摘要：为了寻求保障农业生产和环境友好的适宜施氮量,该研究利用内蒙古河套灌区2a田间试验数据对脱氮-分解作用模型(Denitrification-DecompositionModel,dndc)进行了率定与验证,模拟并研究了影响硝态氮淋失量和植株吸氮量的关键因素,以及玉米施氮量阈值。结果表明:1)dndc模型可以较好地模拟玉米产量及氮素吸收利用情况,率定和验证过程中玉米产量、叶面积指数和收获时土壤0~20cm土层土壤硝态氮累积量纳什效率系数与R;均不小于0.75,标准均方根误差为9.26%~21.48%。2)施氮量和追肥次数对硝态氮淋失量和植株吸氮量的影响较大,而耕作深度和灌水量对硝态氮淋失量和植株吸氮量的影响较小。且过多施用氮肥不会促进植株吸氮量和产量的增加,反而会增加硝态氮淋失量造成环境污染。3)植株吸氮量和玉米产量均随施氮量增加呈先增长后逐渐趋于稳定的趋势。此外,当追肥次数为3次时,生育期植株吸氮量较追肥1次和2次时的植株吸氮量平均高167.18%和31.27%。4)当追肥次数相同时,硝态氮淋失量随施氮量增加而增加;当施氮量相同时,随追肥次数增加,硝态氮淋失量逐渐降低。当追肥次数为2次和3次时,生长季硝态氮淋失量较追肥1次时平均减少41.96%、59.75%。综合考虑玉米产量、硝态氮淋失量和植株吸氮量,当施氮量为165.50~200 kg/hm^(2),且分别在拔节期、抽雄期和灌浆期进行追肥为较优的施肥方案。研究成果可为减少河套灌区地下水环境污染及资源浪费提供技术支撑。

摘要：为了探索长江流域双季稻体系氮肥施用对氨挥发损失的影响,评价Denitrification Decomposition(dndc)模型对产量和氨挥发拟合的适应性,设计了早稻和晚稻不同氮肥用量田间试验,采用密闭室间歇通气法原位观测氨挥发排放通量,利用dndc模型进行模拟分析,并运用模拟结果探讨了水稻产量和氨挥发损失与施氮量之间的关系。结果显示,模型能较好模拟双季稻体系水稻产量和氨挥发,早稻、晚稻和双季稻产量模拟值与观测值的相关系数分别为0.994、0.928、0.979,早稻、晚稻和整个双季稻生育期氨挥发模拟值与观测值的相关系数分别为0.994、0.998和0.997,均达到极显著水平。dndc模型能较好预测因施肥引起的氨挥发排放峰,但在氨挥发通量和排放总量的定量上还需要进一步改进。敏感性指数分析表明,气温是影响作物产量的关键因素,氮肥用量和气温是影响氨挥发的主要因素。dndc模型在模拟双季稻体系籽粒产量上具有较高的可信度,dndc模拟和田间观测数据计算的最高产量施氮量分别是420和417 kg·hm^-2。稻田氨挥发损失量与施氮量之间满足二次函数和线性关系,二次函数能更好描述两者之间的关系。为使dndc更准确的进行估算和应用,有必要获取更翔实的环境资料以减少输入数据的不确定性。

摘要：【目的】滴灌施肥是一种具有节水、节肥等优点的水肥一体化田间管理措施,然而其对N_2O排放和经济效益的影响仍存在不确定性。针对我国重要的粮食生产方式—冬小麦-夏玉米轮作,优化设计适宜的滴灌施肥管理制度,对于提高水肥资源利用效率,减少环境污染,提高经济效益具有重大的实际意义。【方法】在山东桓台冬小麦-夏玉米典型农田上设置试验,进行不同灌溉系数和不同施氮量处理对农田土壤N_2O排放和作物产量影响的研究。根据田间实测数据对dndc模型进行校正和验证,利用验证后的模型定量评估滴灌施肥对N_2O排放的影响,综合考虑作物产量和N_2O减排效果和经济效益,最终提出华北平原冬小麦-夏玉米体系的优化滴灌施肥措施。【结果】dndc模型具备模拟滴灌施肥一体化管理措施下冬小麦、夏玉米生长情况和产量的能力,模型校正后能较好地模拟滴灌施肥条件下冬小麦/夏玉米农田土壤N_2O排放特征。在田间试验筛选出的最佳滴灌量和施氮量的基础上设置不同的滴灌量、施氮量以及玉米季施氮次数、施氮时间模拟情景,经过模型情景模拟最终筛选出的最优滴灌施肥措施是冬小麦季分4次滴灌施肥,滴灌量130 mm,随水施N 189 kg/hm^2,夏玉米避开雨季分4次滴灌施肥,滴灌量19 mm,随水施N 231 kg/hm^2。该模型模拟出的最优措施能够在不影响作物产量的基础上比田间试验筛选出的最佳滴灌和施氮量处理减少16%的N_2O排放。【结论】与当地习惯漫灌撒肥措施相比,优化后的滴灌施肥管理全年共节水58.6%、减氮30.0%、减少50%N_2O排放,同时净收益增加了1336.41元/hm^2,增加投资部分的收益率为230.34%,远大于部分预算法中100%的新技术采用标准。研究结果可为滴灌施肥技术在华北农田推广应用提供实际参考。

