【摘要】：水分是作物生理活動及物質(zhì)運輸?shù)幕A,是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關鍵因子之一。作物能夠正常生長的關鍵在于根系能從土壤中吸收水分以彌補蒸騰失水損失,當蒸騰超過水分吸收時,作物發(fā)生水分脅迫。作物生長模型模擬田間試驗,可在某些方面發(fā)揮重要作用。而作物生長模型對水分脅迫條件下作物生長發(fā)育的準確模擬,有助于將模型更好地應用于干旱半干旱地區(qū)。針對現(xiàn)有模型對水分脅迫條件下作物生長的模擬精度較低的問題,根區(qū)水質(zhì)模型(Root Zone Water Quality Model2,RZWQM2)在原有水分脅迫指標的基礎上,提出了兩種新的水分脅迫指標。本研究用這三種水分脅迫指標分別模擬在陜西楊凌遮雨棚下開展的冬小麥分段受旱試驗(2012-2014),并對這三種指標的模擬效果進行評價。此外,葉片是光合作用的載體,對作物干物質(zhì)積累及產(chǎn)量有顯著影響。葉面積的低估可能是造成水分脅迫條件下作物生物量、產(chǎn)量偏低的原因之一。因此,本研究利用陜西楊凌遮雨棚下開展的冬小麥玻璃土柱(2014-2016)和田間試驗(2012-2014)數(shù)據(jù),建立水分脅迫條件下冬小麥葉面積伸展的動態(tài)模擬模型。研究中以四基點溫度(基準溫度、較低最適溫度、較高最適溫度、上限溫度)建立溫度響應函數(shù),以相對有效含水率為水分脅迫指標,分別建立描述土壤水分脅迫對葉片伸展和衰老過程影響的水分脅迫響應函數(shù)。然后,用建立的溫度響應函數(shù)和水分脅迫響應函數(shù)修正Logistic函數(shù)的一階導數(shù),以模擬葉面積的逐日增加、衰減速率。利用2014-2015年的玻璃土柱試驗數(shù)據(jù)對所建立的模型進行參數(shù)率定、2015-2016年的玻璃土柱試驗數(shù)據(jù)對校正后的模型進行驗證,最后用2012-2014共2 a的大田試驗數(shù)據(jù)對模型進行驗證并與CERES-Wheat模擬的葉面積指數(shù)(leaf area index,LAI)進行比較。本研究主要取得以下研究成果:(1)經(jīng)校正和驗證后,RZWQM2模型可以很好地模擬充分供水條件下冬小麥的生長發(fā)育過程。但三種水分脅迫指標對冬小麥生物量和籽粒產(chǎn)量的模擬精度仍偏低,主要表現(xiàn)為低水處理的模擬精度低于高水處理,前期受旱處理的模擬精度低于后期受旱處理。因此RZWQM2模型對前期受旱和嚴重受旱條件下的冬小麥生長過程的模擬還需進一步改進。(2)三種水分脅迫指標相比,水分脅迫指標2(water stress index2,WSI2)對冬小麥各受旱處理的模擬效果相對較好,突出表現(xiàn)為提高了冬小麥越冬期和返青期受旱條件下生物量、產(chǎn)量的模擬精度。如需利用現(xiàn)有模型對水分脅迫條件下冬小麥生長發(fā)育過程進行模擬,建議選用的水分脅迫指標為WSI2。(3)新建立的冬小麥葉面積模型,以相對有效含水率A_w為0.2和0.7作為土壤水分脅迫影響冬小麥葉片衰老、伸展速率減小、伸展速率不變的閾值。經(jīng)兩年玻璃土柱試驗和兩年大田試驗驗證,該模型對水分脅迫條件下冬小麥葉面積增長和衰減動態(tài)變化的模擬較為準確。(4)利用兩年大田試驗數(shù)據(jù),比較新建立的冬小麥葉面積模型與CERES-Wheat模型模擬的LAI,發(fā)現(xiàn)新模型能更準確地模擬土壤水分脅迫條件下冬小麥LAI增長和衰減的動態(tài)變化。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S512.11

【參考文獻】

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本文編號：2623465