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《浙江大学》 2004年
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田间土壤养分与作物产量的时空变异及其相关性研究

许红卫  
【摘要】:田间土壤养分和作物产量不仅具有明显的空间变异,而且这种变异在时间上也表现出一定的变化。而长期以来,农业生产一直以田块为基础,在同一地区所有的农田上、或者一片较大的农场,单位面积基本上都使用了等量的种子和肥料、除草剂、生长剂等。这样做,除了由于用量盲目、往往供过于求而造成浪费外,还导致了土壤和地下水的污染。实际上,在同一块农田里,有许多因素影响着作物的生长和产量,存在着明显的时空差异性,更不用说不同地块之间存在巨大的差异。这样的结果一方面造成生产成本加大,另一方面造成环境的负面效应,是造成农业生产效益低下与环境恶化的重要原因。目前受到广泛关注的精确农业就是针对田间不同的局部地块的土壤、地理等条件,通过适当的方法在适当的位置投入适量的物质(如种子、农药、化肥等)而实施的一种田间管理方式,其中,变量施肥是精确农业的一项重要技术。而了解田间土壤养分和作物产量的时空变异,是实施田间变量施肥,进行精确施肥管理的基础。因此,对土壤特性及作物产量的时空变异研究,是近期国内外学者共同关注的热点。 尽管目前国内外对土壤养分的变异已有了比较深入的研究,但大多集中在对土壤养分的空间变异上,对其时间变异的研究甚少,而且目前的研究主要集中在旱地的土壤养分变异上,对水稻田的土壤养分的变异研究较少。对作物产量变异的研究大都局限于了解、分析产量变异的状况,而对其产生原因研究甚少;对土壤、作物营养、作物产量变异的一体化研究,未见报道。实际上,作物的产量是由多种变异因素综合作用的结果,土壤肥力的变异是作物产量变异的主要原因,通过对各种与产量有关的因素进行分析往往可以预测产量的变化,反过来,通过 中文摘要 对产量变异的分析也可以了解土壤养分等因素的变异程度,有助于精确田间管理 方案的制定。本研究以英国北爱尔兰牧草地和我国南方典型农田(水稻田)为研 究区,研究十壤养分和作物产量的时空变异,并进行牧草地土壤养分、牧草养分、 牧草产量的相关性、一体化研究;在此基础上,提出研究区实施精确养分分区管 理和田间施肥的初步方案;同时探索适合我国农业分散经营管理的国情的土壤养 分采样方式和养分管理模式。 对牧草地土壤养分、牧草N素吸收量(又称牧草N素产量或移走量)、牧草 产量的相关性、一体化研究结果表明,牧草地土壤养分存在一定的空间变异与时 间变异,且各养分的变异程度不尽相同。十壤全N、全C等全量元素的空间变异 比较小,时间稳定性好,而有效K、有效P这些有效养分的空间与时间的变异都 较大:同时,土壤有效养分与牧草产量有较好的相关性,其时空变异更能影响牧 草的产量,因此,田间土壤养分的精确管理应以土壤有效养分为主。牧草干物质 产量、牧草氮素吸收量在田块间存在较大的空间变异,而且这种变异在不同的生 长季各不相同,因此,不同生长季需要采用不同的管理方式,有必要进行变量施 肥。其中,第一季的空间变异最小且在时间上基本稳定,因此,可以根据结合产 量空间趋势和时间稳定性的分级管理图对该牧草地进行精确管理。对土壤养分、 牧草产量、牧草N素吸收量的一体化研究还表明,牧草干物质量、牧草氮素吸收 量与十壤养分的时空变异互为影响,可以说,土壤、作物管理等条件的差异导致 了作物产量的不同,而这种不同反过来又加剧了十壤原有养分的变异程度。试验 田牧草干物质量、牧草氮素吸收量以及各土壤养分的时空变异,都与试验区地形 有很人的关系,地势较高区域与较低区域的变异情况有较大的差别。因此,本研 究根据地形将试验区分成3个小区,拟采用不同的管理方案进行精确管理,具体 的施肥等管理方案还需进一步研究,但在上述研究的基础上,提出了试验田施肥 建议:特别是对试验田N肥的施用,根据牧草产量的时空变异性及土壤一牧草N 素平衡,提出了分区管理的建议方案。 水稻田土壤的特性与牧草地(早地)土壤有很大的不同,其土壤养分的空间 变异特点也不同。本文对水稻田试验区土壤养分的空间变异的研究表明:水稻田 土壤养分在田间尺度内也存在一定的空间变异,各主要养分的空间格局与自然田 中文摘要 块的方向基本一致,并明显受到农户耕种习惯、施肥习惯的影响。但这种变异是 否对水稻的生长及其产量造成影响,还需要进行土壤、产量等空间变异的一体化 研究。通过对试验区各土壤养分的合理采样数研究,以及不同农户耕种、管理下 各田块土壤养分的差异显著性研究,可以肯定,农户不同的经营方式与施肥习惯 等人为因素对水稻田田间土壤养分的变异起主导作用。因此,对试验区这样的我 国南方平原水网地区的小规模分散经营体制下的精确田间管理,提出以农户经营 地块为单位,并采用以农户为单元的混合样采样方式,既能了解田块土壤养分的 基本状况,又有可能大大减少土壤采样量和分析成本。 土壤采样的方式、采样密度,影响到对土壤养分空间变异程度的了解,从而 直接影响变量施肥的实施效果。目前最常用的格网采样法,可以获取传统的整个 田块混合采样所不能发现的变异信息,对于指导变量施肥意义重大,但这种方法 ?
