施氮水平对太湖稻作区水稻生长及产量的影响开题报告

1.选题的目的和意义

水稻是我国重要的粮食作物,氮素是水稻生长不可缺少的营养元素,氮肥增产效应最为明显且意义重大。我国自20世纪70年代末以来,随着经济的快速发展,农田氮素的投入量节节攀升,在经济发达的太湖地区更为严重。

苏南太湖稻作区是我国粮食的高产稳产地区之一,长期以来氮肥用量一直保持在较高水平,化肥过量施用带来的肥效降低以及对浅层地下水硝酸盐污染和地表水富营养化的影响,导致一系列的生态、经济和社会问题^[1]。研究施氮水平与水稻生长及产量的关系，具有重要的现实意义。

2.国内外研究现状

2001年FAO提供的资料表明，1995－1997年我国水稻种植面积年均为31.7*10⁶ha，占世界水稻种植面积的20 ％，而中国水稻氮肥施用量占全球水稻氮肥总用量的37 ％，表明我国水稻氮肥施用量大，氮素利用率低，损失较严重。因而限定氮肥适宜用量、减少氮素损失、提供氮素利用率、减少经济损失和保护环境显得尤为重要。

中国是一个人口大国，粮食供应至关重要，作为我国主要粮食作物的水稻总产量占全国粮食总产量的一半，而且氮肥对于水稻的生产是比较重要的，所以相关的研究是比较多的，综合起来主要是对水稻氮肥的施用量及使用率现状等问题进行了论述。

2.1水稻氮肥使用及利用率现状

2.1.1氮肥的施用量大

氮素对水稻的生长生产影响仅次于水，为了片面追求水稻产量，稻农往往施用过量的氮肥。据统计，目前我国氮肥用量占全球氮肥用量的30%，成为了世界第一大消费国，1961-1999年，我国氮肥用量增加了43.8倍^[2]。

2.1.2氮肥的利益率低

目前我国灌溉稻田施氮肥后，因各种损失导致氮肥利用率相对偏低。热带稻田氮肥吸收利用率一般为30%-50%，朱兆良^[3]报道，中国稻田碳铵肥料中氮素的吸收利用率低于30 ％，尿素中的氮素吸收利用率为30 ％－40 ％。另有资料表明，中国稻田氮肥吸收利用率为30 %-35%^[4]。而江苏省水稻的氮肥利用率低于全国平均水平，只有19.9 ％，原因是稻农氮肥施用量过高^[5]。

2.1.3氮肥用量对水稻产量的影响

不同氮肥用量水平对水稻产量的影响达极显著水平，氮肥用量与产量呈抛物线关系，即水稻产量在一定的氮肥用量范围内，随着氮肥用量的增加而增加，当达到顶点后，随氮肥施用量的增加，水稻产量下降。地力高低影响着水稻产量水平和氮肥用量水平，随着地力的下降最高产量降低。施氮肥对提高水稻产量是最重要的；但当氮施用量232.50 kg/hm²时产量随其增加反而减少^[6]，说明过量施用氮肥，会造成水稻总茎蘖数过多，个体生长不足，无效分蘖多，积累的干物质过多地被生长所消耗，中后期早衰，影响产量和品质。

一般高地力土壤能提供较多的氮素供水稻生长，高地力获得高产所需的氮肥用量低于低地力获得高产时的氮肥用量。产量越高，从土壤中带走的氮素也就越多。随着地力的降低，要获得高产，其氮肥施用量不断增加。因此在水稻生产上用40%作为现阶段优质高产高效的氮肥当季利用率临界指标是有依据的、合理可行的^[7]。

3.应用前景

以现代信息技术为依托的精确农业是未来世界农业的发展方向和必然选择。

精确农业(Precision Farming或Precision Agri-culture)更确切地说应是精确农作,是一种基于农田小区环境的差异性,定时、定位、定量地实施投入的农业生产管理技术,以达到最少量的生产投入,最大化的生产效益,包括最高产量、最优质量、最小污染的目的。从广义上说,精确农业不仅适用于种植业,也适用于集约养殖、产品加工、设施园艺以及农业系统的经营管理等方面,是信息技术和人工智能高新技术在大农业中的应用^[8]。

20世纪70年代末起始于发达国家，90年代开始进入快速发展的阶段。该实验运用现代信息技术对稻施氮进行模拟，建立模拟模型，对氮肥的施用、吸收、分配、干物质形成及土壤氮供给等过程进行了详细描述，并结合数值优化方法对施氮量、施用时间优化模拟，为水稻的氮肥管理提供服务。

