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目前,我国虽然在田间养分管理措施上取得了显著的进展,一些新型工具可有效地改善管理水平,但还没有一个特别有效的解决方案。磷素管理措施若要进一步改善,就要根据不同的流失量、流失途径、流失机制来加以研究探讨。
用系统动力学动态模拟方法,对我国南方水稻田的磷素迁移过程进行模拟,首先参考相关磷素迁移流失研究的文献资料,建立田间尺度磷素迁移流失系统动力学模型,然后模仿参考文献资料中的实验方法,在华南地区进行类似实验,收集磷素迁移流失相关的数据,对模型进行参数校验和验证,并施加一些不同的外部条件变化(磷肥施入水平不同)对磷素在水稻田中迁移带来的影响进行模拟,并加以具体量化分析,最后通过外部条件(不同强度降雨)的变化来验证模型的可用性。本文的研究为磷素在农田迁移模型研究提供基础,在本系统动力学模型基础之上可以外加多个子系统(如给排水模型,地形因素模型等),从而进一步深化农业立体污染模型研究。
本论文研究结果表明:
1、施肥后田面水可溶性磷素(DP)浓度显著增加,约一周后恢复到正常平衡值,一般认为施肥后7~10天内发生磷素径流流失的风险最高。同时对不同降雨强度带来的磷素径流流失浓度变化研究发现,即使在田面水可溶性磷素(DP)维持正常平衡状态,一旦发生径流依然会带来严重的磷素流失后果,因而可以得知,施肥后20天内依然是磷素流失的高危时期。
2、大暴雨条件下P0、P25、P60、P120、P240五种磷肥水平的总磷流失随着施肥水平的增加而显著增加,流失负荷分别为:0.22kg/ha、0.31 kg/ha(1.24%)、0.67 kg/ha(1.11%)、1.23 kg/ha(1.02%)和2.37 kg/ha(0.99%),括号内为磷肥流失比例。并且随着磷肥施肥量的增加,PP的流失量所占的TP比例还在进一步加大。
3、不同降水强度对磷素流失浓度的影响研究表明:总磷(TP)流失浓度不仅受降雨量强度大小和施肥水平的影响,距离施肥时间的远近也是一个非常关键的因素。相对TP的流失浓度变化,DP的流失浓度变化更容易受距离施磷时间长短的影响。而PP流失浓度受降雨强度的大小的影响最大,施肥水平次之,受距离施肥时间长短的影响相对最小。
4、本文中的系统动力学模型采用了比较简单的方法对田间磷素的迁移流失进行模拟,STELLA软件的许多功能还没有完全展现,但已经基本上模拟了磷素在稻田中迁移的主要过程,从模型校准后系统模拟的结果来看模型模拟数据与实验数据拟合较好,可以通过调整参数来得到所需模型。因此该模型可以作为一个探讨稻田磷素流失的工具以及评价稻田环境污染状况的一个参考手段,对提高稻田磷素管理提供有用的参考价值。