合理的蔬菜养分管理是以作物的生长和氮素吸收规律为中心,保证作物生长必要的根层土壤氮素残留水平,考虑播种前土壤中已有的无机氮水平、作物生长期间来自环境的氮素贡献及保证作物生长必要的土壤残留氮素等来源,通过平衡土壤—蔬菜体系氮素的输入输出过程来实现的。将这些过程通过模型进行模拟,建立应用于集约化蔬菜生产的氮素管理系统,并且在京郊通州地区进行了田间试验以验证和优化参数。研究结果表明: 尽管蔬菜作物的种类繁多,生长过程和氮素吸收规律差异很大,但是都可以用Richards方程进行很好的模拟和预测。田间试验的结果表明,对不同种类和不同收获方式的蔬菜产量和氮素吸收的预测值和实测值之间的相关关系显著;季节性差异是蔬菜生长模拟和预测中要解决的重要问题,因此引入季节调整参数对Richards方程进行修正,结果表明,以秋季栽培为标准生长季节,设定其季节参数为1,在其它生长参数一致的情况下,通过调整目标产量和季节参数能够较好地对春季菠菜产量和氮素吸收模拟预测。利用修正后的Richards方程对不同栽培管理条件和不同生育期的蔬菜产量进行模拟,各试验的预测值与实测值之间的相关关系均达到了显著性水平。 N_min Buffer值是指保证作物正常生长土壤中必要存留的N_min数量,各种蔬菜作物的N_min Buffer值是由作物本身的养分吸收特性所决定的。不同梯度的氮素田间试验结果表明,不同作物之间N_min Buffer值差异较大,大白菜,花椰菜和胡萝卜的N_min Buffer值分别为41,55和62kg/ha N,而秋季栽培的菠菜在山东莱阳和京郊地区N_min Buffer值差异不大。不同年份栽培的秋季菠菜N_minBuffer值差异也不大,都在37-44 kg/ha N;但是季节性差异引起的菠菜N_min Buffer值差异较大,春季菠菜需要的N_min Buffer值为56 kg/ha N,比秋季菠菜提高了30%。 土壤矿化氮素是蔬菜生长过程中的重要氮素来源。影响田间土壤氮素矿化的因素很多,不同条件下的土壤氮素矿化数量变异很大,从-444到193 kg/ha;维持合理氮素供应水平下,京郊菜田土壤的平均日矿化水平大约在1.34 kg/ha·day N左右。 灌溉是影响集约化蔬菜生产中氮素管理至关重要的因素,不同灌溉方式的菠菜试验结果表明,尽管畦灌处理的菠菜比喷灌处理多消耗30%以上的水分,但其产量和氮素吸收都比相同施氮水平的喷灌处理低;畦灌处理和喷灌处理的菠菜N_min Buffer值相近,但是由于畦灌处理的根层氮素损失比喷灌处理大,大约需要增加60 kg/ha的氮素,产量才能达到和喷灌处理相同的水平。通州的试验结果表明,灌溉方式相同的情况下,系统的推荐在番茄、甜椒、生菜和萝卜上取得了很好的效果。 在上述研究的基础上建立了推荐系统各个模块的参数数据库,将各个模块组合,结合地理信息系统的空间数据管理功能对地块的土壤养分等信息进行管理,在Visual Basic环境下利用Mapobjects组件开发了基于GIS的集约化菜田土壤氮素管理系统,能够对土壤氮素动态预测以及氦素施用推荐等提供有力的信息决策支持。