据有关国外报道，精确农业变量施肥技术将会使目前化肥和农药的施用量减少 50％甚至更多。1994 年明尼苏达州汉斯卡农场，明尼苏达大学按照传统的测土推荐施肥推荐的施氮量为每英亩 130 磅氮素，而按照精确农业变量施肥技术实际施氮量变幅在 0～180 磅/英亩，平均仅为 89 磅/英亩。采用精确农业变量施肥技术，节省了约 1/3 的氮肥，同时提高了产量，每英亩的甜菜收入从 599 美元增加到 744美元。扎卡比森甜菜农场以前采用传统施肥技术，甜菜的推荐施氮量是170 磅/英亩，

采用精确农业的推荐施氮量减少到 120 磅/英亩，但甜菜的含糖量每吨平均增加了 55 磅糖^[9]。实施精确农业可使小麦、玉米增产 15％以上，肥料、农药用量减少 10～20％，同时，保护了环境。总之施肥与农业产量、产品品质、食品和环境污染等问题密切相关。精确施肥的理论和技术将是解决这一问题的有效途径。不但可以提高化肥资源利用率和施肥经济效益，同时减少肥料的浪费以及多余肥料对环境的不良影响，实现资源与环境的协调发展^[10]。

4.主要参考文献

[1]林忠成,叶世超,戴其根,陈京都,赵小华,邱荣生,许露生,张洪程,霍中洋,许轲,魏海燕. 太湖流域不同施氮水平对水稻产量和土壤氮素的影响[J]. 江苏农业科学,2009,06:386-389.

[2] FAO. Statistical databases, Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations. 2001: http: // www. fao. Org

[3] 朱兆良. 我国土壤供氯和化肥氮去向研究的进展[J]. 土壤, 1985, 17(1)：2－9

[4] 李庆逵. 中国农业持续发展中的肥料问题[M]. 江西: 江西科学技术出版社, 1997.

[5] 李荣刚. 高产表田氟素肥教与调控途径一以江苏太湖地区稻麦两熟农区为例推及全省[D]. 北京：中国农业大学博士学位论文, 2000.

[6] Drenth,H.. ten Berge, H.F.M., Riethoven,J.J.M. ORYZA simulation modules for potential and nitrogen limited rice production.SARP research proceedings,1994. AB-DLO,TPE-WAU, Wageningen, IRRI, Los Banos

[7] 吴林妃.浙江省化肥和农药污染状况分析.迈向21世纪的土壤科学.北京：中国环境科学出版社，1999: 242245

[8]陈宏金,马广,梅淑芳. 精确农业的支持技术及应用进展[J]. 农业与技术,2005,05:57-59 64.

[9]张勇智. 精确农业变量施肥精度研究[D].吉林大学,2004.

[10]陈宏金,马广,梅淑芳. 精确农业的支持技术及应用进展[J]. 农业与技术,2005,05:57-59 64.

1、研究方法

本实验采用大田分区试验的方法，研究水稻的生长和产量，并通过控制施氮肥肥量这一单变量，初步探索稻田中水稻的生长发育情况、产量与施氮量之间的关系，包括水稻株高、分蘖动态等生长特性和产量、产量构成因素等。

3、实验方案

试验设于2013年5月至11月在苏州吴江试验田进行，前茬为冬小麦，设两个品种和不同氮肥处理，试验采用随机区组设计，共设11个处理，3次重复，计33个小区。氮肥基追比为4：6。另外钾肥和磷肥作基肥一次性施入。株行距为15cm25cm，小区面积为27m²，小区之间以埂相隔，埂上覆膜，独立排灌。5月18日播种，6月20日移栽。其它管理同常规高产田。

3.1田间取样与测试

3.1.1株高：在关键生育期（分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗开花期、灌浆期、成熟期）每小区取样4穴，分别测量株高，取平均值。

3.1.2 分蘖数：在分蘖期、拔节期、孕穗期每小区取样4穴，分别记录有效分蘖数。

3.1.3生物量：在关键生育期（分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗开花期、灌浆期、成熟期）每小区取样4穴，将水稻样品按器官分类（叶片、茎杆（包括叶鞘）、穗），放入恒温干燥箱内烘干，第一小时温度控制在105℃杀青，以后维持在70～80℃，烘干至恒重。

地上生物量 = 叶重 茎重 穗重

3.1.4 水稻产量：在成熟期，每小区取2穴，分别记录总粒数、有效粒数，计算千粒重。

3.2室内工作

3.2.1 氮含量测定

3.2.2氮素分布、氮含量变化分析

4可行性分析

南京农业大学强势学科作物栽培学与耕作学的研究为我们的项目奠定了基础；

指导老师的指导和研究生师兄师姐们的帮助下，肯定能完成相关的研究；

实验室软硬件条件可以保证试验的顺利完成。