基于GIS的我國小麥施肥指標體系的構(gòu)建.pdf

1、小麥是我國主要的糧食作物之一，其總產(chǎn)量和種植面積約占我國糧食作物總產(chǎn)量和面積的1/5和1/4，是我國最重要的商品糧和戰(zhàn)略性糧食儲備品種。綜合考慮不同氣候特征、不同土壤類型和土壤養(yǎng)分狀況等因素建立我國小麥施肥指標體系，對指導我國小麥的測土配方施肥及改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本文基于多年多點小麥田間肥效試驗數(shù)據(jù)，綜合考慮氣溫、降水等氣象因子及土壤類型、質(zhì)地等土壤因子對小麥產(chǎn)量、土壤供肥能力和肥料當季利用率的影響，建立以養(yǎng)分平衡原理為依據(jù)

2、、土壤養(yǎng)分測定為基礎(chǔ)的我國小麥施肥指標體系，并利用ArcGIS提供的二次開發(fā)功能，開發(fā)出基于GIS的我國小麥施肥決策支持系統(tǒng)。主要結(jié)果如下：
　　 (1)養(yǎng)分平衡施肥模型基本參數(shù)的確定。目標產(chǎn)量在施肥模型中設(shè)為自變量，用氣候生產(chǎn)潛力產(chǎn)量作為其上限。分析表明，小麥生物產(chǎn)量的養(yǎng)分吸收量與其籽粒產(chǎn)量之間呈極顯著直線相關(guān)關(guān)系；小麥單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量趨向一個穩(wěn)定的范圍，因此本研究把小麥單位產(chǎn)量養(yǎng)分吸收量定為常數(shù)。冬小麥每百千克小麥籽粒產(chǎn)量

3、所需養(yǎng)分量分別為：氮(N)為3 kg、磷(P2O5)為1.2kg、鉀(K2O)為2.8 kg；春小麥每百千克小麥籽粒產(chǎn)量所需養(yǎng)分量分別為：氮(N)為3 kg、磷(P2O5)為1.1 kg、鉀(K2O)為2.6 kg?；谠囼烖c數(shù)據(jù)，分別計算出土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)和肥料當季利用率，在全國27個土類上分別研究兩參數(shù)的變異性，就各土類兩參數(shù)的平均值來看，不同土類之間差異較大。就同一土類兩參數(shù)的標準差來看，其空間變異性也均較大，且在大多數(shù)土類中

4、都表現(xiàn)出極高的離散程度。小麥生育期內(nèi)平均溫度和平均降水量、土壤養(yǎng)分含量、土壤粘粒含量、土壤pH、及灌溉等因素影響著土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)和肥料當季利用率。
　　 (2)土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)與肥料當季利用率子模型的構(gòu)建。用土壤有效養(yǎng)分(堿解氮、有效磷和速效鉀)含量、土壤粘粒和小麥生育期內(nèi)平均溫度因子分別構(gòu)建了土壤有效養(yǎng)分校正系數(shù)模型。模型的擬合程度均較高，決定系數(shù)(R2)在0.55～0.85之間。其中，土壤堿解氮、有效磷和速效鉀校正

5、系數(shù)模型的擬合精度為：有效磷>速效鉀>堿解氮。在不同產(chǎn)量水平下，土壤養(yǎng)分含量與肥料當季利用率呈顯著負相關(guān)的對數(shù)函數(shù)關(guān)系，分別建立了以土壤養(yǎng)分含量為自變量的肥料當季利用率模型。其模型的擬合程度也較高，相關(guān)系數(shù)(r)在0.45～0.75之間，均達到了極顯著水平。并采用土壤pH值和灌溉因子對兩子模型進行了修正。
　　 (3)養(yǎng)分平衡施肥模型的建立與驗證。目標產(chǎn)量設(shè)為輸入項，單位產(chǎn)量(每百千克)小麥的養(yǎng)分吸收量定為常數(shù)，結(jié)合土壤有效養(yǎng)分

6、校正系數(shù)和肥料當季利用率兩個模型，建立了以目標產(chǎn)量和土壤有效養(yǎng)分測試值為自變量，氮磷鉀施肥量為因變量的養(yǎng)分平衡施肥綜合模型。并將27個土類歸并為15個土類組合，建立了全國范圍的小麥推薦施肥指標體系。利用布置在各核心試驗區(qū)的小麥肥料田間試驗結(jié)果驗證了養(yǎng)分平衡施肥模型推薦的施肥量。與用肥料效應(yīng)函數(shù)法推薦的施肥量相比，養(yǎng)分平衡模型推薦的施肥量位于最高產(chǎn)量施肥量與最佳經(jīng)濟效益施肥量之間，該模型對小麥進行推薦施肥是可行的，模型具有簡單、快速、準確

7、等優(yōu)點。
　　 (4)小麥生態(tài)環(huán)境因子基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。基于GIS平臺，利用氣象資料及土壤類型、質(zhì)地等土壤資料，建立了影響小麥施肥模型參數(shù)的生態(tài)環(huán)境因子空間數(shù)據(jù)庫。并通過插值、矢柵轉(zhuǎn)換及圖層疊置等處理，建立了各種圖層，包括小麥生育期內(nèi)平均溫度和平均降水量、土壤粘粒含量和土壤pH、小麥需水量、小麥潛力產(chǎn)量等柵格圖層，以及中國縣界圖與土壤類型圖疊置生成的最小施肥單元矢量圖層。
　　 (5)基于GIS的小麥施肥決策支持系統(tǒng)