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确定 作物 施氮量 方法
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摘要
申请专利号:

CN201010548476.0

申请日:

20101117

公开号:

太阳城集团CN102144501A

公开日:

20110810

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:
IPC分类号: A01G7/00 主分类号: A01G7/00
申请人: 中国农业大学
发明人: 巨晓棠
地址: 100193 北京市海淀区圆明园西路2号
优先权: CN201010548476A
专利代理机构: 北京路浩知识产权代理有限公司 代理人: 王莹
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201010548476.0

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

本发明公开了一种确定作物施氮量的方法,该方法根据作物根区的氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定对作物的施氮量Nfert。本发明在不需要进行土壤或植物测试的情况下,可以实现快速、准确地定量氮肥的施用量,大大节约了生产中用于确定施氮量的成本。

权利要求书

1.一种确定作物施氮量的方法,其特征在于,根据作物根区的氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定对作物的施氮量N。2.如权利要求1所述的确定对作物的施氮量的方法,其特征在于,所述方法具体包括以下步骤:S1、确定作物地上部分的吸氮量N、秸秆吸氮量N以及氮肥损失N;S2、利用关系式N=N-N+N确定施氮量N。3.如权利要求2所述的确定作物施氮量的方法,其特征在于,步骤S1中,根据目标产量和百公斤籽粒地上部分吸氮量的换算系数来确定所述作物地上部分的吸氮量N;根据作物的目标产量和籽粒含氮量确定籽粒吸氮量N,然后根据关系式N=N-N来确定秸秆吸氮量N。4.如权利要求2或3所述的确定作物施氮量的方法,其特征在于,将步骤S2用以下步骤代替:利用关系式N=(N-N)/(1-Coeff)确定施氮量N,其中,系数Coeff根据所述氮肥损失N来确定。5.如权利要求4所述的确定作物施氮量的方法,其特征在于,所述系数Coeff为20%-35%。6.如权利要求2或3所述的确定作物施氮量的方法,其特征在于,将步骤S2用以下步骤代替:把施氮量N确定为作物地上部分的吸氮量N。

说明书



技术领域

太阳城集团本发明农业技术领域,尤其涉及一种确定作物施氮量的方法。

背景技术

太阳城集团确定农业生产中获得目标产量与减少环境污染的施氮量方法至今仍没有在理论上突破。尽管国内外发展了注重田间试验生物统计的肥料效应函数法和偏重于土壤测试的测土施肥法(如土壤肥力丰缺指标法、养分平衡法)等方法,但这些方法是根据投入-产出关系来确定施氮量,基本上将土壤-作物体系视为“黑箱”。没有触及氮素在土壤-作物-环境之间的转化、流动与损失的本质问题。

以肥料效应函数为基础的确定方法,不能解析应用中的太阳城集团和空间变异,属经验性质。以土壤测试为基础的确定方法,首先遇到寻找可靠测试指标问题,至今尚没有找到很好反映水田土壤供氮的实用指标,旱作体系尽管可以应用根区土层的硝态氮贮量作为指标,但也存在时空变异大、移动性强、取样测定误差大等问题;其次是将测试值换算成氮肥施用量的问题,在这个换算过程中,需要引入一系列的参数,对这些参数选择的不确定性,往往导致计算的施肥量不符合实际,甚至不如专家经验通过所谓的“拍脑袋”确定的用量,限制了这些方法在实践中的应用性。导致生产实际中盲目施用氮肥引起严重环境污染等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

太阳城集团本发明要解决的技术问题在于,如何提供一种确定作物施氮量的方法,以在不需要进行土壤或植物测试的情况下,实现快速、准确地定量氮肥的施用量。

(二)技术方案

为解决上述技术问题,本发明提供了一种确定作物施氮量的方法,根据作物根区的氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定对作物的施氮量Nfert。

其中,所述方法具体包括以下步骤:

太阳城集团S1、确定作物地上部分的吸氮量Nuptake、秸秆吸氮量Nstraw以及氮肥损失Nfert3;

S2、利用关系式Nfert=Nuptake-Nstraw+Nfert3确定施氮量Nfert。

太阳城集团其中,步骤S1中,根据目标产量和百公斤籽粒地上部分吸氮量的换算系数来确定所述作物地上部分的吸氮量Nuptake;根据作物的目标产量和籽粒含氮量确定籽粒吸氮量Ngrain,然后根据关系式Nstraw=Nuptake-Ngrain来确定秸秆吸氮量Nstraw。

