应用DNDC模型模拟关中地区农田长期施肥条件下土壤碳含量及作物产量

摘要

为探讨长期不同施肥条件下土壤有机碳和作物产量的变化规律及DNDC模型在关中地区的适用性，利用在陕西杨凌设置的长期定位施肥试验数据，选取不施肥（CK）、单施氮磷钾无机肥（NPK）、无机肥配施秸秆（SNPK）、无机肥配施低量有机肥（M1NPK）及无机肥配施高量有机肥（M2NPK）5个处理，分析了20年来土壤有机碳（SOC）含量、碳循环以及农作物产量的变化趋势等基本特征。分析数据表明：CK使得土壤肥力持续下降，显著地降低了SOC含量和作物产量；NPK处理虽可促进作物产量，但对表层土壤肥力的增加不明显，与CK处理无显著差异；而SNPK、M1NPK与M2NPK处理既增加了作物产量，同时也显著提高了土壤肥力，且以M2NPK的增产增肥效果最佳。在此基础上，利用实测数据标定和验证了DNDC模型，通过均方根误差（RMSE），标准化的均方根误差（N-RMSE）以及符合度指数（d）对模型适用性分析，模型预测精度较好，可用于预测该地区作物产量和土壤有机碳动态。从模型输出20年来土壤碳含量的变化看，施肥能提高作物地上部、地下部生物量以及土壤异氧呼吸作用，即同时提高了外源碳携入量和内源碳消耗量，但各施肥处理均在碳储量上表现为盈余状态。因此，在关中地区，为提高土壤肥力、碳储量以及作物产量，可推广无机肥配施有机肥的措施。