[發(fā)明專利]東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710433544.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107273679A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王風(fēng);張克強(qiáng);杜會(huì)英;沈仕洲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 農(nóng)業(yè)部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 趙瑤瑤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)污染防治領(lǐng)域，具體涉及一種東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)農(nóng)田普遍增施化肥以及不合理的農(nóng)業(yè)管理措施，致使施用的氮肥以氨揮發(fā)和硝態(tài)氮淋溶形式損失越發(fā)嚴(yán)重。由此所導(dǎo)致對(duì)地下水資源污染的問(wèn)題日益突出。土壤剖面殘留較高的氮素易形成垂直向下運(yùn)移的風(fēng)險(xiǎn)，伴隨灌溉與降水下滲造成地下水污染。如何簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確的評(píng)估面源污染發(fā)生量成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。目前，計(jì)算農(nóng)田硝態(tài)氮淋溶的方法一般為通過(guò)淋溶盤(pán)取淋溶液或測(cè)定土壤水勢(shì)聯(lián)合溶液養(yǎng)分濃度的方法，計(jì)算土壤氨揮發(fā)的方法通常為氣箱抽氣取樣化學(xué)測(cè)定法，這兩類測(cè)定發(fā)放僅能測(cè)定點(diǎn)上數(shù)據(jù)，區(qū)域代表性和時(shí)間代表性均很差，且該方法操作復(fù)雜推廣不便。而模型模擬法的優(yōu)勢(shì)在于其操作簡(jiǎn)單、模擬準(zhǔn)確和代表性廣等優(yōu)點(diǎn)，成為評(píng)估和預(yù)測(cè)硝態(tài)氮淋溶與土壤氨揮發(fā)的新型方法，目前應(yīng)用較多的模型有LEACHM(Leaching Estimation and Chemistry Model)、SWAT(Soil Water Assessment Tool)等，這些模型在綜合分析作物生產(chǎn)和土壤氮素運(yùn)移結(jié)合方面還有待加強(qiáng)。而RZWQM(Root Zone Water Quality Model)模型耦合了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理以及環(huán)境影響的模塊，成為預(yù)測(cè)和評(píng)估農(nóng)田氮素淋溶與土壤氨揮發(fā)的新工具。

RZWQM模型由美國(guó)農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)研究所(USDA-ARS，Great Plain System Research Unit)于1992年推出的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)作物和環(huán)境管理模型。整合并考慮了作物根區(qū)所有對(duì)作物生長(zhǎng)的物理、生物和化學(xué)過(guò)程的影響。Wang等應(yīng)用該模型優(yōu)化污水灌溉條件下冬小麥-夏玉米施肥措施。Fang等模擬了不同灌溉制度下作物產(chǎn)量及水分利用效率。已有的研究多側(cè)重于灌溉和水分利用效率研究方面，而國(guó)內(nèi)應(yīng)用模型對(duì)農(nóng)田施肥過(guò)程硝態(tài)氮淋溶和氨揮發(fā)的評(píng)估還處于初級(jí)階段。由于該模型對(duì)田間實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)指標(biāo)要求較高且有覆蓋性，所以根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)率定和驗(yàn)證后可以在東北農(nóng)區(qū)等數(shù)據(jù)缺乏的區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證或推廣，為東北集約化農(nóng)區(qū)農(nóng)田硝態(tài)氮淋溶和土壤氨揮發(fā)預(yù)測(cè)開(kāi)辟新的思路和估算方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法，本方法能夠簡(jiǎn)單準(zhǔn)確地估算東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染各途徑發(fā)生量，進(jìn)而根據(jù)預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，有針對(duì)性地研發(fā)技術(shù)措施或調(diào)控農(nóng)藝措施削減農(nóng)田面源污染發(fā)生量，促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法，所述農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)指標(biāo)為玉米單作農(nóng)田土壤硝態(tài)氮淋溶量和氨揮發(fā)量，所述土壤硝態(tài)氮淋溶量和氨揮發(fā)量在東北集約化農(nóng)區(qū)尺度上的計(jì)算方法如下：

Y₁＝0.7742X-22.438

Y₂＝0.1705X-10.923

Y₁-硝態(tài)氮淋溶量kg·hm^-2，X-玉米收獲后硝態(tài)氮?dú)埩袅縦g·hm^-2；Y₂-土壤氨揮發(fā)量kg·hm^-2。

本發(fā)明具有積極有益的效果：

本發(fā)明提供的東北集約化玉米單作區(qū)農(nóng)田面源污染評(píng)價(jià)與監(jiān)測(cè)方法能夠根據(jù)施肥量或殘留量測(cè)算出農(nóng)田硝態(tài)氮淋溶量和氨揮發(fā)量，這兩個(gè)指標(biāo)是評(píng)價(jià)東北平原農(nóng)田面源污染狀況的核心指標(biāo)，進(jìn)而指導(dǎo)每季作物的合理施肥，有效地削減華北農(nóng)區(qū)農(nóng)田面源污染發(fā)生量。

本發(fā)明首次通過(guò)模型模擬的方法在東北集約化玉米單作區(qū)通過(guò)土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅颗c硝態(tài)氮淋溶量和氨揮發(fā)量建立相關(guān)性聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)土壤硝態(tài)氮?dú)埩袅恐笜?biāo)能夠綜合的反映全年降水、作物生長(zhǎng)、土壤硝態(tài)氮淋溶、土壤氨揮發(fā)等綜合效應(yīng)，與現(xiàn)有農(nóng)田實(shí)測(cè)土壤淋溶和氨揮發(fā)的技術(shù)相比，本發(fā)明首次提供了一個(gè)能夠綜合評(píng)估土壤硝態(tài)氮淋溶量和氨揮發(fā)量較為準(zhǔn)確的、易于測(cè)定的參數(shù)和算法。

附圖說(shuō)明

圖1為2009年玉米收獲期不同處理土壤含水量模擬值與實(shí)測(cè)值。

圖2為2009年玉米收獲期不同處理土壤剖面硝態(tài)氮含量模擬值和實(shí)測(cè)值。

圖3為2014年玉米收獲期不同處理土壤剖面硝態(tài)氮模擬值和實(shí)測(cè)值。

圖4為不同處理玉米產(chǎn)量模擬值和實(shí)測(cè)值。

圖5-1和圖5-2為不同處理硝態(tài)氮以及氨態(tài)氮損失特征。

具體實(shí)施方式