其中,将步骤S2用以下步骤代替:利用关系式Nfert=(Nuptake-Nstraw)/(1-Coeff)确定施氮量Nfert,其中,系数Coeff根据所述氮肥损失Nfert3来确定。

太阳城集团其中,所述系数Coeff为20%-35%。

其中,将步骤S2用以下步骤代替:把施氮量Nfert确定为作物地上部分的吸氮量Nuptake。

(三)有益效果

太阳城集团本发明根据作物根区氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定的施氮量,在不需要进行土壤或植物测试的情况下,可以实现快速、准确地定量氮肥的施用量,大大节约了生产中用于确定施氮量的成本。

附图说明

图1是本发明实施例的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式,对本发明做进一步说明。

作物根区氮肥、土壤氮和作物吸氮之间的转化和去向是土壤-作物体系氮素流动的核心,这三者之间的数量关系决定了获得目标产量理论上应该施用多少氮肥(也称作肥料氮)的问题,由此推导的施氮量可称为理论施氮量(即本发明中提到的作物施氮量,也简称为施氮量,其为一理论值)。理论施氮量可以实现目标产量、维持土壤氮素平衡、最大限度的降低损失、减少环境污染,具有良好的社会、经济和生态环境效益。

太阳城集团如果存在有机肥或生物固氮形式的氮素投入,化肥氮的施用量应减去这部分。当然土壤-作物体系中还存在着其他形式的氮素投入如干湿沉降、灌溉水带入、种子带入、非生物固氮,但不是氮素转化和去向的主流,或者在某些情况下,这些投入的某些项显得重要,但不是普遍性问题。

太阳城集团本发明基于以上理论分析,根据作物根区氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定的施氮量,具体来说,如图1所示,包括以下步骤:

S1、确定作物地上部分的吸氮量Nuptake、秸秆吸氮量Nstraw以及氮肥损失Nfert3。

太阳城集团要得到上述三个量,首先要分析氮肥的三个去向:

太阳城集团氮肥进入土壤-作物体系后,有三个去向,即作物吸收、土壤残留和损失。作物总吸收氮主要来自肥料和土壤,又以籽粒形式输出农田,以秸秆形式还田。土壤氮消耗主要依靠残留氮肥和秸秆还田获得补充。

氮肥的三个去向可以用下式表示:

太阳城集团Nfert=Nfert1+Nfert2+Nfert3                        (1)

太阳城集团式中:Nfert为施氮量;Nfert1为作物吸收的氮肥;Nfert2为土壤残留的氮肥;Nfert3为氮肥损失。从保护环境的角度出发,如果采用合理的氮肥用量与施用方法,氮肥损失Nfert3会降的很低。现在生产实际中大量的氮肥损失和环境污染,往往是过量施肥或施肥方法不当引起的。

其次要确定作物吸氮的来源:

作物地上部分的吸氮量可以用下式表示:

太阳城集团Nuptake=Ngrain+Nstraw=Nfert1+Nsoil            (2)

式中:Nuptake为作物地上部分的吸氮量;Ngrain为籽粒吸氮量;Nstraw为秸秆吸氮量;Nsoil为吸收的土壤氮量。由于作物根系吸收的氮始终在土壤内部循环,所以不考虑在计算之内。

太阳城集团再次分析土壤氮素平衡关系式:

太阳城集团每季作物都要吸收土壤氮,氮肥的残留和秸秆氮的归还应补偿作物吸收的土壤氮。以维持土壤本身的氮素平衡。如果土壤氮库得不到补偿,氮肥力就会降低,长远不利于土壤培肥。如果外源氮残留超过了作物对土壤氮素的吸收,氮素就会在土壤中累积,往往会造成后来的大量损失,污染环境。理想的情况是种植一季作物后,土壤氮库不消耗也不增加,使残留氮肥和秸秆还田氮之和等于作物吸收的土壤氮量,则:

Nsoil=Nfert2+Nstraw                            (3)

综上,可以推导出施氮量的数学表达式:

由式(2)可得:Nfert1=Nuptake-Nsoil

由式(3)可得:Nfert2=Nsoil-Nstraw

太阳城集团将以上两式代入式(1)中,则可推导出理论施氮量Nfert为:

