论文题目: 农田养分信息化管理模式研究及应用
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物营养学
作者: 王宏庭
导师: 金继运
关键词: 农田养分,空间变异,施肥模型
文献来源: 中国农业科学院
发表年度: 2005
论文摘要: 农田养分的信息化管理是农业信息化的重要组成部分,但我国土壤养分的信息化管理水平和施肥技术与发达国家比存在很大差距,研究适合我国国情的精准养分管理模式和施肥技术是摆在农业科学工作者面前的重大技术问题,而快速发展的信息技术为土壤养分的信息化管理提供了机遇。本文应用现代先进的信息技术和农学研究相结合的方法,在山西省选择了代表两种主要种植制度和两个主要土壤类型的临汾市南麻村（南部试点）和忻州市二十里铺村（北部试点）作为研究区域,对施肥状况、土壤养分状况、养分空间变异及空间分布格局进行了分析,对主要种植作物的需肥参数进行了研究,并对GIS和施肥模型有机集成的农田养分信息管理系统进行了研发和应用,取得了以下主要结果与新的进展: 1 南北两试点的农户调查结果显示:1) 南部试点地块管理单元相对较大,地块面积平均为0.244±0.212公顷,但种植结构复杂,粮、菜、油、果树均有种植;北部试点种植结构单一,主要为玉米,但地块管理单元相对较小,地块面积平均为0.107±0.050公顷;2) 氮磷肥施用比例失调,钾肥和微肥的施用量很少,施肥存在很大程度的盲目性。两试点氮肥施用水平相差不大,北部试点（199.8kg N/hm2）略大于南部试点（182.0kg N/hm2）,南部试点施氮量的变异（49.6%）稍大于北部试点（43.1%）;磷肥施用量南部试点（143.7kg P2O5/hm2）大于北部试点（120.6kg P2O5/hm2）,但南部试点施磷量变异（43.2%）远低于北部试点（69.7%）;氮磷肥配合施用比例表现为南部（0.87）高于北部试点（0.81）。两试点种植制度、种植结构、施肥量和施肥结构及农民的施肥决策素质等存在的差异将对土壤养分状况及空间变异产生影响。 2 两试点调查的土壤性质均存在一定的变幅,其分布并不都呈正态分布,一些性质则呈对数正态分布。南部试点土壤性质呈对数正态分布的包括OM、K、Cu、Zn,北部试点土壤性质呈对数正态分布的有OM、P、Cu、Mn、Zn。通过对两试点土壤养分状况的分析,结果显示:南部试点的土壤有机质（OM）和土壤有效N、P、K、Mg、Cu、Mn、Zn等养分含量的平均值明显高于北部试点;而北部试点的土壤有效Ca、S、B、Fe养分,高于南部试点。这与不同种植制度、不同土壤类型和质地及施肥管理措施有关。应用土壤养分系统研究法进行养分状况评价和高产限制因素分析,确定了南北两试点的养分管理的因子。南部试点以氮、磷、钾、锌作为养分管理因子,北部试点确定氮、磷、钾、锌、锰作为养分管理因子。 3 两试点土壤性质均存在空间变异,土壤性质变异和半方差结构既有共性,又表现出具有特殊性。研究结果显示:1) 受农业施肥投入等影响相对较大N、P、S和OM有较大的变异,尤其以N的变异较大;而Ca、Mg、K、Cu、Fe、Mn等养分,因农业施肥投入较少,土壤变异则表现相对较小;2) 两试点土壤养分性质拟合的半方差模型包括球型、线型和指数型,但同一养分拟合半方差模型显示不一,有的表现一致,有的则表现不一致。就拟合模型而言,两试点表现一致的,如Mg、P、S、Cu,均属于线性无基台模型;同属于指数模型的有K、Fe。但即使模型一致,最大相关距离也不一定一样,而且空间变异性强弱程度也不尽相同。两试点Ca、N、Mn均显示有较强的空间相关性,K、P、S显示具有中等的空间变异性,其它土壤性质呈现出半方差结构的不一致性。这可能是两试点气候条件、种植制度、土壤类型及质地和施肥管理制度等因素的差异造成的。 4 本研究应用GIS平台的Kriging插值技术绘制了两试点的土壤养分等值线图,可以直观反映出
论文目录:
第一章：文献综述
1.传统农业养分资源管理面临的挑战
2.精准农业的兴起、发展和核心技术
2.1 地理信息系统
2.2 全球定位系统
2.3 遥感系统
3.精准农业研究与应用进展
3.1 土壤性质变异和产量变异研究
3.2 确定管理单元的研究
3.3 地理信息系统与农学模型的集成
4.我国精准养分管理的研究现状
5.本文研究内容和技术路线
第二章：施肥现状调查和农户地块图
1.引言
2 材料与方法
2.1 山西省农业生产条件概况
2.2 研究区域的基本情况
2.3 施肥调查
2.4 农户地块图的测绘
2.5 数据处理
3 调查结果与分析
3.1 南部试区化肥施用调查结果
3.2 北部试区化肥施用调查结果
3.3 南北试区调查结果对比
3.4 农民地块边界分布图
4.小结和讨论
第三章：土壤养分状况初步评价
1.引言
2.材料与方法
2.1 土壤样品采集
2.2 分析项目与方法
2.3 数据处理
3 土壤养分状况评价
3.1 南部试点土壤养分状况评价
3.2 北部试点土壤养分状况评价
3.3 南北试点土壤养分状况的对比
4.小结
第四章：土壤养分空间变异及分布格局研究
1.引言
1.1 土壤性质空间变异的研究方法