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:S158

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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3 祝廷成;李志坚;张为政;;“粮食、牧草和经济作物”三元结构草田轮作的初探[A];第三届中国苜蓿发展大会论文集[C];2010年
4 郭晓敏;牛德奎;郭熙;胡东南;熊国辉;严伍明;;平衡施肥毛竹林土壤养分空间异质性研究(摘要)[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集(面向农业与环境的土壤科学专题篇)[C];2004年
5 张春;邓良基;张世熔;郑小佳;何鹏;邓旭艳;;川中丘陵区部分土种的土壤养分的Fuzzy评判探讨[A];庆祝中国土壤学会成立60周年专刊[C];2005年
6 邱扬;傅伯杰;王军;陈利顶;;黄土高原小流域土壤养分的空间变异及其影响因子[A];地理教育与学科发展——中国地理学会2002年学术年会论文摘要集[C];2002年
7 杨起简;路平;刘玉芬;李海强;;几种紫花苜蓿品质分析及其对土壤养分的影响[A];2005年中国科协学术年会26分会场论文集(2)[C];2005年
8 史利江;郑丽波;柳云龙;;长三角平原地区农田土壤养分空间变异特征研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
9 王玉英;朱波;;水稻强化栽培体系探讨[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年
10 王玉娟;陈永忠;何小三;;间种对林地土壤理化性质及树体生长的影响[A];第二届中国林业学术大会——S9 木本粮油产业化论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 孟朝红;测土十年只为农民用好肥多打粮[N];农资导报;2009年
2 赵强;土壤养分的分析方法[N];山西科技报;2004年
3 通讯员 唐志强 记者 武盾;扶风农民时兴为耕地“体检”配“套餐”[N];陕西日报;2009年
4 记者 陈忠权;宅基地废墟变“沃土”[N];天津日报;2010年
5 冯国明;蔬菜合理轮种 降害增肥减病[N];中华合作时报;2006年
6 夏海鳌;培肥高产旱土[N];湖南科技报;2009年
7 徐旭忠;重庆出台标准规范土地开发整理[N];中国国土资源报;2007年
8 冯国明;蔬菜合理轮种 降害增肥减病[N];湖北科技报;2006年
9 王成;化肥对土壤的“两面性”[N];山东科技报;2006年
10 通讯员 晨曦梁秀福;惠及9.1万丹江口农民[N];湖北日报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐丽华;土壤养分预测方法的比较研究[D];西南大学;2012年
2 曹丽英;玉米主产区土壤养分与玉米产量的时空变异及其相关性研究[D];安徽农业大学;2013年
3 高辉;不同土类土壤养分时空变异与水稻精确施肥决策支持系统研究[D];扬州大学;2010年
4 姜城;不同经营体制下土壤养分空间变异规律及管理技术的研究[D];中国农业科学院;2000年
5 许红卫;田间土壤养分与作物产量的时空变异及其相关性研究[D];浙江大学;2004年
6 刘志鹏;黄土高原地区土壤养分的空间分布及其影响因素[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2013年
7 刘忠宽;不同放牧压草原休牧后土壤养分和植物群落变化的研究[D];中国农业大学;2004年
8 程明芳;离子交换树脂膜提取土壤养分技术研究[D];中国农业科学院;2002年
9 李素艳;三倍体毛白杨养分动态变化规律及施肥技术研究[D];北京林业大学;2008年
10 江厚龙;基于GIS小尺度下豫中烟田管理分区与推荐施肥研究[D];河南农业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张铁婵;耕地土壤养分空间变异与地力评价研究[D];西北农林科技大学;2010年
2 张明;豫中烟区土壤养分空间变异及其管理分区[D];河南农业大学;2010年
3 苏敏;采煤塌陷区土壤养分循环及对生态环境的影响研究[D];河北工程大学;2010年
4 郑洲;天等县龙马屯岩溶洼地土壤养分空间变异研究[D];广西师范学院;2011年
5 张锡洲;四川盆地丘陵区农田养分平衡与土壤养分研究[D];四川农业大学;2001年
6 胡竞辉;梨园间作芳香植物对土壤微生物、土壤酶活性与土壤养分的影响[D];北京农学院;2010年
7 赵彬;兴安落叶松林火后土壤微生物生物量与土壤养分研究[D];东北林业大学;2011年
8 徐敬敬;基于GIS的崇明土壤养分空间变异及肥力综合评价研究[D];上海交通大学;2010年
9 魏猛;施肥对土壤养分及文冠果生长和养分吸收的影响研究[D];山东农业大学;2010年
10 马群;大棚菜区土地利用信息遥感提取及其不同方式的土壤质量效应[D];山东农业大学;2011年
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