專利名稱：確定作物施氮量的方法
技術領域：
本發明農業技術領域，尤其涉及一種確定作物施氮量的方法。
背景技術：
確定農業生產中獲得目標產量與減少環境污染的施氮量方法至今仍沒有在理論 上突破。盡管國內外發展了注重田間試驗生物統計的肥料效應函數法和偏重于土壤測試的 測土施肥法(如土壤肥力豐缺指標法、養分平衡法)等方法，但這些方法是根據投入-產出 關系來確定施氮量，基本上將土壤-作物體系視為“黑箱”。沒有觸及氮素在土壤-作物-環 境之間的轉化、流動與損失的本質問題。以肥料效應函數為基礎的確定方法，不能解析應用中的時間和空間變異，屬經驗 性質。以土壤測試為基礎的確定方法，首先遇到尋找可靠測試指標問題，至今尚沒有找到 很好反映水田土壤供氮的實用指標，旱作體系盡管可以應用根區土層的硝態氮貯量作為指 標，但也存在時空變異大、移動性強、取樣測定誤差大等問題；其次是將測試值換算成氮肥 施用量的問題，在這個換算過程中，需要引入一系列的參數，對這些參數選擇的不確定性， 往往導致計算的施肥量不符合實際，甚至不如專家經驗通過所謂的“拍腦袋”確定的用量， 限制了這些方法在實踐中的應用性。導致生產實際中盲目施用氮肥引起嚴重環境污染等問 題。
發明內容
(一 )要解決的技術問題本發明要解決的技術問題在于，如何提供一種確定作物施氮量的方法，以在不需 要進行土壤或植物測試的情況下，實現快速、準確地定量氮肥的施用量。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本發明提供了一種確定作物施氮量的方法，根據作物根區 的氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之間的數量關系來確定對作物的施氮量NfCTt。其中，所述方法具體包括以下步驟Si、確定作物地上部分的吸氮量Nuptake、秸稈吸氮量Nstraw以及氮肥損失Nfet3 ；S2、利用關系式 Nfert = Nuptake"Nstraw+Nfert3 確定施氮量 Nfert。其中，步驟Sl中，根據目標產量和百公斤籽粒地上部分吸氮量的換算系數來確 定所述作物地上部分的吸氮量Nuptate ；根據作物的目標產量和籽粒含氮量確定籽粒吸氮量 Ngrain,然后根據關系式Nsteaw = Nuptake-Ngrain來確定秸稈吸氮量Nstraw。其中，將步驟S2用以下步驟代替利用關系式Nfet = (Nuptake-Nstraw)/(I-Coeff)確 定施氮量Nfert，其中，系數Coeff根據所述氮肥損失Nfert3來確定。其中，所述系數Coeff為20%-；35%。其中，將步驟S2用以下步驟代替把施氮量Nfet確定為作物地上部分的吸氮量
Nuptake °
(三)有益效果本發明根據作物根區氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之間的數量關系來確定的施氮 量，在不需要進行土壤或植物測試的情況下，可以實現快速、準確地定量氮肥的施用量，大 大節約了生產中用于確定施氮量的成本。
圖1是本發明實施例的方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
，對本發明做進一步說明。作物根區氮肥、土壤氮和作物吸氮之間的轉化和去向是土壤-作物體系氮素流動 的核心，這三者之間的數量關系決定了獲得目標產量理論上應該施用多少氮肥(也稱作肥 料氮)的問題，由此推導的施氮量可稱為理論施氮量(即本發明中提到的作物施氮量，也簡 稱為施氮量，其為一理論值)。理論施氮量可以實現目標產量、維持土壤氮素平衡、最大限度 的降低損失、減少環境污染，具有良好的社會、經濟和生態環境效益。如果存在有機肥或生物固氮形式的氮素投入，化肥氮的施用量應減去這部分。當 然土壤-作物體系中還存在著其他形式的氮素投入如干濕沉降、灌溉水帶入、種子帶入、非 生物固氮，但不是氮素轉化和去向的主流，或者在某些情況下，這些投入的某些項顯得重 要，但不是普遍性問題。