1、我國(guó)大田作物普遍過(guò)量施用氮素，造成淋溶和氣態(tài)損失，成為當(dāng)前我國(guó)面臨的重要環(huán)境問(wèn)題之一，有效控制氮肥施用以及減少氮肥損失已是一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)。應(yīng)用田間試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模型模擬的技術(shù)方法來(lái)尋求施氮量對(duì)大田作物氮素遷移轉(zhuǎn)化特征和作物產(chǎn)量的評(píng)估方法是較成熟的方法，比傳統(tǒng)的方法更加經(jīng)濟(jì)便捷，結(jié)果也更加準(zhǔn)確可靠。本文應(yīng)用Root Zone Water Quality Model(RZWQM)模擬了不同施氮量對(duì)作物產(chǎn)量及土壤氮素運(yùn)移行為的影響，特別關(guān)

2、注了東北玉米種植區(qū)和華北冬小麥-夏玉米輪作區(qū)土壤硝態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、土壤硝態(tài)氮淋溶和土壤氨揮發(fā)等重要過(guò)程。從而得出了優(yōu)化的施肥模式。
　　本文以位于華北平原的河北省農(nóng)林科學(xué)院大河試驗(yàn)站冬小麥-夏玉米輪作系統(tǒng)和東北沈陽(yáng)地區(qū)砂壤土種植的玉米為研究對(duì)象，應(yīng)用RZWQM模型分別對(duì)華北地區(qū)2009-2011年冬小麥-夏玉米系統(tǒng)和2009-2014年?yáng)|北單作玉米季土壤剖面水分和硝態(tài)氮?jiǎng)討B(tài)、硝態(tài)氮淋溶、土壤氨揮發(fā)和作物產(chǎn)量進(jìn)行模型參數(shù)率定、驗(yàn)證

3、，并嘗試通過(guò)擬合出的回歸曲線來(lái)確定施氮量和土壤硝態(tài)氮淋溶與氨揮發(fā)之間的關(guān)系。
　　(1)冬小麥-夏玉米輪作系統(tǒng)田間試驗(yàn)共4個(gè)處理:總施純氮量分別為575kg·hm-2(N3)、400kg·hm-2(N2)、215kg·hm-2(N1)和0kg·hm-2(N0)4個(gè)處理，應(yīng)用輪作周期中玉米季實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)率定，應(yīng)用小麥季實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)的驗(yàn)證。結(jié)果表明:模型的玉米率定以及小麥驗(yàn)證的過(guò)程中結(jié)果偏差均在可接受范圍內(nèi)，土壤剖面水

4、分率定均方誤差(RMSE)最高為0.019cm3·cm-3，平均相對(duì)誤差(MRE)最高為15.98％;剖面硝態(tài)氮累積量驗(yàn)證結(jié)果RMSE值平均為4.580mg·kg-1，MRE平均值為52.63％。在小麥-玉米系統(tǒng)模型參數(shù)率定和驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)土壤硝態(tài)氮淋溶量和氮揮發(fā)量均與施氮量里一定線性關(guān)系。隨后，進(jìn)一步深化細(xì)致分析和模擬玉米季特征。應(yīng)用輪作周期施氮量為575 kg·hm-2處理2009-2011年連續(xù)3年的玉米季土壤剖面含水量和

5、硝態(tài)氮含量，作物產(chǎn)量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)率定，應(yīng)用其他3個(gè)施肥水平處理進(jìn)行模型參數(shù)的驗(yàn)證。結(jié)果表明:率定與驗(yàn)證過(guò)程中土壤剖面含水量RMSE分別為0.0036cm3·cm-3和0.0106cm3·cm-3，4個(gè)處理土壤剖面硝態(tài)氮累積量RMSE分別為6.56mg·kg-1、7.30mg·kg-1、3.64mg·kg-1和1.53mg·kg-1。
　　(2)東北沈陽(yáng)地區(qū)砂壤土種植玉米試驗(yàn)共3個(gè)處理:習(xí)慣施氮量（T1:N240kg·hm-

6、2）、習(xí)慣施氮量減量10％（T2:N216kg·hm-2）、習(xí)慣施氮量減量20％(T3:N192kg·hm-2)。應(yīng)用2009年不同處理玉米季土壤含水量、土壤剖面硝態(tài)氮含量、作物產(chǎn)量等實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)率定，然后應(yīng)用2014年玉米季對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行模型參數(shù)驗(yàn)證，最后開(kāi)展預(yù)測(cè)功能。結(jié)果表明:模型參數(shù)率定過(guò)程T1、T2、T3處理土壤硝態(tài)氮RMSE值分別為2.77kg·hm-2、6.17kg·hm-2和6.59kg·hm-2。
　　綜

7、上，模型參數(shù)的率定和驗(yàn)證過(guò)程都表明土壤含水量、硝態(tài)氮濃度和產(chǎn)量方面模型的模擬良好。模型參數(shù)率定和驗(yàn)證的基礎(chǔ)上開(kāi)展了RZWQM模型對(duì)華北地區(qū)玉米季土壤硝態(tài)氮淋溶和氮揮發(fā)的預(yù)測(cè)，可以較好的模擬華北地區(qū)土壤剖面水氮的遷移轉(zhuǎn)化，為更為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和估算更大尺度區(qū)域土壤硝態(tài)氮淋溶與氨揮發(fā)提供一個(gè)便捷可靠的方法。同時(shí)通過(guò)對(duì)東北地區(qū)的模型預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)RZWQM能較好的模擬東北沈陽(yáng)地區(qū)的作物地下部分土層的硝態(tài)氮運(yùn)移及分布情況，探索了RZWQM模型在東北地區(qū)