本发明专利技术公开了一种预测稻田化肥尿素氮多维通量迁移转化的模型，它主要考虑肥料氮的去向平衡问题，侧重对水环境的影响，突出肥料氮向地表水和地下水的迁移。模型由水平衡模块和氮平衡模块耦合而成。氮平衡模块包括尿素水解、氨挥发、硝化、反硝化、固定、矿化、吸收等氮素转化过程，水平衡模块包括下渗淋溶、侧渗、径流（含排水）过程，本发明专利技术能用少量参数却能综合模拟氮素在水田中转化迁移及对水环境影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业面源污染控制环保领域，尤其涉及一种预测稻田化肥尿素氮多维 通量迁移转化的模型。
技术介绍
农业活动是地表水和地下水氮素污染的一个重要人为源。预测氮素流失量是控制 水污染和制定农业管理指导手册的必要前提。在农作物中，水稻是氮肥的主要消费者，并以 消费尿素氮为主，由于水稻长期淹水，尿素氮施入田面水后迅速水解，使得水稻田整个生长 季都存在流失的风险。对氮素流失的定量预测相当复杂，需要综合考虑氮素在淹水稻田中 的各种转化效应和流失途径以及两者之间的相互作用关系，进行模型化研究。数学和计算机模拟技术的发展为农田氮素流失评估研究提供了广泛的空间，但是 模型建立的合理性和适用性一直是困扰农田氮素流失研究者的一个难题。早期有许多经典 的数学模型模拟氮素在农田中的行为，但是模型中参数的率定都是在特定农田条件下根据 少量的数据得到的，对于不同条件下参数是否依然适用成为建模的争论点之一。从农田氮素模型发展及应用概况可以得知，水田氮素流失模型的构建必须考虑以 下几个关键点1)模型参数选取必须具有合理性，以符合水田氮素转化的特点；2)模型需 要综合考虑氮素流失的全部过程和途径，尽量明细氮素流失的分配；幻模型需要充分利用 现有的或易获取的田间数据进行建模及验证；4)模型的建立必须既简单又综合，以增强其 实用性。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种预测稻田化肥尿素氮多维通量迁 移转化的模型方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种预测稻田化肥尿素氮多维通量 迁移转化的模型，它主要分为三部分，即数据输入部分、水肥平衡模块部分以及氮流失通量 计算部分。其中，数据输入部分包括了气象数据、作物类型、土壤性质以及水肥情况等，水肥 平衡模块部分包括水平衡模块和氮平衡模块，水平衡模块包括了地表径流、下渗淋溶、侧渗 淋溶、人为排水和蒸腾量，氮平衡模块包括了尿素水解作用、氨挥发作用、下渗作用、侧渗作 用以及径流作用等，氮流失通量计算部分则根据水氮耦合平衡的原理将上述两部分进行 综合，从而计算各个途径中的氮损失通量。本专利技术的有益效果是，本专利以氮素一级动力学转化理论和水氮耦合平衡理论为 基础，构建尿素氮施入稻田后的过程模型，主要氮素转化过程包括尿素水解、氨挥发、硝化、 反硝化、固定、矿化、吸收等，流失途径包括下渗淋溶、侧渗、径流(含排水)，本专利技术能用少 量参数却能综合模拟氮素在水田中转化迁移及对水环境影响。附图说明图1是该模型的主要结构示意图；图2是该水氮耦合平衡模型中氮素主要转化过程图。具体实施例方式本专利技术针对近沟渠稻田氮素流失通量的估算问题，开发了基于一级动力学反应规 律和水氮耦合平衡的氮素迁移模型，综合考虑了尿素氮施入稻田后的各个转化过程和流失 过程，特别是近沟渠稻田氮素的水平侧渗过程，采用田间长期观测值与模拟值的比较进行 模型参数的校准与验证。此模型是一个既简单又综合的工具模型，可以用来描述尿素氮施入稻田后的迁移 转化行为，有效的评估不同施肥量、不同施肥时间与次数对稻田氮转化过程的影响，为稻田 水肥管理优化措施的制定提供了科学依据。该模型的构建及组成内容如下(1)模型主要结构该模型的主要结构分为三部分，即数据输入部分、水肥平衡模块部分以及氮流失 通量计算部分(图1)。其中，数据输入部分包括了气象数据、作物类型、土壤性质以及水肥 情况等，水肥平衡模块部分包括水平衡模块和氮平衡模块，水平衡模块包括了地表径流、下 渗淋溶、侧渗淋溶、人为排水和蒸腾量，氮平衡模块包括了尿素水解作用、氨挥发作用、下渗 作用、侧渗作用以及径流作用等，氮流失通量计算部分则根据水氮耦合平衡的原理将上述 两部分进行综合，从而计算各个途径中的氮损失通量。