关中平原冬小麦—夏玉米轮作系统生长模拟及灌溉施肥制度优化研究

发布时间：2020-11-19 17:22

　　 关中平原区是我国重要粮食产区,该区粮食持续发展的技术需求迫切。水分和氮肥是农业生产的两个关键因子,为了实现稳健的节水节肥型灌溉施肥技术在该区的应用和示范。本研究以关中平原宝鸡峡灌区的武功地区为研究区,以该区普遍种植的冬小麦,夏玉米为研究对象,通过DSSAT模型(DSSAT—CERES—Wheat;DSSAT—CERES—Maize),研究分析了冬小麦,夏玉米播种以及灌溉施肥的最佳日期,同时探究了典型降水年(湿润年,一般年,干旱年)下,适合冬小麦、夏玉米使用的节水节肥型灌水施氮量,并根据该研究区生产实践中应用的灌水施氮量,初步估算了该区的最大节水节肥潜力。取得以下主要结果:(1)2015年10月~2017年10月,在关中平原武功地区,实施了不同灌水施氮水平对冬小麦-夏玉米生长和产量影响的试验研究,研究表明合理地提高灌水施氮量可增加冬小麦-夏玉米的最终产量、株高、叶面积指数、地上部生物量和生育期天数。(2)根据实测的相关数据,组建并校准验证了DSSAT模型,为后期模拟试验研究奠定了基础。通过对冬小麦-夏玉米最终籽粒产量等的实测值和模拟值的均方误差进行比较分析,证明了所建立的DSSAT模型与已校验的遗传参数具有较高可靠性。(3)在陕西关中河谷平原区冬小麦-夏玉米轮作系统中,适合冬小麦-夏玉米播种的最佳时期分别为10月和6月中旬;适合陕西渭河河谷平原区冬小麦-夏玉米灌溉施肥的最佳时期组合分别为WGJ(越冬期、返青期和拔节期)和JH(拔节期和抽穗期),在生产实践中,可按需选择灌溉施肥期。(4)利用该区1961年~2015年,近55年的降水资料,采用小波分析、气候倾向率和R/S分析法,分析研究了该区的降水特征,研究表明11、6、18a分别为该区年降水时间序列的三个主要周期。该地区年内、冬小麦季和夏玉米季降水量倾向率分别为-1.734、-8.775、8.074 mm/10a,变异系数分别为0.3、0.4、0.2。该地区夏玉米季降水量占全年降水量的比例很大,最大为79.97%。根据校验的DSSAT模型对适宜该研究区降水典型年冬小麦-夏玉米生产的节水节肥型灌水施氮量进行了初步模拟估算,并估算了该区最大的节水节肥潜力,结果表明节水节肥潜力很大。需要指出的是,虽然本研究基于田间试验和作物模型模拟,已初步获得适宜关中平原冬小麦-夏玉米轮作系统可使用的播种以及灌溉施肥的最佳日期和节水节肥型灌水施氮量,但受时间、条件和个人能力的限制,还存在一定的不足:影响冬小麦-夏玉米生育期的因素很多;模拟研究,都没有考虑病虫害、冻害和耕作方式等的影响,使作物模拟产量较大;作物品种间差异较小;对轮作的考虑是初步的;施氮量对模拟产量影响很小;故还需对这些方面的工作进行深入研究。
【学位单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S513;S512.11
【部分图文】：

图 1-1 技术路线图Figure 1-1 Research route（3）利用已率定的 DSSAT 模型，在该区 55 年的历史气象背景下，以冬小麦-大最终产量为评价标准，模拟确定适合该区冬小麦-夏玉米播种以及灌溉施肥期。（4）利用小波分析确定武功地区的年降水主周期，并分析该区冬小麦-夏玉米降水特征，还利用 Pearson—III 方法选出 1961～2017 年冬小麦季-夏玉米季的一般年和干旱年，用于确定冬小麦-夏玉米最适宜各代表年的节水节肥型灌水并估算了宝鸡峡灌区最大的节水节肥潜力。

关中平原冬小麦-夏玉米轮作系统生长模拟及灌溉施肥制度优化研究86 科学合理的灌水施氮量分别约为 1000m3/hm2和 187kg/hm2，最高产量约为kg/hm2。图 2-2 表明，小偃 22 产量对灌水量的响应关系为先增加后降低趋势，而与施氮水现单调增加关系；武农 986 产量对施氮水平的响应关系为先增加后降低趋势，而与水平呈现单调增加关系。由此看出，作物对灌水施氮水平的响应随作物品种而变化

第二章 不同灌水施氮水平对冬小麦-夏玉米生长和产量影响的试验研究 1夏玉米郑单 958 和秦龙 14 最终产量模拟值分别用式中 y3、y4表示，kg/hm2；x1为施，kg/hm2；x2为灌水量，m3/hm2。x1、x2的取值范围分别为[120,210]、[450,900]。在所设定的水肥施加约束范围内，根据回归模型并结合实际情况确定出郑单 958 合灌水施氮量分别是 828m3/hm2和 144kg/hm2，最高产量约为 8840kg/hm2；秦龙 14 合灌水施氮量分别是 690m3/hm2和 108kg/hm2，最高产量约为 7898kg/hm2。图 2-4 表明，郑单 958 最终产量随灌水施氮水平的变化均呈现先增大后减小趋势 14 最终产量随施氮水平呈先缓慢增加后急剧下降趋势，而受灌水水平影响明显。看出，不同夏玉米品种对灌水施氮量需求不同，导致不同夏玉米品种随灌水量和施平产生不同生长状况。研究表明，不同品种冬小麦和夏玉米对灌水施氮量需求程度存在较大差异，最佳灌施氮量亦不相同。由于该年度作物播种出现延迟，故关于最佳灌溉施肥制度的研究进一步精确化研究。
【参考文献】

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本文编号：2890255