利用Vensim动态模拟软件模拟水稻田氮素迁移动态过程

摘要

中国是世界上化学氮肥施用量最多的国家之一，各种作物的生产上均存在氮肥超量施用的问题。为了保持土壤肥力及水环境系统稳定，必须设计合理的施肥措施及土肥管理措施。而了解氮素在植物-土壤的转移途径，得知氮素的变化通量及损失对施肥措施及土肥管理措施优化是非常重要的。本文通过独立排灌系统的田间试验研究了水稻田面氮素的动态特征，同时借助自行设计的渗漏讨研究在控水灌溉条件下大田模式不同氮肥处理的氮素淋失规律。然后用Vensim动态模拟软件构建模型来模拟稻田氮素迁移转化过程，利用2003年余杭农科所数据校准模型系数，再利用2006年实验数据来验证模型。本论文的研究目的是为合理施肥、控制氮素流失、保护水体生态环境提供借鉴。 本论文研究结果表明： (1)分次施肥后，田面水中铵氮、总氮浓度明显升高，随着时间推移，氮素浓度下降很快。在一周后各处理全氮、铵态氮浓度都分别降至施肥后第一天的20％以下，因此从环境污染角度来考虑，控制氮素田面流失主要时期为施肥一周内。 (2)田面水氮素浓度与施氮水平有显著的相关性，富阳试验地的总氮、铵态氮、硝态氮与施氮水平呈极显著相关(P<0.01)，杭州农科院试验地的总氮、铵态氮与施氮水平显著相关(P<0.05)。因此合理施肥对控制氮素田面流失非常重要。 (3)从渗漏水氮素浓度总体趋势来看，铵态氮(NH<,4><'->N)浓度较低，整个水稻生长阶段中变化范围在0～15 mg/L，其浓度主要集中在0～1 mg/L，硝态氮(NO<,3><'->-N)要比铵态氮含量高，浮动范围为0～10 mg/L，主要集中在1～4 mg/L。从渗漏量来看，氮素渗漏以硝态氮为主。 (4)与大田田面水氮素浓度与施氮水平显著相关不同，施氮水平与氮素渗漏量相关性都无显著关系(P>0.05)。两地渗漏水中氮含量的差别比较显著，杭州农科院试验地渗漏管中渗漏水中的氮含量在50～100mg/L之间，而富阳在100～200mg/L之间，两地的差别可能由于富阳试验地的田间管理没有杭州农科院完善造成的(5)从对第一及第二次施肥后植株吸氮量的模型模拟结果可以看出富阳与杭州农科院的模拟结果数据都与实验数据相拟合，独立样本t检验结果为P>0.05=0.5 16及P>0.05=0.610。说明模型的可应用性，但模型的拟合度与模型校准数据有很大相关，模型在应用上还有局限性。

目录

摘要：

1文献综述

1.1引言

1.2农田氮素流失量对水体的影响

1.3氮素流失途径研究

1.3.1氮素流失途径

1.3.2氮素流失模型研究方法

1.4本论文研究目的及内容

2材料与方法

2.1大田实验设计、材料及方法

2.1.1大田试验设计

2.1.2氮肥试用方案

2.1.3大田渗漏水设计

2.1.4实验样品采集

2.2样品测定方法

2.3动态模拟分析工具

2.3.1模型构架

2.3.2氮流失模型模块间关系描述

2.3.3模型参数范围

2.3.4模型的应用

3结果分析

3.1大田不同施氮水平田面水氮素浓度变化研究

3.1.1大田不同施氮水平田面水氮素浓度动态变化

3.1.2田面水氮素浓度与施氮水平相关性研究

3.2大田不同施氮水平渗漏水氮素浓度变化研究

3.2.1渗漏水铵态氮浓度变化趋势

3.2.2渗漏水硝态氮浓度变化趋势

3.2.3渗漏水全氮浓度变化趋势

3.3大田不同施氮水平渗漏计中氮素渗漏量研究

3.4水稻各器官氮含量变化研究

3.4.1水稻各器官含氮量变化曲线

3.4.2富阳与杭州农科院水稻器官各时期与施氮水平相关性研究

3.5模型参数校准结果

4结论

5研究展望

参考文献

附录

致谢