1.2 我国土壤养分变异研究进展
2 材料与方法
2.1 半方差函数及其模型
2.2 Kriging插值
3 研究结果分析
3.1 土壤性质空间变异研究
3.1.1 南部试区土壤性质变异研究
3.1.2 北部试区土壤性质变异研究
3.1.3 两试点空间变异比较
3.2 土壤养分的空间格局
3.2.1 南部试区土壤养分空间分布
3.2.2 北部试区土壤养分空间分布
4 结论与讨论
第五章：作物施肥参数及养分平衡的研究
1 引言
1.1 施肥的依据和原则
1.2 养分平衡
2 材料与方法
2.1 南部试区施肥研究方案
2.1.1 钾肥长期定位试验
2.1.2 小麦磷钾肥施用试验
2.1.3 夏玉米磷钾肥施用试验
2.1.4 大豆磷钾肥施用试验
2.1.5 向日葵磷钾肥施用试验
2.1.6 养分缺素试验
2.1.6.1 夏玉米缺素试验
2.1.6.2 冬小麦缺素试验
2.2 北部试区施肥方案
2.2.1 氮肥不同用量试验
2.2.2 磷肥不同用量试验
2.2.3 钾肥不同用量试验
2.2.4 春玉米缺素试验
2.3 植株分析及统计方法
3 结果与讨论
3.1 南部试区施肥参数研究
3.1.1 钾肥长期定位试验
3.1.1.1 秸秆还田和施钾肥对小麦产量的影响
3.1.1.2 秸秆还田和施钾肥对小麦吸钾量的影响
3.1.1.3 钾素平衡状况
3.1.1.4 小结
3.1.2 小麦磷钾肥合理施用研究
3.1.2.1 磷钾肥施用对冬小麦产量和收益的影响
3.1.3.2 磷钾肥施用对养分吸收量及养分平衡的影响
3.1.2.3 小结
3.1.3 夏玉米磷钾肥施用研究
3.1.3.1 磷钾肥施用对夏玉米产量和收益的影响
3.1.3.2 磷钾肥施用对养分吸收量及养分平衡的影响
3.1.3.3 小结
3.1.4 大豆磷钾肥施用研究
3.1.4.1 磷钾肥施用对大豆产量和收益的影响
3.1.4.2 磷钾肥施用对大豆养分吸收量及养分平衡的影响
3.1.4.3 小结
3.1.5 向日葵磷钾肥施用研究
3.1.5.1 磷钾肥施用对向日葵产量和收益的影响
3.1.5.2 磷钾肥施用对向日葵养分吸收量及养分平衡的影响
3.1.5.3 小结
3.1.6 养分缺素试验
3.1.6.1 夏玉米
3.1.6.1.1 化肥施用对夏玉米产量的影响及肥料的贡献率
3.1.6.1.2 养分的表观平衡
3.1.6.2 冬小麦
3.1.6.2.1 化肥施用对冬小麦产量的影响及肥料的贡献率分析
3.1.6.2.2 养分投入与支出的表观平衡分析
3.1.6.3 连续施肥条件下肥料的贡献率和利用率研究
3.1.6.3.1 连续施肥条件下作物产量和肥料贡献率
3.1.6.3.2 连续施肥条件下作物吸收量和肥料利用率
3.1.6.4 养分缺素试验小结
3.1.7 南部试区施肥技术小结
3.2 北部试区施肥技术研究
3.2.1 氮素用量施用研究
3.2.1.1 不同氮肥用量对春玉米产量和收益的影响
3.2.1.2 不同氮肥用量对春玉米养分吸收和平衡的影响
3.2.1.3 氮肥试验小结
3.2.2 磷素用量施用研究
3.2.2.1 不同磷肥用量对春玉米产量和收益的影响
3.2.2.2 不同磷肥用量对春玉米养分吸收与平衡的影响
3.2.2.3 磷肥试验小结
3.2.3 钾素用量施用研究
3.2.3.1 不同钾肥用量对春玉米产量和收益的影响
3.2.3.2 不同钾肥用量对春玉米养分吸收和平衡的影响
3.2.3.3 钾肥试验小结
3.2.4 养分缺素试验研究
3.2.4.1 连续定位施肥条件下春玉米产量和肥料贡献率
3.2.4.2 连续定位施肥条件下春玉米的吸收量和肥料利用率
3.2.4.3 养分缺素试验小结
3.2.5 北部试区施肥技术小结
4.结论
第六章：基于GIS的农田养分信息管理系统的建立与应用
1 导论
1.1 国外施肥模型的研究进展
1.2 我国施肥模型的研究进展
1.3 施肥模型的发展趋势
1.4 本章研究目的和意义
2 材料与方法
2.1 基于GIS平台的养分管理系统的开发
2.1.1 系统开发模式的选择
2.1.2 系统的开发环境
2.1.3 系统运行环境
2.1.4 系统功能设计
2.1.4.1 输入功能
2.1.4.2 管理功能
2.1.4.3 分析功能
2.1.4.4 输出功能
2.1.4.5 应用功能
2.1.4.6 其它功能
2.2 农田养分管理系统的校验和应用
2.2.1 北部试区的施肥推荐方案
2.2.2 南部试区的施肥推荐方案
3.系统功能的实现和验证
3.1 系统功能的实现
3.2 系统的验证和应用
3.2.1 北部试区应用效果
3.2.2 南部试区应用效果
4 讨论和结论
第七章：全文主要结论
参考文献
发布时间: 2005-09-05
参考文献
- [1].县域农田养分动态监测的方法优化和应用研究[D]. 宋根鑫.浙江大学2014
- [2].洱海流域环境友好型种植模式及作用机理研究[D]. 汤秋香.中国农业科学院2011
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- [8].基于GIS和地统计学方法的土壤养分空间变异及应用研究[D]. 于婧.华中农业大学2007