供应有利于减缓磷素累积,促进磷的吸收利用。除NN供氮水平下土壤有机磷含量下降外,其他处理均不同程度增加,CN、CN+S供氮水平下土壤有机磷含量累积明显(308.4、331.4 mg·kg-1),分别增长了28.5%、38.2%。SN+S供氮水平下磷的吸收系数(P2O5,mg·100 g-1)达到了1 571,增长了143.6%;CN、CN+S供氮水平下磷的吸收系数出现了负增长,CN供氮水平下达到了416(P2O5,mg·100 g-1),下降了35.5%。添加小麦秸秆极大地提高了磷的吸收能力,在一定程度上能减缓土壤速效磷的累积。淋溶液中全磷含量SNSN+S,有机磷含量SNSN+S,秸秆还田对阻控有机磷素淋溶有一定的作用,但整个冬春生长季渗滤液中全磷含量在2.6~12.0 mg·L-1,有机磷含量在0.42~4.1 mg·L-1,淋出液水质仍超过了国家安全水质标准。因此,在高肥力水平下进行氮素调控,优化氮素供应量,促进了磷素的吸收利用,对农民在高肥力水平下施肥具有指导意义。建议农民在以后的种植中减少氮肥供应量及添加高碳源秸秆进行还田,以提高肥料的利用率,减少氮磷对土壤及水体的污染。     

基于开花期氮素营养指标的冬小麦籽粒蛋白质含量遥感预测

籽粒蛋白含量(grain protein content,GPC)是衡量小麦品质的重要指标,及时准确的预测小麦GPC有利于小麦的分类收割和分级存储。为了能够选择一个合适的氮素营养指标作为中间变量来反演小麦GPC,该文研究分别以开花期植株氮素累积量(plant nitrogen accumulation,PNA)、植株氮素含量(plant nitrogen content,PNC)、叶片氮素累积量(leaf nitrogen accumulation,LNA)和叶片氮素含量(leaf nitrogen content,LNC)4个氮素营养指标为中间变量,并运用支持向量机(support vector machines,SVM)算法实现4个氮素营养指标的估测,最后构建及评价基于开花期"植被指数(vegetation index,VI)-氮素营养指标(nitrogen nutrition index,NNI)-GPC"模式的冬小麦GPC预测模型。结果表明:1)通过分析植被指数与氮素营养指标的相关性,选择植被指数MSAVI、PSRI、DVI、RDVI和GNDVI作为氮素营养指标模型的构建变量;2)运用SVM方法构建的VI-NNI模型中LNC的建模精度与验证精度相对最优,其建模决定系数(coefficient of determination,R~2)和验证集标准均方根误差(normalized root mean squared error,n RMSE)及验证标准化平均误差(normalized average error,NAE)分别为0.820、9.553%、-1.4%,验证结果稳定性较好;3)构建NNI-GPC模型中PNC的建模精度与验证精度相对最好,其建模R~2和验证n RMSE及NAE分别为0.653、9.843%、-0.3%;4)最终构建的VI-NNI-GPC模型中,以开花期PNC为中间变量的模型建模及反演精度最好,其建模R~2和验证n RMSE及NAE分别为0.631、8.564%、-0.9%。以氮素营养指标为中间变量的GPC遥感反演是可行的,并且比较4个氮素营养指标为中间变量反演GPC,PNC具有较高精度的预测结果,为精确反演GPC提供一个可靠的依据,具有一定的应用前景。     

氮素对菠菜衰老生理指标的影响

田间小区试验研究了氮素与菠菜衰老的关系。结果表明,菠菜生长前期,植株根系活力增强,叶片叶绿素含量、光合速率及SOD、POD、CAT等保护酶活性升高,但生长后期均持续降低;而叶片电解质渗漏及丙二醛(MDA)含量在全生育期内则持续增加。在施氮量低于600.kg/hm2条件下,增施氮素可显著降低菠菜叶片的电解质渗透率及MDA含量,增强SOD、POD和CAT等保护酶活性及根系活力,提高叶绿素含量及光合速率,延缓菠菜衰老,进而提高菠菜产量。菠菜收获时,氮素用量600.kg/hm2处理的叶片电解质渗透率和MDA含量分别比对照(不施氮)降低50.9%、67.2%,SOD、POD和CAT活性及根系活力分别高59.2%、478.4%、290.9%和131.3%;叶绿素含量及光合速率分别高59.6%、131.3%,增产率达88.0%。施氮量达900.kg/hm2时则发生负效应,虽然产量比对照增产75.3%,但比600.kg/hm2施氮量减产6.7%。     

