温室滴灌条件下土壤属性空间变异及其对番茄产量和品质的影响研究

发布时间：2019-09-27 13:46

【摘要】：田间土壤属性指标、作物产量和品质指标的时空变异性普遍存在,了解土壤属性指标的时空变异特征及其对产量和品质的影响是实施精准农业的基础和前提。长期以来传统粗放式的田间管理,诸如盲目且往往过量施用水肥,导致农业生产效率和水肥资源利用效率低下,而且还对环境造成负面影响。随着现代农业科技的发展,精准农业是解决这些问题的主要的有效方法之一。因此,正确、全面地认识温室内土壤属性指标的时空变异性及其对作物生长、产量和品质的影响,对于实施精准农业具有重要的现实意义和科学价值。本文选取日光温室膜下滴灌番茄为研究对象,于2012～2013年在中国农业大学石羊河流域农业与生态节水试验站温室内进行。两年试验分别选取22和48个实验点,测定生育期内0～100 cm土壤含水率、氮素含量和土壤物理属性指标,以及番茄生长、产量和品质指标,系统分析了温室内土壤属性指标和作物耗水量的时空变异规律以及番茄生长、产量和品质指标的空间变异性,研究了土壤属性指标和耗水量对产量和品质指标的影响。取得了如下主要成果：(1)0～100 cm不同深度土壤含水率的变异系数为6.6%-37.8%,相同深度土壤含水率的变异系数在生育期内逐渐增加；土壤含水率的变异系数随其平均值的增加而减小,并呈指数函数关系。土壤含水率具有良好的空间结构,其空间变异主要是由空间结构引起的,大部分土壤含水率的变程在10m以下。不同深度土壤硝态氮含量的变异系数为10.6%-62.5%,硝态氮含量空间变异性是由随机变异和结构性变异共同作用的,大部分土壤硝态氮含量的变程在30 m左右。土壤铵态氮含量的变异系数为6.5%-27.4%,大部分变量的变程在20 m左右。(2)两年试验生育期内,番茄株高和SPAD值的变异系数为2.7%-10.8%,LAI的变异系数为6.1%-18.4%,株高和LAI的变异系数在生育期内逐渐减小。生长指标具有较好的空间结构,其变程在生育期内表现不一。番茄各个生育阶段和全生育期耗水量的变异系数为7.8%-21.7%,且随生育期进行而增加。耗水量具有良好的空间结构,表现出强烈空间相关性,结构变异占总变异的比例超过80%,变程为4.2～29.6 m。(3)番茄产量及其相关指标的变异系数为2.8%-22.5%,品质指标的变异系数变化范围为0.5%-33.3%,大部分产量和品质指标属于弱变异性。产量和品质指标均具有较好的空间结构,不同指标的变程差异较大。产量和品质指标与大部分根区土壤属性指标和耗水量存在显著相关关系。(4)构建了以表层土壤属性指标和作物耗水量为自变量、产量和品质指标为因变量的多元回归模型,所选表层土壤属性指标可以分别解释35%-80%(平均值为58%)产量及其相关指标和3%-67%(平均值为38%)品质指标的空间变异,考虑阶段日均耗水量后,这些比例可分别提高至38%-92%和4%-80%。考虑阶段耗水量的PCSR模型具有更高的模拟精度。(5)优化后的PLS回归模型具有更好的稳定性,所选根区土壤属性指标可以解释35%-92%主要产量和品质指标的空间变异,不同土壤属性类别对产量和品质指标影响的贡献率差异较大。土壤属性指标对产量和品质指标的贡献率总体表现出随土壤深度减小,随生育阶段增加的趋势。生育阶段前期土壤铵态氮含量对产量和品质的影响最大。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S626;S641.2

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