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基于组件式GIS的施肥专家决策支持系统开发和应用

严浩  
【摘要】:施肥模型空间拓展方面的主要问题是如何利用尺度转化方法,将基于田间试验的统计模型用于土壤肥力空间差异较大的区域图斑的运算。本文的目标是构建基于土壤空间变异的施肥模型的施肥专家决策支持系统,通过选取合适的施肥模型,针对不同的作物和肥料进行点到区域尺度的施肥推荐。建立江西省余江施肥决策支持系统主要包括以下几个方面的工作:在大田实验的基础上建立丘陵旱地红壤的施肥模型;旱地油菜-花生轮作系统中红壤剖面的氮素迁移研究评价施肥的环境效益;施肥模型和GIS集成开发以及余江红壤丘陵地区施肥推荐。 大田条件下红壤氮素的迁移。通过田间试验研究丘陵区红壤旱地土壤NO_3-N、NH_4-N的剖面分布的季节变化规律,以油菜和花生作为供试作物,在整个轮作周期中选择6个重要时期,在0-80cm的土壤剖面中每200cm采集一个土壤样品,分析土壤母质、作物生长和施氮水平对氮素剖面分布、迁移的影响。结果表明,不同土壤母质剖面NO_3-N含量分布不同,红砂岩红壤60-80cm深度NO_3-N含量在整个轮作周期维持在20.38~32.94 mg.kg~(-1)的水平,说明红壤旱地氮素的淋溶是一个连续的过程;降雨后土壤中NO_3-N含量随土壤深度而增加,是土壤NO_3-N迁移的主要驱动力;施肥主要影响土壤表层NO_3-N含量的变化,作物收获后土壤0-80cm的NO_3-N储量随氮肥用量的提高而增加。 旱地施肥模型选取油菜、花生作为供试作物,采用单因素氮、磷肥料试验设计,在发育于红砂岩、红粘土两种不同母质的红壤旱地中进行。研究建立了油菜产量与氮肥用量和土壤速效磷的相关方程,Y=266.114×AP_class+2.866×N+393.26,Y为产量(kg.hm~(-2))AP_class为土壤速效磷的分类变量,N为施入的氮肥用量(纯氮kg.hm~(-2));综合考虑氮肥经济效益、肥料利用率、0-80cm土壤剖面NO_3-N储量,氮肥适宜用量为69kg.hm~(-2)。磷肥利用率随磷肥用量的增加而降低,油菜在90kg.hm~(-2)(P_2O_5)用量下当季利用率最高达10%。花生实验结果表明速效磷、全磷含量高的红砂岩红壤中磷肥利用率显著(p0.05)高于红粘土红壤。整个油菜-花生轮作周期中磷肥的经济效益分析低磷处理利润显著(p0.05)高于高磷处理,相关方程为:P=-0.0463X~2+2.8253X+12763,式中P为整个轮作期利润(元/公顷);X为磷肥用量(P_2O_5 kg.hm~(-2))。结果表明:红壤旱地磷素已经达到一定的水平,尽量减少磷肥用量是合适的选择。 施肥模型和GIS的集成。通常GIS的二次开发不能脱离GIS平台而独立运行,而


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