本發明基于以上理論分析，根據作物根區氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之間的數 量關系來確定的施氮量，具體來說，如圖1所示，包括以下步驟Si、確定作物地上部分的吸氮量Nuptake、秸稈吸氮量Nstraw以及氮肥損失NfCTt3。要得到上述三個量，首先要分析氮肥的三個去向氮肥進入土壤-作物體系后，有三個去向，即作物吸收、土壤殘留和損失。作物總 吸收氮主要來自肥料和土壤，又以籽粒形式輸出農田，以秸稈形式還田。土壤氮消耗主要依 靠殘留氮肥和秸稈還田獲得補充。氮肥的三個去向可以用下式表示Nfert = Nfertl+Nfert2+Nfert3(1)式中NfCTt為施氮量；NfCTtl為作物吸收的氮肥；NfCTt2為土壤殘留的氮肥；NfCTt3為氮 肥損失。從保護環境的角度出發，如果采用合理的氮肥用量與施用方法，氮肥損失Nfet3會 降的很低。現在生產實際中大量的氮肥損失和環境污染，往往是過量施肥或施肥方法不當 引起的。其次要確定作物吸氮的來源作物地上部分的吸氮量可以用下式表示Nuptake = Ngrain+Nstraw = Nfertl+Nsoil(2)式中Nuptake為作物地上部分的吸氮量；Ngrain為籽粒吸氮量；Nsteaw為秸稈吸氮量； Nsoil為吸收的土壤氮量。由于作物根系吸收的氮始終在土壤內部循環，所以不考慮在計算 之內。再次分析土壤氮素平衡關系式
每季作物都要吸收土壤氮，氮肥的殘留和秸稈氮的歸還應補償作物吸收的土壤 氮。以維持土壤本身的氮素平衡。如果土壤氮庫得不到補償，氮肥力就會降低，長遠不利于 土壤培肥。如果外源氮殘留超過了作物對土壤氮素的吸收，氮素就會在土壤中累積，往往會 造成后來的大量損失，污染環境。理想的情況是種植一季作物后，土壤氮庫不消耗也不增 加，使殘留氮肥和秸稈還田氮之和等于作物吸收的土壤氮量，則Nsoil = Nfert2+Nstraw(3)綜上，可以推導出施氮量的數學表達式由式⑵可得Nfertl= Nuptake-Nsoil由式(3)可得=Nfert2= Nsoil-Nstraw將以上兩式代入式(1)中，則可推導出理論施氮量Nfet為Nfert = Nuptake-Nsoil+Nsoil-Nstraw+Nfert3= Nuptake-Nstraw+Nfert3(4)對氮肥去向的研究結果表明，如果采用合理的施氮量和施用方法，氮肥損失NfCTt3 可以降得很低。不可避免的氮肥損失可控制在20%-35%范圍內，甚至會更低。那么(4) 式可以進一步簡化成Nfert= (Nuptake-Nstraw)/(I-Coeff)(5)其中，Coeff為20%-35%，即為氮肥損失。式(5) 20%-35%的系數可以根據當 地的土壤和氣候條件、施肥方法的不同而調整。通過( 式，可以較方便的計算出施氮量。根據我們大量的研究資料，在合理的施氮量和施用方法下Nfert3 = Nstraw將上式代入(4)式，則(4)式可進一步簡化成Nfert = Nuptake(6)即理論施氮量約等于地上部分的吸氮量，因此可以把施氮量Nfet確定為作物地上 部分的吸氮量Nuptake。為了證明田間條件下，獲得目標產量施氮量約等于地上部吸氮量，在 實驗中收集了發表的大量田間試驗數據，分析了產量、地上部分的吸氮量和合適施氮量之 間的關系。在所有試驗中，合適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與作物籽粒產量之間有很好的正相關關 系。因此，只要根據當地實際情況確定了某一田塊的目標產量，就可以通過百公斤籽粒地 上部分吸氮量的換算系數，確定該目標產量時的地上部吸氮量Nuptake。對于特定地區的特定 作物，籽粒含氮量一般是確定的，可以通過目標產量和籽粒含氮量求出Ngrain,從而可以通過 Nstraw = Nuptake-Ngrain 求出秸稈吸氮量。上述式0)、(5)、(6)從復雜到簡單，用戶可根據掌握的參數情況與精度要求選 用。理論施氮量不需要土壤或植物測試，只要將本地區田間試驗或農戶數據進行匯總整理， 得出簡單的參數即可進行計算，具有很好的實用性。對于將農戶過量施氮現象拉到一個合 理的范圍，實現目標產量、維持土壤氮素平衡、最大限度的降低損失、減少環境污染將起到 重要的作用。以下舉例說明本發明的實施過程以華北平原夏玉米為例，根據當地生產條件，夏玉米目標產量設定為每公頃8. 5
