基于gis棉田土壤氮素空间变异特性及施肥管理研究

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1、分类号：密级：公开学号：2010107062单位代码：10759石河子大学硕士学位论文基于GIS棉田土壤氮素空间变异特性及施肥管理研究学位申请人郭蕾指导教师吕新教授申请学位门类级别农学硕士学科、专业名称作物栽培学与耕作学研究方向作物信息技术与精准农业所在学院农学院中国·新疆·石河子2013年5月StudyonCompetitiveMechanismandPhytocideoftheScirpusplaniculmisFr.SchmidtandCottonADissertationSubmitted

2、toShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofAgricultureByGuoLei(Cropcultivationandfarming)DissertationSupervisor:Prof.LvXinMay，2013石河子大学学位论文独创性声明及使用授权声明学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是在我导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论

3、文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明并表示谢意。研究生签名：时间：年月日使用授权声明本人完全了解石河子大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文在学校图书馆保存并允许被查阅。有权自行或许可他人将学位论文编入有关数据库提供检索服务。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。研究生签名：时间：年月日导师签名：时间：年月日中文摘要

4、土壤肥料残留是农业生产中存在的主要问题，造成了生态环境的破坏。由于受传统生产方式和不合理施肥习惯的影响，肥料通常是按照经验进行投入。这种方式使得施肥缺乏针对性、肥料利用率低、养分供给不平衡，而且易对水体、大气环境造成污染，也影响到棉花的优质高产。精确的掌握田间土壤特性的空间分布状况，确定合理的土壤养分管理单元，并以此调整相应的肥料投入量，是实现棉田土壤精准管理的基础。为了实现棉田土壤硝态氮的分区管理，研究分区管理对棉花干物质积累量、植株氮素吸收、棉花产量及土壤中硝态氮残留的影响，本研究通过分区施肥

5、管理与大田常规管理的对比研究，证实分区施肥管理能够增加棉花干物质积累量、植株全氮及棉花产量。并通过对棉田土壤硝态氮的测定证实分区施肥管理能减少土壤中硝态氮的含量。本研究主要从以下四个方面对分区施肥管理的效果进行验证性研究：（1）基于模糊聚类的农田精确管理分区研究在充分了解研究区土壤养分时空变异特征及确定研究区农田管理分区适宜尺度的基础上，应用模糊c-均值聚类算法对农八师总场棉田进行精确田间管理分区的划分研究。该研究以影响棉花产量的土壤属性限制因子为数据源，以棉田产量数据为外部变量，综合运用FPI和

6、基于外部变量的多元回归方法来确定适宜的分区数及模糊指数，同时利用混乱度指数(CI)表征样点模糊隶属关系的不确定性复杂程度。结果表明，研究区可划分为4个管理分区，各管理分区土壤属性的变异系数均较分区前全研究区有所减小，分区间各土壤属性差异显著，同时全研究区的混乱度指数较低，不同模糊类别交叠程度小，地理空间上土壤的隶属关系相对明确。说明在研究区内模糊分类的输出结果符合管理分区的定义，分区结果可以作为分区管理施肥的基础。（2）分区施肥棉花各生长阶段土壤硝态氮含量与分区前对比研究试验区土壤硝态氮含量在棉花

7、5个生长阶段均小于对照区，且呈现显著差异，说明分区管理施肥条件下的土壤硝态氮含量较常规管理较小；通过对棉花盛铃阶段土壤硝态氮含量的对比可知，分区管理施肥棉花盛铃阶段土壤硝态氮含量较大田常规管理较小，由此可知，分区管理有利于减小棉田土壤硝态氮残留。（3）不同施肥管理模式对棉花各生长阶段干物质积累量及植株全氮含量的影响研究在棉花五个生长阶段，分区施肥管理的棉花干物质积累量均高于常规管理施肥，其中分区施肥管理现蕾、初花、盛花、初铃和盛铃阶段棉花干物质积累量均比常规施肥管理高31.88%、30.07%、3

8、4.38%、29.56%和24.52%，并且分区管理与大田常规管理棉花干物质积累量差异显著。单株总的干物质积累量曲线趋势较一致。棉花干物质积累一直为增长趋势，在棉花盛铃阶段增长趋势最大。棉花植株氮素吸收量变化趋势与干物质积累相似，从棉花现蕾到盛铃阶段，棉株体内氮素氮素吸收量逐渐增加，最大积累量出现在盛铃阶段。分区施肥管理下棉花植株氮素吸收量较大田常规管理均有增加，最大增加幅度为32.42%。通过方差分析，棉花各生长阶段分区管理与常规管理棉花植株氮素吸I收量均存在显著差异。（4）不同