摘要：理解土地利用方式转变过程影响生态系统生物地球化学循环及温室气体排放的机理,并利用模型模拟土地利用方式转变过程对温室气体通量的影响是一项长期、艰巨的科学任务。本研究基于国际上广泛应用的生物地球化学过程模型(dndc模型),结合气象、土壤和管理措施等数据,模拟了旱田转水田土地利用方式转变后稻田CH_4、CO_2和N_2O三种温室气体的通量和常年种植水稻的稻田温室气体通量,并将模拟值与观测值进行比较。结果表明:dndc模型能够较好地模拟新、老稻田温室气体通量的季节变化,但对老稻田温室气体的排放通量模拟效果(R^2>0. 89,n=40,P0.79,n=265,P<0.01),且对CH_4和CO_2的模拟效果优于对N_2O的模拟效果;根据田间观测数据,改变模型模拟土地利用方式转换前后土壤SOC浓度和p H值,并不能完全模拟土地利用变化对温室气体的影响,微生物群落在土地利用方式转变过程中可能发生较大变化,需要在模型中进一步体现。通过模型模拟土地利用方式改变对温室气体排放的影响,可为国家温室气体、碳排放清单的编制及管理政策的制定提供参考依据。

摘要：如何在确保粮食保产增产的同时,减少农田温室气体排放,是中国应对全球气候变化的当务之急。为了探究氮肥对马铃薯(Solanum tuberosum)田土壤N_2O排放和产量的影响,以及更全面验证dndc模型对于马铃薯田N_2O排放和产量预测的适用性,选择沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮(0 kg·hm^-2)、低氮(75 kg·hm^-2)、中氮(150 kg·hm^-2)和高氮(225 kg·hm^-2)4个施氮水平,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用dndc模型探究多因子对马铃薯田N_2O排放和产量的影响。结果表明,(1)dndc模型对于马铃薯田N_2O排放和产量均具有较好的模拟效果。2017年和2018年N_2O排放模拟结果,模型效率指数EF分别在0.45-0.76和0.41-0.73之间。产量模拟结果,2017年:EF=0.91,R2=0.97,P=0.017;2018年:EF=0.85,R^2=0.95,P=0.027。(2)年降雨量、土壤有机碳含量(SOC)、土壤容重、土壤pH值对马铃薯生育期N_2O累计排放的影响较明显,且均呈现正相关关系。年降雨量、年均温度、CO2质量浓度、施氮水平对马铃薯产量的影响较明显,其中年降雨量、CO_2质量浓度、施氮水平与马铃薯产量呈正相关关系,年均温度与马铃薯产量呈负相关关系。(3)保持水分正常供给的前提下,该地区五日滑动平均温度稳定通过10℃后的5 d内播种马铃薯,即可保证马铃薯正常生长的温度条件,达到保产增产的目的。

摘要：为了探究马铃薯(Solanum tuberosum)田苗期不覆膜和苗期覆膜处理下土壤N_2O减排和增产兼顾的最优施氮量,并验证dndc模型对于马铃薯田土壤N_2O排放和产量预测的适用性,以沈阳市自然降水条件下的马铃薯田为研究对象,设计不施氮肥(0 kg·hm^(-2))、低氮(75 kg·hm^(-2))、中氮(150 kg·hm^(-2))和高氮(225 kg·hm^(-2))4种施氮水平,每种氮肥水平包括苗期不覆膜与苗期覆膜两种处理,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O气体排放进行田间原位观测,并运用dndc模型进一步探究马铃薯田减排增产最优施氮量,结果对于促进马铃薯田温室气体减排和增产协调兼顾的旱地农业可持续发展具有积极意义。结果表明,dndc模型可以准确地模拟马铃薯田不覆膜处理下不同施氮水平N_2O排放状况,模型效率指数在0.72~0.94之间;在覆膜处理中,低、中、高施氮量模型效率指数较苗期不覆膜处理分别下降0.21、0.52和0.50,不施氮肥处理下,模型效率指数为负值,模型不能模拟N_2O排放;dndc模型对于各处理下马铃薯产量均有较准确的模拟效果。dndc模型进一步表明,不覆膜状态下马铃薯田增产兼顾减排的施氮量为90~105 kg·hm^(-2);减排兼顾增产的施氮量为75~90 kg·hm^(-2)。由于dndc模型对于覆膜处理下马铃薯田N_2O排放模拟效果不佳,通过大田实验数据分析得出:苗期覆膜可以有效增产和减少土壤N_2O排放,综合马铃薯产量和土壤N_2O减排的环保施氮量可在75 kg·hm^(-2)的基础上有所增加,但需低于150 kg·hm^(-2)。