氮素调控对寒地玉米氮素吸收与叶片SPAD值影响的初探

由于氮肥分配比例和施用时期不当,以及没有确定氮肥追肥时期的量化指标等原因,造成了氮肥利用率较低。试验通过对玉米进行氮素(追肥时期、追肥量)的优化,研究不同叶龄期玉米叶片叶绿素(SPAD值)及氮素积累动态的变化规律,确定玉米追肥时期的叶绿素阈值,对玉米进行调控和优化定量施肥。结果表明,玉米最佳追氮时期为十叶期,在此时期,玉米穗位叶SPAD值虽然逐渐降低,但上位叶在抽雄期达到最大,然后下降。玉米全株氮素积累逐渐增加。在十叶期追氮,高氮处理(150 kg/hm2)玉米的产量最高。     

应用数字图像进行小麦氮素营养诊断中图像分析方法的研究

简便、快速、经济地诊断作物氮素营养状况是实施氮肥用量调控的关键。利用数码相机对作物冠层进行拍照, 通过图像处理软件获得作物色彩参数, 根据色彩参数与作物氮素营养状况的关系可以对其氮素丰缺进行诊断。针对作物数字图像色彩参数的获取方法, 结合小麦多水平氮肥试验, 采用遥感软件PCI Geomatics的非监督分类功能, 将小麦图像分为土壤、反光叶面和不反光叶面, 与Adobe Photoshop 软件普通图像处理方法对照, 比较分析了小麦图像不同类别叶片的8 种色彩参数与SPAD 值及植株全氮的相关性。结果表明, 返青期小麦反光叶面的G/R 与R/(R+G+B)色彩参数能较好地反映小麦的氮素营养状况; 拔节期不反光叶面和反光叶面的R/(R+G+B)色彩参数与植株全氮相关性较好。利用普通图像处理软件获得色彩参数的方法有待改进, 图像分类后能够提高其色彩参数对作物氮素营养诊断的准确性。     

水稻氮素利用效率的基因型差异与调控途径

针对当前我国稻田土壤普遍施氮过量，水稻氮素利用效率不高的问题；本文综述了水稻氮素利用率与其基因型差异的生理机制和分子生理层面的研究进展。水稻氮素利用效率受多方面因素的制约，品种间的氮素利用效率差异是制约实际生产的关键因素，这种差异对水稻氮素营养特征的作用主要体现在水稻产量形成、光合特征和根系生物学特征等方面。水稻对不同形态氮素的吸收、转运和同化等过程都由相关的转运蛋白、酶类所控制，有关分子遗传方面的研究将对水稻氮素干物质生产效率和源库关系的协调提供助力。另外，氮素的同化需要能量和碳骨架，增强叶片光合碳同化的强度将驱动植株体内的氮素趋于更合理的分配，有利于氮素利用效率的提升。当前，利用水稻基因型差异的生理特性和遗传操作对调控水稻氮素利用的尝试已经有了诸多成果。未来应借助其多个遗传位点的功能特性，并通过增碳调控途径，以增强叶片作为光合同化物源强的方式更好地优化和协调源库关系，并对这些过程的生理机制开展更为深入的研究，以期对改善当前的水稻氮素利用效率和促进生产提供支撑。     

灌溉水平对冬小麦氮素吸收及氮素平衡的影响

应用15N示踪技术对不同灌溉条件下冬小麦的氮素吸收及氮素平衡进行了研究 ,结果表明 ,冬小麦的氮素积累及对肥料氮的利用率均以高灌处理较高 ,而肥料氮的损失量则以低灌处理较多。在冬小麦的氮素积累过程中 ,低灌的影响主要表现为冬小麦对肥料氮的吸收持续时间较短 ,尤其是对追肥氮的吸收主要集中在施肥后 2 0d内。在肥料氮素损失过程中 ,低灌导致肥料氮在施肥初期损失量过大 ,这是造成低灌条件下的肥料氮素损失总量较大的主要原因     

