不同施肥和秸秆还田措施对稻麦轮作系统碳氮流失的影响

过量施肥和秸秆的处理问题一直是制约我国农业生态可持续发展的阻碍,并因此产生了诸多环境问题。采用DNDC模型对减量化施肥和秸秆还田措施下稻麦轮作系统中碳氮的迁移转化过程进行模拟,从而筛选适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施。结果表明:减量化施肥与秸秆还田均能显著影响稻麦轮作系统的氮素流失、温室气体排放和土壤碳储量变化。75%CK+SR处理即减量25%施肥量同时采用秸秆还田是适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施,能够在获得最佳水稻产量的同时有效减少41.67%的氮素流失量和51.85%的N_2O排放量。虽然秸秆还田会增加稻麦轮作系统的CH_4排放量,但同时也能显著增加土壤的碳储量。减量化施肥50%的处理(50%CK和50%CK+SR)则会导致水稻减产3.06%~9.90%。与目前上海地区传统的田间管理措施CK相比,75%CK+SR能够有效改善稻麦轮作系统的生态环境效益。研究结果为我国稻麦轮作系统碳氮流失的控制提供了参考。     

基于DNDC模型的玉米田土壤有机碳变化模拟预测

为揭示有机碳变化的关键影响因素并为北京地区实现固碳减排目标提供科学依据，利用北京怀柔区前桥梓村玉米田2016-2019年土壤有机碳（soil organic carbon，SOC）实测数据对反硝化-分解模型（denitrification-decomposition model，DNDC）进行验证，选取气候、土壤及秸秆还田等主要影响因子对验证后的DNDC模型进行敏感性分析，模拟了2种典型浓度路径（RCP8.5、RCP4.5）下该农田未来（至2100年）土壤有机碳变化情况。结果显示：经过校验后的DNDC模型可较好地模拟该玉米田SOC变化；初始有机碳含量及秸秆还田率是SOC变化的主要影响因素；RCP8.5及RCP4.5下SOC含量增加明显，土壤碳库在2100年达到平衡，2100年有机碳含量分别达到27.70、29.03 g/kg，分别较初始有机碳含量上升197.85%和212.15%。结果表明，DNDC模型可用于该研究区玉米田有机碳变化预测，该农田持续采用当前施肥和秸秆还田管理方式可实现土壤持续固碳。     

不同耕作措施下旱作春小麦农田二氧化碳排放模拟及敏感性分析

为探讨不同耕作措施下旱作春小麦农田CO2排放以及气候条件、土壤性质和作物管理措施对CO2排放影响的敏感性差异,本文基于DNDC模型,结合定西试验区旱作春小麦农田定点连续监测的CO2排放通量等数据,检验该模型模拟不同耕作措施下CO2排放的适宜性,并对其敏感性进行研究.结果表明:DNDC模型对不同处理下CO2排放的模拟结果...     

基于DNDC模型的红枣生长模拟参数敏感性和产量不确定性分析

【目的】研究红枣生长模型模拟输入参数的敏感性和产量预测不确定性，为红枣生长模拟模型的本地化和区域化参数调整优化提供依据，以提高模型模拟预测精度和效率。【方法】以新疆昆玉市现代农业示范区为研究区，应用可扩展傅里叶振幅敏感分析法(EFAST)和蒙特卡罗法分析基于DNDC模型系统新构建的红枣生长模型的输入参数敏感特性和产量预测不确定性。【结果】作物参数中全株生物量中果实比例(Gfra)、最大作物产量(MaxY)、生长积温(TDD)和需水量(WaterR)等指标敏感度最高，土壤参数中田间持水率(FC)和孔隙度(Por)等指标敏感度最高，田间管理参数中灌溉量(IrrAm)、施肥量(FerAm)和有机肥施肥量(ManAm)等指标敏感度最高；随着参数的波动范围由±5%增大到±10%,红枣预测产量正态分布的相关一致性系数增大，模型的平稳性增加。【结论】调整参数优化模型，并对2015～2019年各年份进行产量模拟测试验证，预测产量结果相对误差控制在±8%以内(最小误差为-1.99%),调整红枣产量预测模型参数，提高了模型预测产量的精度，优化趋于合理。     

不同秸秆还田率情境下亚热带水田土壤的“碳汇”贡献模拟研究

明确不同秸秆还田量对土壤“碳汇”的贡献大小是合理制定农业碳中和措施的基础。以我国典型亚热带地区——福建省水田土壤为研究对象，基于2016年15833个土壤样点实测数据和目前该地区最详细的1︰5万大比例尺土壤数据库，运用农业生态系统中广泛使用的DNDC(DeNitrification and DeComposition)模型模拟了不同秸秆还田率下全省未来的土壤有机碳动态变化。结果表明，2017—2053年传统管理(15%)以及秸秆还田30%、50%和90%下水田土壤的年均固碳速率分别为173、302、478和838 kg·hm^-2，固碳总量分别为11.56、20.15、31.90和55.95 Tg。从土壤亚类来看，咸酸和盐渍水稻土的年均固碳速率最大，不同秸秆还田率下介于220～920kg·hm^-2·a^-1之间；而渗育和潴育水稻土的固碳量最大，不同秸秆还田率下合计介于9.45～45.52 Tg之间，约占研究区总固碳量的81%。从行政区来看，龙岩、泉州两个地级市的固碳速率和总量均最大，不同秸秆还田率下均分别在202～937 k...     

