【摘要】：東北地區(qū)作為我國重要的玉米生產(chǎn)基地,溫度和降水是限制玉米產(chǎn)量持續(xù)增長的關(guān)鍵因素,明確氣候變化對玉米產(chǎn)量的影響以及改進(jìn)栽培技術(shù)及其應(yīng)用對保證東北地區(qū)糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有十分重要的意義。本文以遼寧沈陽為研究區(qū)域,根據(jù)有效積溫原理,通過地溫與氣溫之間的關(guān)系以及氣積溫與地積溫的轉(zhuǎn)換關(guān)系分析無色透明膜和黑膜處理的積溫補償效應(yīng),以此對AquaCrop模型模擬覆膜條件下的地溫模塊進(jìn)行改進(jìn)。基于氣象資料、大田試驗作物資料、土壤資料以及田間管理資料,利用改進(jìn)后的AquaCrop模型對春玉米生長發(fā)育過程進(jìn)行模擬與驗證。為進(jìn)一步解析各因素對春玉米生長的影響機理,利用積溫代替Logistic模型中的時間因子對春玉米干物質(zhì)積累進(jìn)行模擬,明確栽培管理措施對干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運的影響。主要研究成果如下:(1)不同顏色地膜覆蓋處理下0~25 cm層土壤溫度的日變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn),日變化幅度隨土層深度的增加逐漸減小,以表層5 cm差異最大。不同顏色地膜覆蓋處理的表層5 cm地溫與大氣溫度的變化趨勢具有較好的一致性;且隨著大氣溫度的升高,覆膜處理土壤溫度增幅較大,以無色透明膜最為明顯。2016和2017年無色透明膜、黑膜分別較裸地處理提前5、3 d和6、4 d完成了98%的出苗,使得玉米生長發(fā)育速度加快,生育期提前。(2)利用地溫與氣溫之間的關(guān)系以及氣積溫與地積溫的轉(zhuǎn)換關(guān)系對AquaCrop模型氣溫模塊進(jìn)行改進(jìn),利用2016和2017年氣象、作物、土壤以及田間管理數(shù)據(jù)對改進(jìn)后的AquaCrop模型進(jìn)行參數(shù)校正與驗證,并通過試差法對部分作物參數(shù)和土壤參數(shù)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試,確定了適宜的模型參數(shù)。2017年模型有效性驗證結(jié)果顯示,春玉米冠層覆蓋度(CC)、生物量(BY)、0~60 cm土壤含水量和產(chǎn)量(Y)的模擬值與實測值基本吻合,CC模擬值與實測值之間的決定系數(shù)(R~2)在0.72~0.98之間,BY的R~2均大于0.94,兩者的均方根誤差(RMSE)分別在8.46~21.58%和2837.99~5664.49kg/hm~2之間;模型對春玉米0~60 cm土壤含水量模擬值與實測值之間有較好的相關(guān)性,R~2為0.63;兩年的春玉米產(chǎn)量模擬值與實測值之間的相對誤差(R_e)均小于6%,誤差在可允許的范圍內(nèi)。(3)基于Logistic模型對不同顏色地膜和種植密度下的春玉米干物質(zhì)積累動態(tài)進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,干物質(zhì)積累的模擬值和大田實測值具有較好的線性關(guān)系,R~2在0.97~0.98之間(P0.01)。各因素對干物質(zhì)積累動態(tài)過程的影響的次序依次為:年份種植密度地膜顏色地膜顏色與密度交互,其中覆膜和種植密度主要通過影響干物質(zhì)最大生長速率以及達(dá)到最大生長速率時的積溫對最大干物質(zhì)量產(chǎn)生影響,且最大干物質(zhì)量對春玉米產(chǎn)量影響最大。(4)覆膜處理可以顯著提高春玉米的干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量;適當(dāng)?shù)脑黾臃N植密度可以提高干物質(zhì)積累量以及影響莖葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效果。對于覆膜處理,2a黑膜處理的生育期末干物質(zhì)量較其他處理分別提高3.11~6.75%和10.28~23.08%。對于種植密度處理,2016年生育期末干物質(zhì)量以82500株/hm~2處理最大;在2017年,種植密度從60000株/hm~2增加到75000株/hm~2,干物質(zhì)量增加34.94%,繼續(xù)增加種植密度到90000株/hm~2,干物質(zhì)量降低了3.18%,但干物質(zhì)量差異不顯著。玉米各器官干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運效果均表現(xiàn)為葉莖,無色透明膜處理顯著提高了春玉米干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效果,增加種植密度可以一定程度提高莖干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運效果,但抑制了葉干物質(zhì)轉(zhuǎn)運效果。黑膜覆蓋下種植密度為82500和75000株/hm~2處理的春玉米產(chǎn)量最高,分別為14692.43和13211.27kg/hm~2。研究認(rèn)為,經(jīng)過參數(shù)調(diào)試的AquaCrop模型可以較好地模擬雨養(yǎng)區(qū)春玉米的生長,Logistic模型的建立揭示了栽培管理措施對玉米干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運的影響機制,研究成果可為北方地區(qū)明確春玉米生長動態(tài)和采取農(nóng)藝措施以提高春玉米產(chǎn)量提供理論依據(jù)。
【圖文】：

m0yY Y ET ETKY ET 為作物的潛在產(chǎn)量和實際產(chǎn)量，kg/hm2；Ky為作物產(chǎn)ET0分別為作物潛在騰發(fā)量和實際騰發(fā)量，mm。估水分對產(chǎn)量影響效應(yīng)時，水分評估使用的是潛在騰混淆了土壤的無效蒸發(fā)和作物騰發(fā)，導(dǎo)致計算誤差的地面的作物中，，土壤無效蒸發(fā)將會大于作物騰發(fā)，所為了克服這一問題，AquaCrop 模型相比于傳統(tǒng)的模型核心方程為：Y B HIB WP Tr物產(chǎn)量，kg/hm2；B 為生物量，kg/hm2；HI 為作物收mm，WP 為生物量水分生產(chǎn)效率，kg/m2/mm。理示意圖如圖 1-1 所示。

圖 1-2 AquaCrop 模型的組成部分Figure 1-2 Components ofAquaCrop灌溉；Tn：大氣最低溫；Tx：大氣最高溫；E：土壤蒸發(fā)；Tr：作物蒸騰；gs：氣孔導(dǎo)度；WP：水分生產(chǎn)率；HI：收獲指數(shù)；(1), (2),：冠層擴張、冠層衰老、氣孔導(dǎo)度和收獲指數(shù)各自對水分脅迫的響應(yīng)（Raes，2017）。: Irrigation; Tn: Atmospheric minimum temperature; Tx: Maximum atmospheric temperature; E: Soil evaporation; Tr: Crop transpiration; gs:al conductance; WP: Moisture productivity; HI: Harvest index; (1), (2 ), (3), (4) indicate the response of canopy expansion, canopy senescence,l conductance, and harvest index to water stress, respectively (Raes, 2017).3.4AquaCrop 模型的研究與應(yīng)用2009 年 FAO 組織下的 Steduto 研究團(tuán)隊提出了 AquaCrop 模型，對模型的建模思運行結(jié)構(gòu)、模型原理等進(jìn)行了較為詳細(xì)的解釋（Steduto et al，2009；Raes et al，
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S513

【參考文獻(xiàn)】

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6 李s

本文編號：2632560