不同管理方式对小麦氮素吸收、分配及去向的影响

【目的】随着氮肥在农业生产中的广泛应用,已有许多通过不同施氮水平调控,分析作物养分吸收,提高氮素利用率的相关研究,但是关于高产体系下作物花前花后氮素利用、转移规律的研究相对较少。本文探讨传统（CT）和优化（YH）两种栽培体系对冬小麦氮素吸收、分配及去向的影响。分析高产条件下化肥氮的作物吸收土壤残留损失的新变化,解析小麦花前花后氮素利用、转移规律,探讨肥料氮、土壤氮与作物氮之间的关系。【方法】在传统和优化两种栽培体系定位试验中设置15N 微区,采用将15N 标记的尿素表施的方法,通过测定植株、土壤样品分析氮素利用特征。新鲜土壤 NH+4-N和NO-3-N 含量采用TRACCS 2000型流动分析仪测定。15N土壤及植物全氮用美国THERMO finnigan 公司的稳定同位素质谱仪Delta plusXP 测定。【结果】在该试验条件下,优化管理小麦籽粒产量和吸氮量均显著高于传统处理,分别比传统管理高35%和34%。优化管理15N利用率比传统管理高,差异达显著水平。小麦各器官中氮素的累积量及向籽粒中的转移量均表现为来自土壤氮高于来自肥料中的氮,说明土壤氮是小麦生长的主要氮源。传统管理籽粒氮素大部分来源于花前累积,转运氮的贡献率为81.65%,优化管理为62.14%。优化管理土壤硝态氮及15N含量显著低于传统管理;开花期传统管理土壤表层硝态氮及15N大量累积;收获后4060 cm土层15N 出现累积峰,氮肥随水向下运移。两种管理方式的小麦当季化肥去向均表现为土壤残留作物吸收损失;传统管理土壤氮肥残留率高达 69.33%,优化管理较低,为39.17%。【结论】在优化栽培体系中冬小麦施氮量为139 kg/hm2 时,小麦籽粒产量达到高产且氮肥高效利用。合理调控氮素投入量以及适度的水分胁迫可以实现水氮高效前提下的作物高产。     

氮素肥料对环境与蔬菜的污染及其合理调控途径

对近年来国内外有关氮素肥料对地表水、地下水和大气的污染状况及其对蔬菜硝酸盐的污染进行了综述。提出了氮素肥料合理调控的技术途径(包括利用根层土壤剖面硝态氮推荐施氮肥技术、改良作物品种、研制适宜的控效肥和水土保持技术)。     