5噸左右，每百公斤籽粒地上部分吸氮量的換算系數為2. 23公斤，那么夏玉米的Nuptake = (8500/100) *2. 23 = 190kg N hnT2左右。在此產量水平下，夏玉米籽粒含氮量為1. 35%，那 么 Ngrain = 8500*1. 35%= 115kg N hm_2，則 Nstraw = Nuptake-Ngrain = 75kg N hm_2。如果采用合理的氮肥施用量和施用方法，氮肥損失 #3可以降的很低。實際應用 中，夏玉米季的氮肥損失率約為35%，Nfert3大約在67kg N hm_2左右，以式(4)求得理論施 氮量為Nfert = Nuptake-Nstraw+Nfert3 = 190-75+67 = 182kg N hm_2 左右通過式( 求得理論施氮量為Nfert = (Nuptake-Nstraw) /0. 65 = (190-75)/0. 65 = 177kg N hm_2 左右通過式(6)求得理論施氮量為Nfert Ξ Nuptake Ξ 190 kg N hm"2上述三式計算的施氮量最大相差13kg N hnT2。由于作物吸氮受到土壤條件、氣候 因素、農田其他管理措施等多種因素的影響，確定施氮量應該接受一定的不確定性。每公頃 不確定性在15公斤以內應是可以接受的。合理的施氮量更應該是一個較窄的范圍，最低不 能影響目標產量，最高不能造成大量損失而污染環境。由以上實施例可以看出，本發明根據作物根區氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之間 的數量關系來確定的施氮量，在不需要進行土壤或植物測試的情況下，可以實現快速、準確 地定量氮肥的施用量，大大節約了生產中用于確定施氮量的成本。以上實施方式僅用于說明本發明，而并非對本發明的限制，有關技術領域的普通 技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術方案也屬于本發明的范疇，本發明的專利保護范圍應由權利要求限定。
權利要求
1.一種確定作物施氮量的方法，其特征在于，根據作物根區的氮肥、土壤氮和作物吸氮 三者之間的數量關系來確定對作物的施氮量NfCTt。
2.如權利要求1所述的確定對作物的施氮量的方法，其特征在于，所述方法具體包括 以下步驟51、確定作物地上部分的吸氮量Nuptake、秸稈吸氮量Nsteaw以及氮肥損失Nfet3；52、利用關系式NfCTt = Nuptake-Nstraw+Nfert3 確定施氮量 NfCTt。
3.如權利要求2所述的確定作物施氮量的方法，其特征在于，步驟Sl中，根據目標產 量和百公斤籽粒地上部分吸氮量的換算系數來確定所述作物地上部分的吸氮量Nuptake ；根 據作物的目標產量和籽粒含氮量確定籽粒吸氮量NgMin，然后根據關系式Nstraw = Nuptake-Ngrain 來確定秸稈吸氮量Nstraw。
4.如權利要求2或3所述的確定作物施氮量的方法，其特征在于，將步驟S2用以下步 驟代替利用關系式NfCTt = (Nuptake-Nstraw)/(I-Coeff)確定施氮量Nfwt，其中，系數Coeff 根 據所述氮肥損失Nfwt3來確定。
5.如權利要求4所述的確定作物施氮量的方法，其特征在于，所述系數Coeff為 20% -35%。
6.如權利要求2或3所述的確定作物施氮量的方法，其特征在于，將步驟S2用以下步 驟代替把施氮量Nfet確定為作物地上部分的吸氮量Nuptak-
全文摘要
本發明公開了一種確定作物施氮量的方法，該方法根據作物根區的氮肥、土壤氮和作物吸氮三者之間的數量關系來確定對作物的施氮量Nfert。本發明在不需要進行土壤或植物測試的情況下，可以實現快速、準確地定量氮肥的施用量，大大節約了生產中用于確定施氮量的成本。
文檔編號A01G7/00GK102144501SQ20101054847
公開日2011年8月10日 申請日期2010年11月17日 優先權日2010年11月17日
發明者巨曉棠 申請人:中國農業大學