本文是农学论文，同时，结合氮肥用量定位试验，应用DNDC模型模拟了萝卜产量、氮素吸收和氮淋失量，运用敏感性分析优化了协同农学和环境效应的农田管理措施，提出氮肥施用限量。主要研究结论如下：（1）在潜在产量的70%范围内，QUEFTS模型模拟的萝卜养分吸收量随产量的增加呈线性增加，得到了不同目标产量下萝卜整株和肉质根最佳养分吸收曲线。田间验证表明，QUEFTS模型可用于预估一定目标产量下萝卜的最佳养分需求量，有助于进行推荐施肥，为萝卜的养分管理提供更有针对性的策略。（2）研究得到了萝卜种植区土壤基础养分供应、产量反应、相对产量和农学效率参数的分布及相关性，确定了土壤基础养分供应等级对应的氮磷钾产量反应系数。基于以上理论基础，建立了基于产量反应和农学效率的萝卜推荐施肥方法，采用计算机软件技术研制了萝卜养分专家系统。
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第一章引言
鉴于当前我国萝卜生产中存在的施肥过量和不平衡问题突出、缺乏科学养分需求参数、相关推荐施肥方法存在不足以及无可借鉴的氮素施用限量标准等问题，迫切需要应用QUEFTS模型定量分析萝卜产量与养分吸收的关系；建立基于科学、简便快捷、经济实用的基于产量反应和农学效率的萝卜养分专家系统推荐施肥方法。同时，结合田间定位试验应用DNDC模型模拟萝卜产量、氮素吸收和氮淋失量，运用敏感性分析优化田间管理措施，提出氮肥施用限量。研究结果可为萝卜生产中科学施肥和优化管理措施提供理论依据和有力支撑，对于保障萝卜优质高产、养分高效利用、降低环境污染和农田可持续健康发展具有重要实践意义，并为我国大田蔬菜科学养分管理和制定农业管理策略提供借鉴。本研究以汇总的中国萝卜种植区多年多点（2000-2017）的田间试验为基础，对萝卜产量、氮磷钾养分吸收及养分和经济收获指数等参数进行分析，利用QUEFTS模型研究萝卜产量与养分吸收的关系，预估不同目标产量下萝卜的最佳养分需求量；分析萝卜种植区土壤基础养分供应、相对产量、产量反应和农学效率等参数特征及相关性；结合4R养分管理原则建立基于产量反应和农学效率的萝卜养分专家系统，并从农学、经济和环境效益方面对系统进行验证和改进。同时，在萝卜养分专家系统推荐施氮量基础上设置氮肥用量定位试验，应用DNDC模型模拟萝卜产量、氮素吸收和氮淋失量等，运用敏感性分析优化协同农学和环境效应的萝卜田间管理措施，提出氮肥施用限量。本文总体思路见图1-2：
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第二章萝卜养分需求特征参数
2.1引言
由此导致当前萝卜推荐施肥多基于个别或少数试验点的养分吸收数据，缺乏科学的养分需求参数，盲目或经验施肥现象普遍，严重限制了萝卜产业的可持续健康发展。因此，为准确估测不同目标产量下萝卜的养分需求量，需要一种更为通用、可靠和定量化的方法，如模型模拟的方法。其中QUEFTS模型综合了大量田间试验数据，包含了作物主要种植区域的气候和土壤类型以及品种特性，对作物产量和养分吸收关系进行模拟分析，估测不同潜在产量和目标产量下作物的最佳养分需求量，避免了依据少量养分吸收数据进行推荐施肥带来的偏差，更具有普遍性（Janssenetal.,1990;Setiyonoetal.,2010;何萍等，2012）。迄今为止，QUEFTS模型已应用于粮食作物、木薯和大豆等作物上，并成功用于推荐施肥，但国内外在蔬菜系统中利用QUFETS模型预估萝卜的最佳养分需求量仍属空白。假设QUEFTS模型可用于预估不同目标产量下萝卜的最佳养分需求量，并可成功用于推荐施肥。基于此，本研究汇总和分析了来自中国萝卜种植区多年多点的萝卜产量和养分吸收数据，利用QUEFTS模型拟合了在不同潜在产量下达到一定目标产量萝卜产量与整株和肉质根养分需求的关系，旨在明确我国萝卜产量与养分吸收的关系，为萝卜生产中平衡施肥提供科学养分需求参数。
2.2材料与方法
QUEFTS模型还模拟了生产一吨肉质根产量肉质根的养分移走量，这在萝卜生产中将有助于进行合理推荐施肥，避免养分过量施用和最小化土壤养分耗竭，保障农田可持续利用。剔除萝卜肉质根养分吸收IE值的上下2.5%（HI≥0.4）计算得出肉质根N、P和K养分吸收的参数a和d值，分别为348.0和1531.7kg/kg、1608.2和6475.7kg/kg以及239.2和1068.2kg/kg。模拟结果发现，QUEFTS模型模拟的不同潜在产量（40-120t/ha）下肉质根最佳养分吸收曲线与萝卜整株最佳养分吸收曲线相似，不论潜在产量为多少，在目标产量达到潜在产量的70%范围内，QUEFTS模型模拟的萝卜肉质根养分吸收量随产量增加呈线性增加（图2-4（d-f））。对于萝卜肉质根而言（表2-6），生产一吨肉质根产量直线部分肉质根所需的N、P和K分别为1.34kgN、0.30kgP和1.93kgK，N、P和K的吸收比例为4.47:1:6.43。当目标产量达到潜在产量的80%时（即目标产量为96t/ha，考虑到经济效益以及生产实践中农民很少将目标产量定在潜在产量的80%以上），肉质根所需的N、P和K养分分别占整株养分吸收的63%、70%和80%，即整株吸收的N、P和K分别约有63%、70%和80%累积在肉质根中并被移出土壤，这些值将有助于进行萝卜合理推荐施肥以维持土壤肥力。
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第三章基于产量反应和农学效率的萝卜推荐施肥方法建立...............................33
3.1引言...............................................................................................................33
3.2材料与方法...................................................................................................33