基于DNDC模型的稻田生态系统碳动态模拟研究进展

DNDC （denitrification-decomposition，反硝化-分解）模型是一个含有时间因子的模拟生物地球化学过程较为成熟的动态模拟模型，可用于模拟和评估作物（如水稻）生产、碳氮动态演变以及温室气体排放等。为了能够更充分地认识DNDC模型，使之得到更广泛应用，本文基于DNDC模型的构成与功能、目前6个（DNDC、CENTURY、CASA、EPIC、Biome-BGC、Roth C）世界著名的生物地球化学模型的比较及其DNDC模型在稻田生态系统中的模块优化，从稻田土壤碳动态角度出发，分析和总结了DNDC模型在稻田土壤固碳潜力、温室气体CO₂和CH₄排放模拟、稻田管理模式评估以及模型参数敏感性分析方面的研究进展。本文也指出，受土壤属性空间异质性大、区域田间管理措施差异等因素影响，DNDC模型存在诸如点位尺度验证难以扩展到区位尺度模拟、模型矫正困难等限制模型准确性的问题。为使DNDC模型能够在中国复杂的农耕特征下开展模拟研究，今后的发展应重视DNDC模型模块功能优化、提高输入参数精确度等，进一步提高模型模拟精确度和预测评价系统的可信度，使模型更好地预测土壤碳动态变化，在稻田生态系统固碳减排和管理方案制定等方面发挥作用。     

辽宁省水稻田甲烷排放时空变化及影响因素

水稻田是甲烷（CH4）主要排放源，本研究应用涡动相关观测验证DNDC模型准确性，进而模拟辽宁省2016—2020年CH4排放。结果表明DNDC模拟CH4排放量与涡动相关观测结果有较好一致性（P<0.001）；辽宁省2016—2020年水稻田CH4年平均排放量7.1万t，主要分布在沈阳市和盘锦市。CH4排放速率（F_(〖CH〗_4 )）随着温度、土壤有机碳和土壤容重增加而增加，而降水对F_(〖CH〗_4 )的影响存在阈值。当6—7月降水累积量为157?317mm时，F_(〖CH〗_4 )随降水增加而增加；当小于157mm或大于317mm时，F_(〖CH〗_4 )随着降水减小而增加。在阈值之内降水通过影响土壤环境直接影响F_(〖CH〗_4 )，但当降水过多或过少时，其通过温度间接影响F_(〖CH〗_4 )。最大限度延长晒田时间是减少CH4排放的有效措施。本研究为辽宁省水稻田甲烷排放评估、预测和制定减排调控措施提供理论支持。     

DNDC模型和TOPSIS法联合确定生物降解地膜覆盖农田合理施氮量

为明确干旱区最优覆盖地膜类型和施氮制度，于内蒙古河套灌区木垒滩节水试验站进行为期2年的不同类型地膜覆盖农田不同施氮量试验。在高氮水平（传统施氮336 kg/hm²）下设置3种覆膜处理，包括塑料地膜（PFM3）、生物降解地膜（BFM3）和无膜覆盖处理（NFM3）；同时在生物降解地膜覆盖下设立3个施氮水平，包括中氮（BFM2，276 kg/hm²）、低氮（BFM1，216 kg/hm²）和不施氮（BFM0，0 kg/hm²），共6个处理。利用2年观测的产量、吸氮量和氮淋失量对DNDC模型进行率定和验证，并基于改进的TOPSIS方法对地膜类型和施肥制度进行优化。结果表明：DNDC模型对地膜覆盖及氮肥调控下作物生长与氮素迁移较为敏感，产量、吸氮量与氮淋失量模拟的EF与R²均大于0.83，NRMSE均小于20%，能够为作物生产力与资源利用进行预测和评估。随施氮量增加，所有覆膜处理的氮淋失量呈线性增加，当施氮量增加至106 kg/hm²时，氮肥利用率达到峰值；当施氮量增加至256 kg/hm²时，覆膜处理的产量不再发生明显变化，同时生物降解地膜的净收益也达到最大值；但其成本高，导致净收益比塑料地膜降低6.84%，比无膜覆盖处理提高3.17%。塑料地膜和生物降解地膜覆盖下的氮淋失量、氮肥利用率和产量无明显差异，均大于无膜覆盖处理，平均提高8.22%~26.69%。利用改进的TOPSIS法对产量、氮淋失量、残膜量、氮肥利用率和净收益5个方面进行综合评价，选出在生物降解地膜覆盖下施用氮肥231~256 kg/hm²是干旱地区较合理的覆膜施氮制度。