Nitrate loss simulated with DNDC model and control technologies in typical cropland of North China
基于DNDC模型的华北典型农田氮素损失分析及综合调控途径

氮素损失对农业生产造成的影响已成为当前研究的热点, 模型是对氮素损失影响评价及定量化研究的有效手段。利用华北典型农田冬小麦-夏玉米轮作种植模式的作物产量、氮素淋失量等田间观测数据对DNDC模型进行了验证, 并采用验证后的DNDC模型对该种植模式的氮素损失进行了定量评价, 提出了综合考虑作物产量、氮素淋失量、N2O排放量以及NH3挥发损失的综合调控途径。结果表明, DNDC模型较好地模拟了冬小麦-夏玉米轮作系统作物的产量、氮素淋失的动态变化规律, 以及土壤中NO3--N和NH4+-N的残留量, 说明DNDC已具备模拟农田生态系统中土壤氮素生物地球化学过程的能力。模型模拟结果表明, 在传统农业管理措施下, 氮素通过淋失、N2O排放以及NH3挥发损失的量分别达到49.4 kg(N)·hm-2·a-1、17.71 kg(N)·hm-2·a-1和144.8 kg(N)·hm-2·a-1。综合考虑氮素损失途径, 提出了适合当地农业生产条件的最优化管理措施, 即减小当前常规施氮量到340 kg(N)·hm-2·a-1, 提高玉米秸秆还田率到100%, 并保持灌溉量不变。相比常规管理措施, 最优化管理措施氮素淋失量为14.1 kg(N)·hm-2·a-1, 降低71.5%, N2O排放量为14.91 kg(N)·hm-2·a-1, 降低15.8%, NH3挥发损失量为117.2 kg(N)·hm-2·a-1, 降低19.1%, 而对作物产量基本不造成明显影响。该评价结果可直接用于农业生产实践。