【摘要】：水分是作物生理活動及物質(zhì)運輸?shù)幕A(chǔ),是農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因子之一。作物能夠正常生長的關(guān)鍵在于根系能從土壤中吸收水分以彌補蒸騰失水損失,當(dāng)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(zhǔn)確模擬,有助于將模型更好地應(yīng)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(biāo)的基礎(chǔ)上,提出了兩種新的水分脅迫指標(biāo)。本研究用這三種水分脅迫指標(biāo)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(biāo)的模擬效果進(jìn)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(zhǔn)溫度、較低最適溫度、較高最適溫度、上限溫度)建立溫度響應(yīng)函數(shù),以相對有效含水率為水分脅迫指標(biāo),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(yīng)函數(shù)。然后,用建立的溫度響應(yīng)函數(shù)和水分脅迫響應(yīng)函數(shù)修正Logistic函數(shù)的一階導(dǎo)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(jìn)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(jìn)行驗證,最后用2012-2014共2 a的大田試驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證并與CERES-Wheat模擬的葉面積指數(shù)(leaf area index,LAI)進(jìn)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(biāo)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(yán)重受旱條件下的冬小麥生長過程的模擬還需進(jìn)一步改進(jìn)。(2)三種水分脅迫指標(biāo)相比,水分脅迫指標(biāo)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(jìn)行模擬,建議選用的水分脅迫指標(biāo)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(zhǔn)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(zhǔn)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(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S512.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 周元剛;姚寧;馮浩;白江平;張體彬;何建強;;冬小麥葉片形狀系數(shù)的變異性[J];干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究;2017年05期

2 孟兆江;段愛旺;高陽;王曉森;申孝軍;常曉;;調(diào)虧灌溉對冬小麥氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收與利用的影響[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2016年12期

3 劉健;姚寧;吝海霞;周元剛;吳淑芳;馮浩;張體彬;白江平;何建強;;冬小麥物候期對土壤水分脅迫的響應(yīng)機制與模擬[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2016年21期

4 米娜;張玉書;蔡福;高莉莉;紀(jì)瑞鵬;于文穎;郭寧;;土壤干旱脅迫對作物影響的模擬研究進(jìn)展[J];生態(tài)學(xué)雜志;2016年09期

5 高林;楊貴軍;李紅軍;李振海;馮海寬;王磊;董錦繪;賀鵬;;基于無人機數(shù)碼影像的冬小麥葉面積指數(shù)探測研究[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2016年09期

6 黃玲;楊文平;胡喜巧;陶燁;姚素梅;歐行奇;;水氮互作對冬小麥耗水特性和氮素利用的影響[J];水土保持學(xué)報;2016年02期

7 宋利兵;陳上;姚寧;馮浩;張體彬;何建強;;基于GLUE和PEST的CERES-Maize模型調(diào)參與驗證研究[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年11期

8 李艷;劉海軍;黃冠華;;基于RZWQM模型的冬小麥-夏玉米水氮管理評價[J];農(nóng)業(yè)機械學(xué)報;2015年06期

9 姚寧;周元剛;宋利兵;劉健;李毅;吳淑芳;馮浩;何建強;;不同水分脅迫條件下DSSAT-CERES-Wheat模型的調(diào)參與驗證[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2015年12期

10 姚寧;宋利兵;劉健;馮浩;吳淑芳;何建強;;不同生長階段水分脅迫對旱區(qū)冬小麥生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J];中國農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 丁晉利;保護(hù)性耕作農(nóng)田土壤水碳氮演變特征及模型模擬[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

2 丁奠元;基于RZWQM2模擬的黃土高原冬小麥栽培措施評價及優(yōu)化[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 陳晗;區(qū)域蒸散發(fā)的實測及模擬研究[D];重慶交通大學(xué);2017年

2 周始威;作物根區(qū)土壤水分垂向調(diào)控與蒸發(fā)蒸騰量估算[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

3 劉鈺;氣候變化背景下四平地區(qū)玉米生長及產(chǎn)量模擬[D];寧夏大學(xué);2016年

4 蔡永坤;砂石覆蓋對農(nóng)田土壤水分及作物生長和發(fā)育的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

5 孔堅文;陜西省冬小麥氣象災(zāi)害風(fēng)險評估及區(qū)劃[D];南京信息工程大學(xué);2014年

6 劉春光;水分脅迫及復(fù)水對作物生長及養(yǎng)分吸收補償效應(yīng)的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2001年

，

本文編號：2623465