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| 成果名称： | 无公害蔬菜生产水、氮调控技术研究与应用 |
| 鉴定编号： | 2003065 |
| 完成单位： | 北京市土肥工作站 |
| 所属领域： | 农业林业 |
| 成果摘要： |
应用领域与技术原理
项目针对北京地区施肥盲目而造成土壤与地下水污染等问题，经过在京郊各区县的调查研究和海淀区东北旺三年八季的定点田间试验研究，摸清了传统菜田土壤的水氮投入、作物产量及养分吸收的基本情况，为如何建立北京菜田合理的水肥管理模式提供了宝贵的第一手资料。根据京郊农业生产动态变化和对土壤环境的影响，引进FAO的根层土壤水分管理模型及德国氮素专家系统的原理，对模型的应用及参数的修正进行田间试验；结合水氮管理的平衡机制自主开发无公害蔬菜生产的氮素专家系统，并且通过3年8季的田间试验及郊区的推广示范试验进行初步验证。项目紧抓北京地区蔬菜生产中突出的现实问题，利用课题组的科研和技术力量和在京郊完善的技术推广体系，使项目技术成果不仅能为无公害蔬菜的生产、提高菜田水氮利用率、减少环境污染提供新的技术支持，而且为2008年"绿色奥运"的顺利举行提供必要的技术储备，具有重大的理论与实用价值。
性能指标
项目调查掌握了京郊地区蔬菜的养分累积及养分管理特点；初步建立了适于京郊地区种植条件下的蔬菜氮肥专家推荐系统，在11个示范区，进行了3000亩示范应用和反馈调节，在保证蔬菜正常产量水平下，亩节纯氮5公斤以上；重点研究了传统水肥管理模式与推荐模式对作物生长的影响及其环境效应，在不同的生产条件下，推荐模式降低土壤硝酸盐残留25-87%；初步建立了以硝酸盐速测与叶面积测定为主的植株营养诊断指标体系，发表文章20篇，完成了项目指标。
项目研究的具体内容与成果：
1、研究并掌握了京郊菜田养分动态变化特点，并建立了数据库。 调查结果表明，与1997年京郊菜田普查相比，到2002年露地菜田土壤养分大部分略有增加，养分状况总体处于中等偏低的水平；保护地菜田土壤养分明显高于露地，京郊菜田氮磷养分投入量远远高于作物吸收量，钾素投入量虽然逐年增加，但依然严重不足。随种植年限的增加，蔬菜产量呈降低趋势，菜田氮磷钾养分投入与盈亏规律呈V型变化。应加大钾肥投入量。过量有机肥造成氮磷投入养分的盈余与土壤土壤污染，有机肥的投入应科学定量。2、建立了适合北京地区种植条件的蔬菜氮素专家推荐系统及其数据库借鉴德国的氮素平衡推荐的基本思想，确定了氮素推荐系统参数的主要组分：即作物氮素吸收，土壤Nmin缓冲值，氮素损失，播前土壤氮素，土壤有机氮矿化，作物残体氮素矿化。建立了包括作物产量、养分吸收、土壤氮素转化、作物残茬养分含量和矿化、有机肥养分含量和矿化特性等相关参数的施肥推荐专家系统数据库；应用Richards模型对蔬菜不同生育期的生物产量进行了预测，并求解出京郊主要蔬菜的生长参数，通过田间试验对部分蔬菜的生长参数进行了验证；初步建立了界面友好、应用方便的露地蔬菜生产氮肥推荐施用专家系统。3、建立了水分平衡决策法菜田节水灌溉制度引进FAO的水分平衡模型并借助于京郊的气象资料可较好地预测土壤水分的消耗和供应状况，结合华北地区几乎没有径流等的特点，对模型组分进行简单化处理，对模型参数进行调整。通过利用气象资料或田间实测数据，用计算机预测未来的实际腾发量来优化灌溉决策。4、提出了土壤营养诊断无机氮警戒残留量及减少硝酸盐淋洗的阻控对策 3年轮作期间，平衡水氮处理根层土壤无机氮表观平衡值比传统施氮灌水处理降低96%。氮素措施是影响土壤-蔬菜体系氮素表观平衡的主要因子。同一水分处理下，施氮量较高的传统施氮处理的表观平衡值不仅在整个轮作期远高于平衡施氮处理，而且随着轮作时间的延长，传统施氮处理与平衡施氮处理间氮素表观平衡累积值差距越来越大，表现持续增加趋势。综合考虑蔬菜生产的生产效益与环境效应，把土壤的Nmin缓冲值作为土壤警戒残留态氮指标。5、初步建立了氮素营养植株硝酸盐快速诊断指标体系研究表明，蔬菜的硝酸盐含量随施氮量的增加和土壤含水量的降低而升高。试验发现，花椰菜和菠菜叶柄汁液的硝酸盐浓度与根层的土壤Nmin含量之间有很好的相关性，可以作为植株氮素营养诊断的指标。6、建立了氮素专家推荐施肥系统反馈调节体系结果表明：在作物产量方面，同农民传统施肥处理相比，推荐施肥处理的产量没有显著差异，但氮素专家系统推荐处理的氮肥用量比农民传统处理下降60%，说明推荐处理中氮素投入下降，但产量没有受到影响。在Nmin残留测定中发现：推荐处理的土壤Nmin残留比农民施肥处理下降了25%以上。无论是应用氮素专家系统，还是应用氮素平衡简单计算进行施肥推荐，推荐处理在施肥量减少的情况下，保证蔬菜产量水平，并且能够降低土壤中Nmin的残留。 |
| 鉴定意见： |
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该成果针对北京蔬菜生产中存在的水、氮投入不合理而对环境造成威胁等突出问题开展研究，试验设计科学、合理，思路清楚，目标明确，组织实施严密，超额完成项目指标，达到了预期的目的。该项目在对京郊蔬菜生产水、氮管理进行调查分析的基础上，系统地进行了肥料投入与环境效应的研究，掌握了京郊菜田养分动态变化特点；首次在国内引进并研究建立了N--EXPERT专家推荐系统和反馈调节体系； 研究提出了菜田水分平衡灌溉决策方法；以土壤Nmin值作为土壤营养诊断与氮肥推荐的指标，提出的减少氮肥损失的对策具有创新性；建立了氮素营养植株硝酸盐快速诊断技术及其指标体系，形成了一套露地菜田水、氮管理技术体系，对推动北京市的无公害蔬菜生产与农田生态环境的改善提供了有力的技术支撑。综合项目的各项技术成果，在菜田氮素和水分管理与环境效应研究方面取得较大突破，其中N--EXPERT专家推荐系统与水分平衡菜田节水灌溉决策制度的建立，在国内处于领先地位，在蔬菜多茬次栽培中的研究属国际先进水平。鉴定委员会一致同意通过鉴定。建议进一步对专家系统及相关参数进行验证，同时对保护地中的水、氮管理模式和有机肥氮素在土壤氮素供应中的作用进行研究。 |
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