基于GIS的我國小麥施肥指標體系的構建.pdf

1、小麥是我國主要的糧食作物之一，其總產量和種植面積約占我國糧食作物總產量和面積的1/5和1/4，是我國最重要的商品糧和戰(zhàn)略性糧食儲備品種。綜合考慮不同氣候特征、不同土壤類型和土壤養(yǎng)分狀況等因素建立我國小麥施肥指標體系，對指導我國小麥的測土配方施肥及改善農田生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本文基于多年多點小麥田間肥效試驗數據，綜合考慮氣溫、降水等氣象因子及土壤類型、質地等土壤因子對小麥產量、土壤供肥能力和肥料當季利用率的影響，建立以養(yǎng)分平衡原理為依據

2、、土壤養(yǎng)分測定為基礎的我國小麥施肥指標體系，并利用ArcGIS提供的二次開發(fā)功能，開發(fā)出基于GIS的我國小麥施肥決策支持系統(tǒng)。主要結果如下：
　　 (1)養(yǎng)分平衡施肥模型基本參數的確定。目標產量在施肥模型中設為自變量，用氣候生產潛力產量作為其上限。分析表明，小麥生物產量的養(yǎng)分吸收量與其籽粒產量之間呈極顯著直線相關關系；小麥單位產量養(yǎng)分吸收量趨向一個穩(wěn)定的范圍，因此本研究把小麥單位產量養(yǎng)分吸收量定為常數。冬小麥每百千克小麥籽粒產量

3、所需養(yǎng)分量分別為：氮(N)為3 kg、磷(P2O5)為1.2kg、鉀(K2O)為2.8 kg；春小麥每百千克小麥籽粒產量所需養(yǎng)分量分別為：氮(N)為3 kg、磷(P2O5)為1.1 kg、鉀(K2O)為2.6 kg。基于試驗點數據，分別計算出土壤有效養(yǎng)分校正系數和肥料當季利用率，在全國27個土類上分別研究兩參數的變異性，就各土類兩參數的平均值來看，不同土類之間差異較大。就同一土類兩參數的標準差來看，其空間變異性也均較大，且在大多數土類中

4、都表現出極高的離散程度。小麥生育期內平均溫度和平均降水量、土壤養(yǎng)分含量、土壤粘粒含量、土壤pH、及灌溉等因素影響著土壤有效養(yǎng)分校正系數和肥料當季利用率。
　　 (2)土壤有效養(yǎng)分校正系數與肥料當季利用率子模型的構建。用土壤有效養(yǎng)分(堿解氮、有效磷和速效鉀)含量、土壤粘粒和小麥生育期內平均溫度因子分別構建了土壤有效養(yǎng)分校正系數模型。模型的擬合程度均較高，決定系數(R2)在0.55～0.85之間。其中，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀校正

5、系數模型的擬合精度為：有效磷>速效鉀>堿解氮。在不同產量水平下，土壤養(yǎng)分含量與肥料當季利用率呈顯著負相關的對數函數關系，分別建立了以土壤養(yǎng)分含量為自變量的肥料當季利用率模型。其模型的擬合程度也較高，相關系數(r)在0.45～0.75之間，均達到了極顯著水平。并采用土壤pH值和灌溉因子對兩子模型進行了修正。
　　 (3)養(yǎng)分平衡施肥模型的建立與驗證。目標產量設為輸入項，單位產量(每百千克)小麥的養(yǎng)分吸收量定為常數，結合土壤有效養(yǎng)分

6、校正系數和肥料當季利用率兩個模型，建立了以目標產量和土壤有效養(yǎng)分測試值為自變量，氮磷鉀施肥量為因變量的養(yǎng)分平衡施肥綜合模型。并將27個土類歸并為15個土類組合，建立了全國范圍的小麥推薦施肥指標體系。利用布置在各核心試驗區(qū)的小麥肥料田間試驗結果驗證了養(yǎng)分平衡施肥模型推薦的施肥量。與用肥料效應函數法推薦的施肥量相比，養(yǎng)分平衡模型推薦的施肥量位于最高產量施肥量與最佳經濟效益施肥量之間，該模型對小麥進行推薦施肥是可行的，模型具有簡單、快速、準確

7、等優(yōu)點。
　　 (4)小麥生態(tài)環(huán)境因子基礎空間數據庫的構建。基于GIS平臺，利用氣象資料及土壤類型、質地等土壤資料，建立了影響小麥施肥模型參數的生態(tài)環(huán)境因子空間數據庫。并通過插值、矢柵轉換及圖層疊置等處理，建立了各種圖層，包括小麥生育期內平均溫度和平均降水量、土壤粘粒含量和土壤pH、小麥需水量、小麥潛力產量等柵格圖層，以及中國縣界圖與土壤類型圖疊置生成的最小施肥單元矢量圖層。
　　 (5)基于GIS的小麥施肥決策支持系統(tǒng)