高产夏玉米农田系统氮运移模拟模型与氮高效利用

为明确高产夏玉米农田系统氮运移及水氮调控的影响机制，研究构建其模拟模型，探讨高产夏玉米氮高效利用模式。本项目基于农田氮循环过程，以高产夏玉米为研究对象，设置空白及裸地处理双对照，利用15N同位素示踪、高效气相色谱、系统模拟等先进技术与方法，研究肥料氮及土壤氮在高产夏玉米-土壤中的运移规律与特征；从高产夏玉米对氮肥的需求及土壤不同形态氮素含量的时空分布入手，探明玉米生长与氮运移动态间的关联；从不同水氮条件下高产夏玉米农田系统氮运移规律的差异入手，探明水氮的影响机制及相互关联；同时利用系统分析及模拟模型技术构建玉米氮素运移模拟模型，研究高产夏玉米氮肥高效利用模式。以期为我国玉米的高产高效健康发展提供理论依据和技术支撑，并为进一步研究全球气候变化下以及更为复杂的玉米生产系统中的氮流动态特性提供理论与方法借鉴。

为明确高产夏玉米农田氮素运移规律，并构建其模拟模型。本课题在2012—2014年，在不同的农田处理上，设置了水分、氮肥试验、15N同位素示踪试验。明确了夏玉米农田硝态氮、铵态氮、NH3以及N2O的运移动态，同时明确了气象因素、栽培管理因素和作物生长吸收因素三者对农田氮素运移的影响率。结果表明，作物管理措施是影响农田氮素运移的最主要因素，其次是作物的生长吸收因素。除此之外，基于夏玉米农田系统平衡的原理，从氮素运移影响因素角度出发，利用系统分析方法，构建了基于氮素平衡的农田氮素运移模拟模型，包括硝态氮运移子模型，铵态氮运移子模型，N2O排放子模型，NH3排放子模型，同时明确了各模型的参数及变量。研究结果表明，不同因子对农田氮素运移的影响存在明显差异且规律明显，因此从氮素运移影响因素角度出发构建夏玉米农田氮素运移模拟模型是可行的。经过模型验证分析，模拟结果与实测值拟合度较高。课题实施以来，共发表文章4篇，其中SCI2篇。课题经费使用严格按照项目管理规定执行，支出清晰合理。