其中，(2)水平衡模块部分稻田水平衡可以用下述公式表示FD = R+IR-ET-VL-LS-AD-SR其中，FD表示田面水深度，R表示降雨量，IR表示灌水量，ET表示蒸腾量，VL表示 下渗淋溶量，LS表示侧渗淋溶，AD表示人为排水量，SR表示地表径流。以上各项单位采用 深度单位mm，时间步长为1天。(因稻田长期淹水，淹水水势大于土壤深层的毛细管作用， 所以平衡中未考虑毛细管力对地下水的提升作用。)1)地表径流SR稻田中地表径流属于蓄满产流，即只有降雨量超过田埂高度时才能产生地表径 流。因此，地表径流量可表示为SR = R-BH其中，BH表示不引起田面水通过田埂而产生溢流的最大水深。2)下渗淋溶VL稻田下渗淋溶一般指土壤水垂直运移出水稻根层的过程，下渗量的大小主要取决 于土壤饱和导水率(与土壤质地和结构相关)和田面淹水的深度。下渗量一般用达西定律 进行计算VL = -ksl，dz其中，ksl表示土壤垂直饱和导水率，可以根据前期田间多点试验结果计算得到，表示土壤垂直方向上的水势梯度。dz3)侧渗淋溶LS稻田长期淹水以及耕作层扰动，使得在耕作层底部形成了致密的犁底层，该层极 大地阻碍了土壤水的下渗运移，却增加了水平侧渗潜能。因此，在稻田边界透水性较好的状 况下，稻田侧渗水的量是比较可观的。理论上，侧渗量也可以用达西定律进行计算权利要求1.一种预测稻田化肥尿素氮多维通量迁移转化的模型，其特征在于，它主要分为三部 分，即数据输入部分、水肥平衡模块部分以及氮流失通量计算部分。其中，数据输入部分包 括了气象数据、作物类型、土壤性质以及水肥情况等，水肥平衡模块部分包括水平衡模块和 氮平衡模块，水平衡模块包括了地表径流、下渗淋溶、侧渗淋溶、人为排水和蒸腾量，氮平衡 模块包括了尿素水解作用、氨挥发作用、下渗作用、侧渗作用以及径流作用等，氮流失通量 计算部分则根据水氮耦合平衡的原理将上述两部分进行综合，从而计算各个途径中的氮损 失通量。2.根据权利要求1所述预测稻田化肥尿素氮多维通量迁移转化的模型，其特征在于， 所述水平衡模块部分中，稻田水平衡可以用下述公式表示FD = R+IR-ET-VL-LS-AD-SR其中，FD表示田面水深度，R表示降雨量，IR表示灌水量，ET表示蒸腾量，VL表示下渗 淋溶量，LS表示侧渗淋溶，AD表示人为排水量，SR表示地表径流。以上各项单位采用深度 单位mm，时间步长为1天。1)地表径流SR稻田中地表径流属于蓄满产流，即只有降雨量超过田埂高度时才能产生地表径流。因 此，地表径流量可表示为 SR = R-BH其中，BH表示不引起田面水通过田埂而产生溢流的最大水深。2)下渗淋溶VL稻田下渗淋溶一般指土壤水垂直运移出水稻根层的过程，下渗量的大小主要取决于土 壤饱和导水率(与土壤质地和结构相关)和田面淹水的深度。下渗量一般用达西定律进行 计算其中，ksl表示土壤垂直饱和导水率，可以根据前期田间多点试验结果计算得到，，表 示土壤垂直方向上的水势梯度。3)侧渗淋溶LS稻田长期淹水以及耕作层扰动，使得在耕作层底部形成了致密的犁底层，该层极大地 阻碍了土壤水的下渗运移，却增加了水平侧渗潜能。因此，在稻田边界透水性较好的状况 下，稻田侧渗水的量是比较可观的。理论上，侧渗量也可以用达西定律进行计算LS = -K2^ dy其中，ks2表示侧渗率，即土壤水平饱和导水率，受田面水深度和降雨量因素影响较大， 可以通过田间试验建立侧渗率与田面水深度和降雨量之间的统计关系；·表示土壤水平方向上的水势梯度本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种预测稻田化肥尿素氮多维通量迁移转化的模型，其特征在于，它主要分为三部分，即数据输入部分、水肥平衡模块部分以及氮流失通量计算部分。其中，数据输入部分包括了气象数据、作物类型、土壤性质以及水肥情况等，水肥平衡模块部分包括水平衡模块和氮平衡模块，水平衡模块包括了地表径流、下渗淋溶、侧渗淋溶、人为排水和蒸腾量，氮平衡模块包括了尿素水解作用、氨挥发作用、下渗作用、侧渗作用以及径流作用等，氮流失通量计算部分则根据水氮耦合平衡的原理将上述两部分进行综合，从而计算各个途径中的氮损失通量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁新强，聂泽宇，叶玉适，苏苗苗，陈英旭，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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