3.3结果与分析...................................................................................................34
3.4讨论...............................................................................................................48
3.5小结................................................................................................................49
第四章萝卜养分专家系统田间验证.......................................................................50
4.1引言...............................................................................................................50
4.2材料与方法...................................................................................................50
4.3结果与分析...................................................................................................54
第五章萝卜氮素施用限量的DNDC模型模拟......................................................70
5.1引言...............................................................................................................70
5.2材料与方法...................................................................................................71
5.3结果与分析...................................................................................................79
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第五章萝卜氮素施用限量的DNDC模型模拟
5.1引言
目前应用DNDC模型模拟作物生长和氮淋溶损失，并通过敏感性分析评价不同管理措施对产量和氮淋溶的影响并优化管理措施的研究主要集中于粮食作物，而在露地蔬菜中对于萝卜的研究未有相关报道。假设DNDC模型可以通过田间实测的萝卜产量、氮素吸收和氮淋失量等指标得到成功的校验，在此基础上通过敏感性分析评价萝卜产量和氮淋失量对不同管理因素的敏感性并优化养分管理措施。为此，在我国华北地区在萝卜养分专家系统推荐施氮量基础上实施了五季春秋萝卜氮肥用量定位试验，研究目的包括：（1）利用田间实测的萝卜肉质根产量、整株生物量、植株氮素吸收、土壤温度、土壤水分、淋溶水量和硝态氮淋溶量对DNDC模型进行校验和评价；（2）通过模型敏感性分析探讨萝卜产量和硝态氮淋失量对不同管理措施（包括施氮量、施氮时间和比例、灌水量、耕作深度和种植日期）的敏感性；（3）综合考虑萝卜生产的农学效益和环境风险，优化管理措施包括确定农学和环境施氮阈值、施肥比例和时间、灌水量、耕作深度和种植日期，以保障萝卜产量并降低氮淋溶损失对环境造成的污染风险。
5.2材料与方法
DNDC模型模拟的萝卜植株氮素吸收量的校验结果显示（表5-5，图5-3），计算的植株氮素吸收量的统计变量nRMSE、NSE和d值分别为10.5%、0.55和0.90，说明植株氮素吸收模拟值与实测值之间的一致性非常好。模型模拟性能评价结果显示（表5-5），计算的植株氮素吸收量的nRMSE、NSE和d值变化范围分别为10.2%-14.6%、0.12-0.66和0.80-0.90，表明模型模拟性能表现为从“良好”到“优秀”。DNDC模型略微高估了N60、N120和N180处理的植株氮素吸收量，低估了N240和N300处理的氮素吸收，但模拟值与实测值之间均无显著性差异（P>0.05）。如图5-8（b）所示，氮素吸收模拟值与实测值之间存在极显著的线性回归关系（P<0.0001），回归系数R2为0.84，回归斜率为0.89，表明DNDC模型在模拟植株氮素吸收方面整体表现为较好。
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第六章全文结论与展望
（3）萝卜NE系统田间验证结果显示，与农民习惯施肥和当地优化推荐施肥相比，应用养分专家系统平衡了氮、磷和钾肥施用量，显著提高了萝卜产量、经济效益和肥料利用率。此外，与农民习惯施肥相比，降低了氮素和磷素盈余量以及氮素向环境中的损失。萝卜养分专家系统推荐施氮量下，有机肥氮替代30%化肥氮可保证萝卜产量和肥料利用率，合理的替代比例下有机无机配施是萝卜生产中化肥减施的有效替代措施。（4）DNDC模型在模拟萝卜产量、氮素吸收、土壤温度、土壤水分、淋溶水量和氮淋溶方面表现较好。敏感性分析结果表明，萝卜产量和氮淋溶对施氮量和灌水量最敏感，播种日期对秋季萝卜产量影响也较大；优化了田间管理措施，包括确定了氮肥农学和环境施用限量、种植日期、灌溉量、施肥时间和比例；确定了保障水体环境安全的环境可允许最大硝态氮淋失量。与农民习惯施肥相比，优化管理措施在保证萝卜产量的同时，显著降低了施氮量、灌水量、淋溶水量和氮淋失量。环境施氮阈值与萝卜养分专家系统推荐施氮量基本一致，进一步从环境效益方面验证了其推荐施氮量的合理性。
参考文献（略）
参考文献（略）