摘要：水位是影响滨海湿地生态系统蓝碳功能的重要因素。气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能加快水位的变化,从而改变生态系统碳交换的过程。然而,滨海湿地碳汇功能响应水位变化的机制尚不清楚。为了评估水位对滨海湿地净生态系统CO_(2)交换(NEE)特征的影响,以及验证dndc(denitrification-decomposition)模型对模拟预测滨海湿地生态系统碳交换的适用性,该研究设计了野外水位控制试验(自然水位,地下20 cm水位、地表10 cm水位),并利用dndc模型模拟和预测水位变化对滨海湿地NEE的影响。结果表明:(1)不同水位处理之间NEE差异显著,地表10 cm水位处理促进CO_(2)吸收,地下20 cm水位则抑制CO_(2)吸收;(2)经过校准和验证的dndc模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地NEE的影响,NEE模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R^(2)>0.6);(3)通过改变气候、土壤和田间管理等输入参数对dndc模型进行灵敏度检验,生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著,其中,水位对NEE的影响主要作用于土壤呼吸(Rs)。未来气候情境下,不同水位变化下的生态系统碳交换过程随年份增长呈现不同的规律,因此未来的模拟研究应关注dndc中水文模块和植被演替过程的完善。该研究可为预测水文变化情境下滨海湿地碳汇功能的未来发展以及政策制定提供参考。

摘要：【目的】研究红枣生长模型模拟输入参数的敏感性和产量预测不确定性,为红枣生长模拟模型的本地化和区域化参数调整优化提供依据,以提高模型模拟预测精度和效率。【方法】以新疆昆玉市现代农业示范区为研究区,应用可扩展傅里叶振幅敏感分析法(EFAST)和蒙特卡罗法分析基于dndc模型系统新构建的红枣生长模型的输入参数敏感特性和产量预测不确定性。【结果】作物参数中全株生物量中果实比例(Gfra)、最大作物产量(MaxY)、生长积温(TDD)和需水量(WaterR)等指标敏感度最高,土壤参数中田间持水率(FC)和孔隙度(Por)等指标敏感度最高,田间管理参数中灌溉量(IrrAm)、施肥量(FerAm)和有机肥施肥量(ManAm)等指标敏感度最高;随着参数的波动范围由±5%增大到±10%,红枣预测产量正态分布的相关一致性系数增大,模型的平稳性增加。【结论】调整参数优化模型,并对2015~2019年各年份进行产量模拟测试验证,预测产量结果相对误差控制在±8%以内(最小误差为-1.99%),调整红枣产量预测模型参数,提高了模型预测产量的精度,优化趋于合理。

摘要：过量施肥和秸秆的处理问题一直是制约我国农业生态可持续发展的阻碍,并因此产生了诸多环境问题。采用dndc模型对减量化施肥和秸秆还田措施下稻麦轮作系统中碳氮的迁移转化过程进行模拟,从而筛选适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施。结果表明:减量化施肥与秸秆还田均能显著影响稻麦轮作系统的氮素流失、温室气体排放和土壤碳储量变化。75%CK+SR处理即减量25%施肥量同时采用秸秆还田是适用于上海地区稻麦轮作系统中的最佳农田管理措施,能够在获得最佳水稻产量的同时有效减少41.67%的氮素流失量和51.85%的N_2O排放量。虽然秸秆还田会增加稻麦轮作系统的CH_4排放量,但同时也能显著增加土壤的碳储量。减量化施肥50%的处理(50%CK和50%CK+SR)则会导致水稻减产3.06%~9.90%。与目前上海地区传统的田间管理措施CK相比,75%CK+SR能够有效改善稻麦轮作系统的生态环境效益。研究结果为我国稻麦轮作系统碳氮流失的控制提供了参考。