太阳城集团Nfert=Nuptake-Nsoil+Nsoil-Nstraw+Nfert3

太阳城集团=Nuptake-Nstraw+Nfert3                    (4)

太阳城集团对氮肥去向的研究结果表明,如果采用合理的施氮量和施用方法,氮肥损失Nfert3可以降得很低。不可避免的氮肥损失可控制在20%-35%范围内,甚至会更低。那么(4)式可以进一步简化成:

Nfert=(Nuptake-Nstraw)/(1-Coeff)               (5)

其中,Coeff为20%-35%,即为氮肥损失。式(5)20%-35%的系数可以根据当地的土壤和气候条件、施肥方法的不同而调整。通过(5)式,可以较方便的计算出施氮量。

太阳城集团根据我们大量的研究资料,在合理的施氮量和施用方法下:

太阳城集团Nfert3≅Nstraw]]>

将上式代入(4)式,则(4)式可进一步简化成:

太阳城集团Nfert≅Nuptake---(6)]]>

即理论施氮量约等于地上部分的吸氮量,因此可以把施氮量Nfert确定为作物地上部分的吸氮量Nuptake。为了证明田间条件下,获得目标产量施氮量约等于地上部吸氮量,在实验中收集了发表的大量田间试验数据,分析了产量、地上部分的吸氮量和合适施氮量之间的关系。在所有试验中,合适的施氮量和地上部分的吸氮量相近。

大量研究表明,作物地上部分的吸氮量与作物籽粒产量之间有很好的正相关关系。因此,只要根据当地实际情况确定了某一田块的目标产量,就可以通过百公斤籽粒地上部分吸氮量的换算系数,确定该目标产量时的地上部吸氮量Nuptake。对于特定地区的特定作物,籽粒含氮量一般是确定的,可以通过目标产量和籽粒含氮量求出Ngrain,从而可以通过Nstraw=Nuptake-Ngrain求出秸秆吸氮量。

太阳城集团上述式(4)、(5)、(6)从复杂到简单,用户可根据掌握的参数情况与精度要求选用。理论施氮量不需要土壤或植物测试,只要将本地区田间试验或农户数据进行汇总整理,得出简单的参数即可进行计算,具有很好的实用性。对于将农户过量施氮现象拉到一个合理的范围,实现目标产量、维持土壤氮素平衡、最大限度的降低损失、减少环境污染将起到重要的作用。

太阳城集团以下举例说明本发明的实施过程:

以华北平原夏玉米为例,根据当地生产条件,夏玉米目标产量设定为每公顷8.5吨左右,每百公斤籽粒地上部分吸氮量的换算系数为2.23公斤,那么夏玉米的Nuptake=(8500/100)*2.23=190kg N hm-2左右。在此产量水平下,夏玉米籽粒含氮量为1.35%,那么Ngrain=8500*1.35%=115kg N hm-2,则Nstraw=Nuptake-Ngrain=75kg N hm-2。

太阳城集团如果采用合理的氮肥施用量和施用方法,氮肥损失Nfert3可以降的很低。实际应用中,夏玉米季的氮肥损失率约为35%,Nfert3大约在67kg N hm-2左右,以式(4)求得理论施氮量为:

Nfert=Nuptake-Nstraw+Nfert3=190-75+67=182kg N hm-2左右

通过式(5)求得理论施氮量为:

太阳城集团Nfert=(Nuptake-Nstraw)/0.65=(190-75)/0.65=177kg N hm-2左右

通过式(6)求得理论施氮量为:

太阳城集团Nfert≅Nuptake≅190kgNhm-2]]>

上述三式计算的施氮量最大相差13kg N hm-2。由于作物吸氮受到土壤条件、气候因素、农田其他管理措施等多种因素的影响,确定施氮量应该接受一定的不确定性。每公顷不确定性在15公斤以内应是可以接受的。合理的施氮量更应该是一个较窄的范围,最低不能影响目标产量,最高不能造成大量损失而污染环境。

由以上实施例可以看出,本发明根据作物根区氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之间的数量关系来确定的施氮量,在不需要进行土壤或植物测试的情况下,可以实现快速、准确地定量氮肥的施用量,大大节约了生产中用于确定施氮量的成本。

以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

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