黄土塬区麦田降水生产潜力研究

黄土塬区麦田降水生产潜力研究

论文摘要

养分和水分一直是制约旱地农业生产,特别是黄土塬区雨养农业生产力提高的两大关键性因子,所以对水肥因子之间的相互关系以及它们如何影响作物生长及产量进行研究,对于旱作地区农业生产力的提高具有重要意义。本研究基于黄土塬区农田特点,对该区农田蒸散特征和不同施肥试验下的作物生产状况等进行了研究,并结合DSSAT模型等方法对不同水肥条件下的作物生长、水分利用及生产潜力状况进行了模拟,主要结论如下:1.分析表明,冬小麦全生育期日均蒸散量大小顺序依次为:抽穗期﹥拔节期﹥灌浆期﹥返青期﹥成熟期﹥越冬期,抽穗期和拔节期的农田蒸散量分别为5.69mm和4.52mm,灌浆期后受水分亏缺的影响,日均蒸散迅速下降到2.10mm/d。月蒸散量以4-6月相对较高,共399.78mm,分别占越冬期后总蒸散量的32.60%、24.42%、16.38%,为全生育期的“高蒸散期”。2.通过田间定位试验对不同降水年型下氮磷配施对冬小麦产量形成及水分利用的影响进行研究表明:1)不同试验条件下,与对照(CK)相比,高氮高磷处理的产量及水分利用效率均较高,平水年和干旱年的产量分别较对照增加68.37%和62.95%;水分利用效率分别较对照增加36.72%和31.21%; 2)不同降水年型下,氮磷配施处理对叶重、秸秆重、籽粒重和千粒重的影响基本呈现高氮处理>低氮处理>对照的趋势,对籽粒产量和水分利用效率而言,5种处理由高到低的顺序为高氮高磷>高氮低磷>低氮低磷>低氮高磷>对照。3.利用潜力概算模型对长武试区冬小麦生产潜力进行概算,结果表明:试区冬小麦连续20年光温生产潜力值年际间波动幅度较小,介于6978.90kg/hm2-8999.08kg/hm2之间,相对变率为7.00%;20年逐年降水生产潜力值低于对应年份光温生产潜力284.23kg/hm2-1911.43kg/hm2,相对变率为8.91%。平水年光温及降水生产潜力值较干旱年潜力值分别高112.42kg/hm2和1724.99kg/hm2。冬小麦水分满足系数Wdm在平水年及干旱年型下分别为0. 91和0. 74。由于平水年型下降水量相对较大,作物供水量基本可满足作物所需水量,其水分亏缺率较小,为2.46%,产量减低率也较低为9.35%;而干旱年型下,由于降水量明显减少,水分亏缺率较高为7.29%,直接导致产量的大幅度降低,其当年产量减低率达到25.60%。4.利用DSSAT模型对冬小麦生长、土壤水分动态及其生产潜力进行了模拟研究,结果表明DSSAT模型对黄土塬区小麦生物产量、水分利用及生产潜力有较好的模拟效果。不同处理下生物量及LAI的模拟值与实测值结果基本吻合,三种N处理下LAI的RMSE分别为0.56、0.59和0.65;生物量RMSE值分别为1291.57、1681.64和1809.36,模拟值与实测值吻合度较高。不同N肥处理下不同土层深度土壤含水量模拟值与实测值之间差异较小,模拟相对误差介于0.0037-0.0051cm3/cm3,吻合度较高。对24年冬小麦生产潜力模拟值、概算值与实测值进行对比研究指出,概算结果普遍偏高,在描述作物生产潜力上效果较差,DSSAT模型相对潜力概算模型计算结果表现出较好的模拟效果,与实测高产值更为接近。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 研究背景、目的和意义
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 研究目的和意义
  • 第二章 国内外研究进展
  • 2.1 农田蒸散量研究进展
  • 2.2 降水及肥料配施对产量和水分利用的影响
  • 2.3 作物生产潜力研究进展
  • 2.4 作物模型及DSSAT 模型的应用现状及进展
  • 第三章 研究内容与方法
  • 3.1 研究区域概况
  • 3.2 研究内容
  • 3.2.1 冬小麦蒸散特征研究
  • 3.2.2 不同降水年型氮磷配施对冬小麦产量形成及水量平衡的影响
  • 3.2.3 黄土塬区作物降水生产潜力概算
  • 3.2.4 冬小麦生产潜力的模拟研究
  • 3.3 研究方法
  • 3.3.1 冬小麦不同降水年型氮磷配施试验
  • 3.3.2 蒸渗仪
  • 3.3.3 作物生产潜力计算
  • 3.3.4 测定项目
  • 3.4 技术路线
  • 第四章 黄土塬区农田蒸散特征研究
  • 4.1 黄土塬区冬小麦蒸散量季节变化特征
  • 4.1.1 黄土塬区冬小麦不同生育期的蒸散特征
  • 4.1.2 冬小麦逐月蒸散特征
  • 4.2 黄土塬区冬小麦全生育期日蒸散特征
  • 4.2.1 冬小麦逐日蒸散特征
  • 4.2.2 冬小麦逐时蒸散特征
  • 4.3 小结
  • 第五章 不同降水年型氮磷配施对冬小麦产量形成及水量平衡的影响
  • 5.1 降水年型的确定及研究方法
  • 5.1.1 小麦降水年型划分
  • 5.1.2 数据处理
  • 5.2 不同年型下冬小麦的产量比较
  • 5.2.1 不同施肥对冬小麦干物质分配及千粒重的影响
  • 5.2.2 不同降水年型及氮磷配比条件下籽粒产量、增产率和肥料贡献率
  • 5.3 不同降水年型氮磷配施比对冬小麦农田水分平衡和利用的影响
  • 5.3.1 不同年型下氮磷配比对冬小麦农田水量平衡的影响
  • 5.3.2 不同降水年型氮磷配比对冬小麦水分利用效率的影响
  • 5.4 小结
  • 第六章 黄土塬区作物降水生产潜力概算
  • 6.1 黄土塬区连续20 年农田降水生产潜力概算
  • 6.1.1 试区20a 时间序列下光合、光温及降水生产潜力动态变化特征
  • 6.1.2 冬小麦全生育期降水量和降水生产潜力动态变化指标
  • 6.1.3 连续20 年试区冬小麦缺水产量减低率状况
  • 6.2 不同降水年型下光温及降水生产潜力研究
  • 6.2.1 不同降水年型下冬小麦产量潜力
  • 6.2.2 不同降水年型下作物水分条件及产量反应
  • 6.3 小结
  • 第七章 基于DSSAT 的作物生产潜力模拟研究
  • 7.1 DSSAT4.0 模型简介
  • 7.2 DSSAT4.0 模型数据库组建
  • 7.2.1 气象数据
  • 7.2.2 土壤数据
  • 7.2.3 作物品种参数资料及田间管理数据
  • 7.3 冬小麦生长及土壤水分利用模拟
  • 7.3.1 不同施肥处理下冬小麦的生长动态模拟
  • 7.3.2 不同施肥处理下土壤水分利用动态变化
  • 7.4 黄土塬区冬小麦生产潜力模拟研究
  • 7.5 小结
  • 第八章 结论
  • 8.1 黄土塬区农田蒸散变化特征
  • 8.2 不同降水年型下N、P 肥对冬小麦产量及水分状况的影响
  • 8.3 黄土塬区冬小麦生产潜力概算研究
  • 8.4 基于DSSAT 的作物生产潜力模拟研究
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介
  • 相关论文文献

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