【摘要】：我國集約化蔬菜生產(chǎn)過程中因過量施氮而導(dǎo)致的硝酸鹽淋失和地下水污染所造成的環(huán)境問題日益突出,亟待開展相關(guān)的基礎(chǔ)研究。本文以北京順義茄田為研究對象,利用田間試驗和基于小型原狀土柱的滲漏計系統(tǒng)研究了施用無機氮肥、有機肥和灌溉量等不同處理下茄子的產(chǎn)量效應(yīng)、土壤硝態(tài)氮累積量和淋失量、當(dāng)季氮肥利用率以及茄子-土壤系統(tǒng)中氮素平衡規(guī)律。研究結(jié)果表明： 通過正交設(shè)計的方法對無機氮肥、有機肥、灌溉和等4種不同因素處理下的茄子產(chǎn)量和收獲后0-2m土層土壤硝態(tài)氮累積量進行了研究,其中無機氮肥的四個水平用量分別為262.5kg N/hm2(N1),412.5kg N/hm2(N2),562.5kg N/hm2(N3),712.5kg N/hm2(N4),結(jié)果表明：無機氮肥的施用是影響茄子產(chǎn)量以及硝態(tài)氮累積量的重要因素,有機肥的過量施用同樣會引起土壤硝態(tài)氮累積量的增加。通過對基于SNK檢驗的產(chǎn)量比較結(jié)果進行分析,4個獲得較高產(chǎn)量的處理中,T2、T3和T5處理的無機氮肥施用量均為412.5kg/hm2,而此時的0-2m土層土壤硝態(tài)氮累積量為609.6kg/hm2,高于無機氮肥施用量為262.5kg/hm2時的硝態(tài)氮累積量371.2kg/hm2,而無機氮肥施用量為262.5kg/hm2時的產(chǎn)量比412.5kg/hm2水平所對應(yīng)的產(chǎn)量減少了13.2%,為了兼顧產(chǎn)量效應(yīng)和硝態(tài)氮累積量,初步確定無機氮肥推薦施用量在262.5kg/hm2和412.5kg N/hm2之間;而通過有機肥施用量和對應(yīng)產(chǎn)量的分析,有機肥推薦施用量折氮后為112.5kg N/hm2,因而推薦總施氮量為375-525kg/hm2之間。 確定施氮量為影響硝態(tài)氮累積量的主要因素之后,進一步設(shè)置農(nóng)戶施氮量937.5kg N/hm2、中間梯度675kg N/hm2及推薦施氮量450kg N/hm2等三個氮肥梯度值,安排氮肥量級試驗,結(jié)果表明：收獲后各小區(qū)1m土層硝態(tài)氮的累積總量：農(nóng)戶施氮量中間梯度推薦施氮量,其中推薦施氮量水平處理下的1m土層平均硝態(tài)氮累積量比農(nóng)戶施氮量和中間梯度處理分別下降了41.7%和51.5%；無肥區(qū)、推薦施氮量、中間梯度和農(nóng)戶施氮量等4個小區(qū)的氮素表觀平衡值分別為115.2、277.8、312.4和516.7kg/hm2,推薦施氮量、中間梯度和農(nóng)戶施氮量3個施氮水平處理下小區(qū)的當(dāng)季氮肥利用率分別為22.78%、14.09%和6.11%,隨著施氮量的增加,對應(yīng)的氮素表觀平衡值也隨之上升,系統(tǒng)氮素表觀損失的可能性越大,而氮肥利用率隨著施氮量的增加而呈下降趨勢。通過分析試驗結(jié)果并結(jié)合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)條件,確定450kg/hm2為北京潮土地區(qū)露地秋冬茬茄子的單季最佳施氮量。 本研究利用基于小型原狀土柱的滲漏計系統(tǒng)進一步探明了茄田的土壤硝態(tài)氮淋失規(guī)律：推薦施氮量、中間梯度和農(nóng)戶施氮量3個施氮水平處理下硝態(tài)氮的平均淋失濃度以及60cm土層硝態(tài)氮淋失量均有顯著差異,不同灌溉量和處理下的硝態(tài)氮平均淋失濃度和總淋失量的差異均未達(dá)到顯著。氮肥的施用能顯著增加淋失液中的硝態(tài)氮濃度,是造成菜地土壤硝態(tài)氮淋失的最主要因素。推薦施氮量、中間梯度和農(nóng)戶施氮量3個施氮水平處理下小區(qū)的平均淋失濃度分別為13.84、39.09和54.52mg N/L,當(dāng)?shù)适┯昧砍^推薦的最佳施氮量(450kg/hm2)時,土壤淋失液中的硝態(tài)氮濃度均超過20mg/L的國家地下水硝酸鹽限量標(biāo)準(zhǔn),進一步向下淋洗將會造成地下水硝酸鹽污染。不同施氮水平卜的總淋失量分別為,N1:17.08kg N/hm2、N2:46.83kg N/hm2、N3:62.71kg N/hm2,各處理之間達(dá)到顯著差異,總淋失量隨著施氮量的增加而增加。試驗進一步驗證了450kg/hm2為北京潮土地區(qū)露地秋冬茬茄子的單季最佳施氮量。 本研究首次在國內(nèi)引進英國最新開發(fā)出來的蔬菜作物模型(?)—SMCR_N,并在試驗地區(qū)進行了校驗和初步評價,為北京潮土地區(qū)露地茄子的合理施肥提供參考。試驗結(jié)果表明SMCR_N模型自帶的茄子品種參數(shù)適用于紫長茄在北京潮土地區(qū)的模擬,模擬結(jié)果的均方根誤差RMSE=0.4242,標(biāo)準(zhǔn)化均方根誤差n-RMSE=0.0548,模型預(yù)測效率EF=0.9499,E=0.40,擬合指數(shù)d=0.9855,決定系統(tǒng)參數(shù)R2=0.9583。本試驗中的圓茄(京茄一號)與模型自帶的茄子品種參數(shù)存在差異,需要對相關(guān)品種參數(shù)值進行有針對性的調(diào)整。當(dāng)作物生長系數(shù)K1=1.4時,模型達(dá)到最好的模擬性能,其統(tǒng)計結(jié)果如下：RMSE=1.2170, n-RMSE=12.48%, EF=0.59, E=0.76, d=0.9292,R2=0.8025。通過調(diào)整之后的模型對2010年圓茄試驗的作物吸氮量數(shù)據(jù)進行了模擬,擬合后的決定系數(shù)(R2)=0.85,說明模型對圓茄的作物吸氮量的模擬性能良好。下一步的田間試驗應(yīng)該在作物的不同生長期取樣,測定不同階段的作物累積吸氮量,通過更多實測數(shù)據(jù)來進行模刑的校驗和評估,最終達(dá)到通過預(yù)測作物不同生長期的需氮量來確定施氮量和施肥時間。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：X131.3

【參考文獻】

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本文編號：2590890