紫色土坡耕地氮素平衡的模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 周明华
|
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2010-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱波 ; 唐家良 |
| 关键词 | 坡耕地 氮素流失通量 氮素平衡 DNDC模型 紫色土 |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 中文摘要 | 氮素是作物生长最重要的养分限制因子，也是保障粮食增产的基础，但过量施用氮肥已导致严重的环境问题。氮素污染已成为仅次于气候变化和生物多样性衰减的全球性环境威胁。农田生态系统氮素循环及平衡研究已成为国内外相关研究的热点问题。本研究通过野外定位观测试验，查明了紫色土坡耕地氮素径流、气态途径损失过程、通量及其协同损失特征：利用实测数据对参数本地化的DNDC模型进行了验证；分析了紫色土坡耕地氮素平衡状况，并应用本地化的DNDC模型对氮素收支进行模拟，提出了紫色土坡耕地氮素管理的最佳措施。主要研究结果与结论如下：(1)地表径流和壤中流是紫色土坡耕地氮素径流损失的两种途径。径流过程，地表径流 TN(总氮)浓度呈多峰变化规律，PN(颗粒态氮)是氮素迁移的主要形态；壤中流TN浓度呈单峰变化特征，NN(硝态氮)是氮素流失的主要形态；整个夏玉米生长期， N_2O排放速率波动幅度大，施肥初期N_2O排放速率不断增加，随即排放峰值出现，施肥和降雨事件都可激发 N_2O排放峰值；氨挥发峰值在施肥第1天出现，然后不断降低直至保持稳定。(2)紫色土坡耕地氮素主要通过壤中流、氨挥发、N_2O和地表径流排放四个途径损失。整个夏玉米生长季氮素损失总量为94．48 kg N ha~(-1)，壤中流、氨挥发、N_2O排放和地表径流损失氮量分别占氮素损失总量的38．6％、21．5％、1．0％和1．2％；施肥初期，气态损失是紫色土坡耕地氮素输出的主要途径；施肥中期，径流损失取代气态损失而成为氮素输出的主要途径；施肥后期土壤残留氮素减少，气态、径流氮索损失量均较低且差异不大。(3)参数本地化后的DNDC模型能精确模拟紫色土坡耕地土壤水分淋失量、氮素淋失量、 N_2O排放通量、氨挥发通量、小麦和玉米生物量，其Thiel不等系数分别为0．07、0．1、0．14、0．21、0、07和0．1。本地化的DNDC模型可对紫色土坡耕地氮素损失途径与通量进行精确模拟。施氮水平、年降雨量和土壤孔隙度是DNDC模型模拟氮素淋失的高敏感性参数；温度和土壤湿度是模型模拟N_2O排放通量的高敏感性参数；施氮水平、施肥深度和土壤pH值是模型模拟氨挥发通量的高敏感性参数。(4)紫色土坡耕地夏玉米季氮素输入总量在387．46～424．66 kg N ha~(-1)之间，支出总量在327.38～386.05 kg N ha~（-1）之间；氮素收支状况里盈余特征，盈余氮素量在38．33～69．58 kg N ha~(-1)之间；其中，OM处理氮素盈余量最高，RSDNPK处理氮素盈余量最低。100kg N ha~(-1)水平下，紫色土坡耕地氮素平衡状况为亏缺，150、200、250和300 kg N ha~（-1）水平下，氮素平衡状况为过剩，过剩氮素量为27．99～137．99Kg N ha~(-1)，并随施氮水平增加而升高。作物吸收是氮素支出的最主要的途径，其次为氨挥发，再次为氮素淋失，硝化一反硝化过程氮素损失量最小。通过调控氮素损失途径与通量，可对氮素平衡状况进行调控。(5)施氮量为225Kg N ha~(-1)，施肥深度为10cm，秸秆还田比例为60％的组合措施可定为紫色土坡耕地氮素管理的最佳措施，可以显著减少氮素损失、提高作物产量。 |
