土壤—植物系统N素循环模型的研究.pdfVIP

土壤一植物系统N素循环模型研究 宇万太 (中科院沈酣生态试验站．沈阳110015) 摘要本文简要介绍了英国洛桑试验站旱地农田土壤N循环模型一sundial．该模型将 土壤N库划分为13个分室，其中输入部分由3个分室组成，输出部分由4个分室组成，转化部 分dl5个分室组成(其中植物N库中又岔有一个表征其直接进入土壤中的R0分室)．所谓土壤 N循环就是N在这13个分室中的迁移、转化。该模型将N转化的每一个过程均用一种简化的 函数关系表达，模型的可操作性较强，模型的结果真实准确，尤其是在处理与懒生物有关妁矿化 ～固持过程更是如此。模型的参数物理意义明确，具有很好的易测性。该模型是目前有关土壤 ～植物系统N循环研究中较成功的模型之一。 关键词N循环模型参数 随着科学进步和研究手段改进，土壤N素循环的研究已逐步从定性向定量化方向发 展，这一转变的标志是土壤N循环模型在研究中的应用。目前虽有大量的土壤N模型提出， 但由于研究者的专业背景和目的不同，模型无论在概念上，还是在复杂程度上都有很大的差 异，其可行性也众说不一。本文将要介绍的是英国洛桑试验站旱地土壤N循环模型一sundi． a1(simuIationof InArable NitrogenDynamic l。and)。该模型主要描述的是土壤——植物 系统中N的各种流向和转化过程。就模型的类型而言，它属于应用模型，是将土壤——植物 系统中N循环的全部过程均考虑在内，利用洛桑试验站著名的几组长期肥料试验资料，结 合“N簿记技术，同时采用系统分析的方法，经过主成分筛选，将每一个N转化过程都用一 种非常倚化白勺函数关系式来表达，可操作性非常强，这里将其模拟过程作简要介绍，试图为 ●●，』】●●rj●●●●r，j。●JkJ、I 国内研究者提供些借鉴。 1 sun(jiaI模型的结构 stmdial模型在结构上由13个分室组成，按其功能可将其分成三个部分，即输入部分， 由3个分室组成；转化部分，由5个分室组成；输出部分，由4个分室组成。详见圈1。 转化部分的5个分室均包括输入、输出两部分，直接归还到土壤中的植物N被认为进 入RO分室中，这一部分主要包括根中含有的N、根分泌物中的N，作物生长过程中脱落物 中的N以及秸壳和根茬中的N。如果考虑秸杆还田，其内部含有的N也进入到RO分室中。 模型的运行步长为周，周未每一分室中N的含量是根据该周内该室N的输入和输出来央定 的，建立模型需要的环境数据包括一～周平均温度、周降雨量和蒸发量。另外根据洛桑站 Broadbalkl 50年连作小麦试验观测得出，在作物吸收的N中，来自种子、降水、干沉降、共生 或非共生固N几部分之和的量是o．8kgN·hml·周～，尽管除砸肥以及上述几种N外， 还有其它的输入．但在此均忽略不计，施肥是根据农时来确定的并且可以是NO。一一N(F。 kg-h珈一2)或NH。+一N(F。kg·hrn一2)。 ·3《)2· 2模拟过程中N转化颓序 在土壤——植物系统中，N转化涉及到很多生物过程，并且这些转化过程在系统中是同 时存在的，为了简化起见，必须对这些生物过程规定一个先后顺序01”。 对铵态N丽言，固持作用硝化作用植物吸收； 对硝态N丽言，固持作周反硝化作甩、淋溶作用植物吸收。 其中铵态N的固持作用要先于硝态N发生，硝化作用先于反硝化作用发生，作物对铵 态N和硝态N的吸收无任何优先丽言。另外通过对土壤剖面的分析表明，作物很难将土体 中的N消耗殆尽，因此在模拟过程中需要规定一个最低含量，即低于此数值，上述的任何过 程均不能发生。对铵态N和硝态N而盲，分别用N№“和Nt。“来表示该数值。 l输入m：分分 l转化部分 输…挪分