基于不同降水年型渭北旱塬小麦–土壤系统氮素表观平衡的氮肥用量研究

【目的】 研究渭北旱区不同降水年型氮肥用量对小麦–土壤系统氮素表观平衡的影响规律,以实现作物稳产、平衡土壤氮素携出、避免过多氮肥残留累积为目标,通过3年田间定位试验,探讨渭北旱区冬小麦稳产增效的最佳氮素投入量。 【方法】 2011年7月—2012年6月降水量为710.1 mm,高于年均降水量 23.1%,属于丰水年;2012年7月—2013年6月降水量为391.4 mm,低于年均降水量 32.2%,属于欠水年;2013年7月—2014年6月降水量为603.8 mm,高于年均降水量 4.6%,属于平水年。本研究设置5个氮肥水平 N 0、75、150、225、300 kg/hm2,分别以N0、N75、N150、N225、N300表示,研究不同施氮量对冬小麦产量、吸氮量、氮素表观平衡及收获后土壤硝态氮残留量的影响。通过保证土壤氮素的输入和携出平衡确定氮肥用量,并通过该施氮量下吸氮量、产量及收获后100 cm土层硝态氮累积量加以验证。 【结果】 连续3年的定位试验结果表明,产量随降水量的增加而提高。相同降水量条件下,产量随施氮量增加呈先增加后降低的趋势,3年小麦产量均在N225水平达到最大值,但N225与N150水平之间差异不显著,小麦地上部吸氮量与籽粒产量有相似的规律;小麦收获后0—100 cm土层硝态氮残留量也随施氮量的增加而升高。其中50.8%～75.5%的集中在0—40 cm,并且随着年限的延长逐渐减少,3年平均值分别为63.8%、66.1%和53.6%,而40—100 cm土层硝态氮残留量逐年升高且有向下淋溶的趋势;3种降水年型,土壤氮素盈余量 (土壤氮素输入 – 输出) 为0 kg/hm 2的氮素盈余指标下的氮素投入量有所不同:丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为127、54和103 kg/hm2;在考虑到维持作物产量和土壤肥力而允许氮素表观盈余指标为N 40 kg/hm2时,丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为170、99和150 kg/hm2。此时的作物吸氮量 (130、59、110 kg/hm2) 和产量 (6267、2309、4502 kg/hm2) 均能保持在较高水平,与理论最高吸氮量和最高产量值接近,而施氮量与理论最高吸氮量和产量时的施氮量相比有不同程度降低,分别减少了4.7%、142%、21.3%和5.3%、120%、30.7%。小麦收获后100 cm土层硝态氮累积量分别为101.4、104.2和113.7 kg/hm2,不仅可以保持土壤氮库的稳定,还能将残留硝态氮基本维持在安全阈值内 (N 90～100 kg/hm2)。 【结论】 综合考虑不同降水年型氮肥用量下冬小麦–土壤系统氮素表观平衡的变化,建议在渭北旱区丰水年、欠水年和平水年施氮量分别为170、99和150 kg/hm2,以保证作物稳产和氮素高效吸收利用。      

RZWQM模拟小麦 玉米轮作系统氮素运移及损失特征

本文以位于华北平原的河北省农林科学院大河试验站冬小麦-夏玉米轮作系统为研究对象,应用RZWQM(Root Zone Water Quality Model)模型对华北地区2010年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内土壤剖面水分和剖面硝态氮累积、作物产量、硝态氮淋失以及氨挥发进行模型模拟。本文利用并通过RZWQM模型在不同梯度施肥情况下讨论了施肥量对小麦-玉米轮作体系中硝态氮淋溶和氨挥发特性,并尝试通过拟合出的回归曲线来确定施氮量和硝态氮淋失和氨挥发之间的关系。设置冬小麦-夏玉米轮作周期施纯氮量分别为575 kg-hm-2(N3)、400 kg-hm-2(N2)、215 kg-hm-2(N1)和0 kg-hm-2(N0)4个处理,应用轮作周期中玉米数据进行模型参数率定,应用小麦进行模型参数的验证。结果表明:模型的玉米率定以及小麦验证的过程中结果偏差均在可接受范围内,剖面水分率定均方误差(RMSE)最高为0.019 cm3-cm-3,平均相对误差(MRE)最高为15.98%;剖面硝态氮累积验证结果 RMSE平均值为4.580 mg-kg-1,MRE平均值为52.63%。在模型验证的小麦-玉米季土壤基础上,硝态氮淋溶和氮挥发都与施氮量呈一定线性相关关系。综上结论,本试验结果能较好地模拟华北地区土壤剖面水分、硝态氮积累,以及施氮量对土壤硝态氮淋失和氨挥发的影响,为预测和估算土壤适宜施氮量提供了便捷可靠的方法。但RZWQM模型验证参数过程还需要进一步的校正与完善。     

田间土壤氮素形态转化模拟模型的研究

本文重点讨论了田间条件下土壤氮素形态转化计算机模拟模型的基本结构。该模型是在借鉴国内外较成功模型的基础上,通过修正和重新组装而提出的。所涉及的主要氮素行为有:矿化、固定、反硝化、硝态氮的径流和淋洗等。通过三年的冬小麦田间试验对该模型的验证结果表明,冬小麦收获时经济产量、子粒氮含量、土壤含水量、地上部累积干物质量、冬小麦一大豆轮作周期内0～90cm土层硝态氮含量和冬小麦生育期体内氮浓度的模拟结果与实际田间测定结果之间没有明显差异。所建立的田间土壤氮素形态转化计算机模型基本适合我国北干旱和半干旱地区石灰性土壤,这对今后研究氮素在土壤作物环境中的转移和氮肥的合理施用具有重要的意义。