农田土壤氮素平衡动态模拟模型研制与SISNDB信息系统开发

【摘要】：氮是重要的生命元素,是促进农业可持续发展的根本要素之一。但是,氮肥的不合理使用,导致的NH_3挥发,反硝化释放出NO_2,NO,淋失和径流损失等,造成氮肥利用效率低下,还带来了令人担忧的环境问题,甚至直接威胁到人类的生存安全。如何用好这把“双刃剑”,与我国今后以至未来的可持续发展进程中,既保证粮食增产又有效保护环境有着重要关系。土壤氮素平衡研究已有很长的历史,但土壤氮素形态和动态过程的复杂性、氮素循环过程涉及范围的广泛性、及其在生产和环境中的利弊双重性,使得我们有必要在传统的研究方法基础上,采用进一步的学科交叉与渗透、更多更新的理论与技术成果,研究土壤氮素在农田中的平衡动态过程,这将有助于农业资源利用与环境保护领域的进一步发展,有助于实际生产中氮肥的合理、经济利用,也有助于更有效地保护水体、大气等人类生存环境。 基于土壤氮素行为的复杂性和重要性,建立土壤氮素平衡动态的模拟模型,进行更有效的定量分析并预测土壤氮素平衡动态及对生产、环境的影响是该领域的研究热点,也是难题。根据国内外的研究动态和我们的研究基础与经验积累,针对我国南方地区农田土壤氮素平衡动态及对环境产生影响的问题,以合理利用氮肥和减少农田氮素对水体、大气环境污染为目标,运用专业模型、计算机及地理信息系统等理论与技术,系统研究了农田土壤氮素动态平衡机理问题。具体而言,主要包括以下两方面内容: (1)根据国内外土壤氮素动态循环研究现状,总结、整合前人相关研究的基础上,研制一套以土壤水分动运动模型为基础,结合作物生长动态模型,包含水田环境的土壤氮素平衡各主要过程的模拟模型,从而提升研究的深度和广度,填补国内该领域研究的空白。该系统中的模型选择与设计要求在解释性模型基础上,尽可能采用少而易取的参数,计算简便,既明确机理又考虑实用。并充分利用现代高新理论与技术,将农田土壤氮素平衡动态模拟模型开发成全中文界面的信息系统。开发出的信息系统要求大众化、傻瓜化,为农业生产中氮肥的合理利用及环境保护的分析、预警与管理提供有效决策支持。 (2)为集成基于ComGIS的土壤氮素平衡动态模拟模型提供一个较理想的平