西北旱区制种玉米生长与产量对土壤水氮的响应及模拟研究

发布时间：2017-12-29 01:30

本文关键词：西北旱区制种玉米生长与产量对土壤水氮的响应及模拟研究　出处：《中国农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：针对我国西北旱区水资源匮乏且农业水肥利用效率较低的问题,本研究以制种玉米为研究对象,采用田间试验和模型模拟相结合的方法,于2013-2015年在中国农业大学石羊河试验站开展了不同水氮处理试验,不同生育阶段亏水试验,并且收集了 2011-2015年制种玉米涡度相关通量观测数据及2012年不同生育期亏水试验数据。重点研究了制种玉米对不同水氮的响应机理及其数量关系。比较了 AquaCrop模型和SIMDualKc模型对蒸发蒸腾量的分离精度。得到了一套AquaCrop模型对于制种玉米产量预测的作物参数,并且改进了 AquaCrop模型。取得了五个方面的研究成果:(1)揭示了基于生物量的水分生产力(WPB-ET)和基于产量的水分生产力(WPY-ET)对不同水氮条件的响应差异。随着灌水量减少WPY-ET显著降低而WPB-ET保持稳定。WPY-ET和WPB-ET在低氮条件下都有减小的趋势。水分是决定产量和最终生物量的主要因子,施氮量是次要因子。65-70%田持的灌水下限和100-300 kgN ha-1的施氮量是西北旱区制种玉米较为合理的水氮管理措施。(2)分析了不同水氮处理对西北旱区覆膜制种玉米产量组成、生物量分配和收获指数的影响。降低灌溉水平会显著降低单株粒数,而减少施氮量影响相对较小。百粒重在不同水氮处理下相对稳定。降低灌溉水平使茎、叶分配系数显著增大,果穗分配系数显著减小,但是减少施氮量(从500到100 kgN ha-1)没有显著改变生物量在地上各器官之间的分配模式。收获指数在不同水氮条件下不是一个稳定的常数,对灌溉水平反应极敏感。(3)比较了 AquaCrop和SIMDualKc模型对西北旱区覆膜制种玉米ET分离的精度。在充分灌溉条件下,AquaCrop和SIMDualKc模型对日尺度蒸发蒸腾量(R2分别为0.849和0.852)和作物蒸腾(R2分别为0.853和0.898)模拟具有一定的精度。在水分亏缺条件下,AquaCrop模型对日尺度蒸发蒸腾量和作物蒸腾的模拟精度(R2分别为0.812和0.823)高于SIMDualKc模型(R2分别为0.641和0.728)。(4)评价了 AquaCrop模型对制种玉米生长过程及产量模拟的适用性。参数化后的AquaCrop模型总体上能够较好的模拟冠层覆盖度(CC)的变化,R2和NRMSE分别为0.818和19.3%。对所有处理生物量过程,模拟值与实测值之间R2和NRMSE分别为0.929和19.1%。当水分胁迫发生时模型整体上高估了最终生物量、产量和收获指数,并且随着水分胁迫程度的加剧,模型的误差增大。AquaCrop模型能够较好的反映土壤含水量的变化动态,R2和NRMSE分别为0.736和15.2%,但总体上有高估的趋势。(5)构建了基于新建立的全生育期非线性动态标准化水分生产力模型和不同阶段水分亏缺连乘收获指数模型的作物产量模拟模型。新建立的水分生产力模型计算的生物量NRMSE降低了6.5%。新建立的收获指数模型NRMSE降低了 7.7%。与原AquaCrop模型相比,改进后的产量模拟结果R2从0.496增加到0.747,NRMSE从26.2%降到13.6%。随着水分胁迫程度的加剧,改进后的AquaCrop模型误差要小于原AquaCrop模型。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S513

【参考文献】