| 英文摘要 | 氮素是作物生长最重要的养分限制因子，也是保障粮食增产的基础，但过量施用氮肥已导致严重的环境问题。氮素污染已成为仅次于气候变化和生物多样性衰减的全球性环境威胁。农田生态系统氮素循环及平衡研究已成为国内外相关研究的热点问题。本研究通过野外定位观测试验，查明了紫色土坡耕地氮素径流、气态途径损失过程、通量及其协同损失特征：利用实测数据对参数本地化的DNDC模型进行了验证；分析了紫色土坡耕地氮素平衡状况，并应用本地化的DNDC模型对氮素收支进行模拟，提出了紫色土坡耕地氮素管理的最佳措施。主要研究结果与结论如下：(1)地表径流和壤中流是紫色土坡耕地氮素径流损失的两种途径。径流过程，地表径流 TN(总氮)浓度呈多峰变化规律，PN(颗粒态氮)是氮素迁移的主要形态；壤中流TN浓度呈单峰变化特征，NN(硝态氮)是氮素流失的主要形态；整个夏玉米生长期， N_2O排放速率波动幅度大，施肥初期N_2O排放速率不断增加，随即排放峰值出现，施肥和降雨事件都可激发 N_2O排放峰值；氨挥发峰值在施肥第1天出现，然后不断降低直至保持稳定。(2)紫色土坡耕地氮素主要通过壤中流、氨挥发、N_2O和地表径流排放四个途径损失。整个夏玉米生长季氮素损失总量为94．48 kg N ha~(-1)，壤中流、氨挥发、N_2O排放和地表径流损失氮量分别占氮素损失总量的38．6％、21．5％、1．0％和1．2％；施肥初期，气态损失是紫色土坡耕地氮素输出的主要途径；施肥中期，径流损失取代气态损失而成为氮素输出的主要途径；施肥后期土壤残留氮素减少，气态、径流氮索损失量均较低且差异不大。(3)参数本地化后的DNDC模型能精确模拟紫色土坡耕地土壤水分淋失量、氮素淋失量、 N_2O排放通量、氨挥发通量、小麦和玉米生物量，其Thiel不等系数分别为0．07、0．1、0．14、0．21、0、07和0．1。本地化的DNDC模型可对紫色土坡耕地氮素损失途径与通量进行精确模拟。施氮水平、年降雨量和土壤孔隙度是DNDC模型模拟氮素淋失的高敏感性参数；温度和土壤湿度是模型模拟N_2O排放通量的高敏感性参数；施氮水平、施肥深度和土壤pH值是模型模拟氨挥发通量的高敏感性参数。(4)紫色土坡耕地夏玉米季氮素输入总量在387．46～424．66 kg N ha~(-1)之间，支出总量在327.38～386.05 kg N ha~（-1）之间；氮素收支状况里盈余特征，盈余氮素量在38．33～69．58 kg N ha~(-1)之间；其中，OM处理氮素盈余量最高，RSDNPK处理氮素盈余量最低。100kg N ha~(-1)水平下，紫色土坡耕地氮素平衡状况为亏缺，150、200、250和300 kg N ha~（-1）水平下，氮素平衡状况为过剩，过剩氮素量为27．99～137．99Kg N ha~(-1)，并随施氮水平增加而升高。作物吸收是氮素支出的最主要的途径，其次为氨挥发，再次为氮素淋失，硝化一反硝化过程氮素损失量最小。通过调控氮素损失途径与通量，可对氮素平衡状况进行调控。(5)施氮量为225Kg N ha~(-1)，施肥深度为10cm，秸秆还田比例为60％的组合措施可定为紫色土坡耕地氮素管理的最佳措施，可以显著减少氮素损失、提高作物产量。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-02-06 |
| 源URL | [http://192.168.143.20:8080/handle/131551/4911]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 周明华. 紫色土坡耕地氮素平衡的模拟研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：成都山地灾害与环境研究所
浏览0
下载0
收藏0
其他版本
除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。