作物生產(chǎn)系統(tǒng)水分和氮素管理的DSSAT模型模擬與評(píng)價(jià).pdf

1、氮素是作物生產(chǎn)的主要養(yǎng)分限制因子,不合理的灌溉和施肥造成資源浪費(fèi)、產(chǎn)量和品質(zhì)下降,同時(shí)還引起環(huán)境污染。因此,探討不同水分管理和不同施氮水平對(duì)作物生長(zhǎng)的影響,實(shí)現(xiàn)合理施肥,對(duì)于提高作物產(chǎn)量和保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本研究基于田間試驗(yàn)數(shù)據(jù),應(yīng)用農(nóng)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)移決策支持系統(tǒng)(Decision Support System for Agrotcchnology Transfer,簡(jiǎn)稱(chēng)DSSAT模型)對(duì)不同田間試驗(yàn)進(jìn)行模擬,評(píng)估了該模

2、型的性能和地區(qū)適用性,主要研究結(jié)果如下:
　　 1.1959～2008年,在加拿大安大略省南部進(jìn)行50年肥料效應(yīng)長(zhǎng)期定位試驗(yàn),包括春玉米連作施肥處理(CC-F)和不施肥處理(CC-NF)。通過(guò)對(duì)模型需要輸入的玉米遺傳特性參數(shù)的校驗(yàn)研究,引入了不同玉米品種的光能利用效率(RUE)作為模型中玉米的遺傳參數(shù),以適應(yīng)不同試驗(yàn)、不同地區(qū)的模擬狀況。本研究在模擬50年的玉米產(chǎn)量時(shí),把50年的玉米品種遺傳參數(shù)劃分為了4個(gè)階段,每個(gè)階段都有相應(yīng)

3、的一套玉米遺傳特性參數(shù)代表不同時(shí)期的玉米遺傳特性。結(jié)果表明,相比50年用一套玉米參數(shù),用4套參數(shù)能夠更好地模擬CC-F和CC-NF處理的玉米產(chǎn)量。
　　 DSSAT模型模擬的CC-F處理的產(chǎn)量比模擬CC-NF處理的產(chǎn)量更精確,CC-F處理模擬產(chǎn)量與實(shí)測(cè)產(chǎn)量之間的標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差(n-RMSE)是39％,決定系數(shù)(R2)為0.36；CC-NF處理的n-RMSE值為82％,R2為0.40。雖然DSSAT模型不能精確地模擬玉米的逐年產(chǎn)

4、量,但是該模型可以較好地模擬產(chǎn)量變化趨勢(shì)。模型模擬的2008年土壤表層(0～15 cm和15～30 cm)礦質(zhì)氮(NH4-N和NO3-N)的含量與實(shí)測(cè)值也有較大差異,CC-F處理相應(yīng)分析的n-RMSE值的范圍是58～60％,CC-NF處理為64～89％。模型模擬的CC-F處理的1998～2000年的累計(jì)硝態(tài)氮淋失量與測(cè)量值比較一致,相應(yīng)統(tǒng)計(jì)值n-RMSE為29％,預(yù)測(cè)效率(EF)為0.63:而對(duì)于CC—NF處理,DSSAT模型過(guò)高地估計(jì)

5、了累計(jì)硝態(tài)氮淋失,相應(yīng)的n-RMSE統(tǒng)計(jì)值為160％,EF為0.04。表明模型不能很好模擬長(zhǎng)期不施肥導(dǎo)致土壤退化條件下氮素的狀態(tài)。
　　 2.在加拿大安大略省西南部實(shí)施了5年(2000～2004)的玉米.大豆輪作田間試驗(yàn),處理包括自由地下暗管排水(TD)和控制的地下暗管排水.地下灌溉(CDS)。模擬結(jié)果顯示,DSSAT模型可以很好地模擬CDS和TD條件下玉米和大豆的產(chǎn)量(n-RMSE:4.3％～14.0％,d:0.985～0.9

6、98),較好地模擬0～30 cm根域土壤水含量(n-RMSE:9.9％～14.8％,d:0.724～0.831),模擬地下暗管排水的硝態(tài)氮淋失(n-RMSE:17.8％～25.2％,d:0.529～0.979)效果尚可。因此,DSSAT可以作為一個(gè)很好的工具來(lái)模擬在試驗(yàn)所在地區(qū)或相同條件下CDS和TD處理對(duì)環(huán)境質(zhì)量、作物生產(chǎn)力和土壤氮循環(huán)過(guò)程的短期影響(5-8年)。
　　 3.2006年和2007年在中國(guó)吉林省進(jìn)行了不同氮素對(duì)玉

7、米生長(zhǎng)、氮素吸收和產(chǎn)量影響的田間試驗(yàn)。模擬結(jié)果表明,在中國(guó)東北的黑土區(qū)雨養(yǎng)條件下,通過(guò)校驗(yàn)DSSAT模型中的玉米品種參數(shù)、RUE和土壤肥料參數(shù)(SLPF),該模型可以很好地模擬地上部生物量(如校驗(yàn)?zāi)攴載=0.95～0.98)和籽粒產(chǎn)量(n-RMSE=4.6％～9.0％；d=0.68～0.95),但不能精確地模擬玉米氮素吸收。通過(guò)對(duì)模型中氮脅迫參數(shù)相關(guān)的氮含量參數(shù)b的敏感性分析表明,調(diào)節(jié)b值大小可以提高玉米氮素吸收的模擬精度。校驗(yàn)后的DS