【摘要】：東北地區(qū)作為我國重要的玉米生產基地,溫度和降水是限制玉米產量持續(xù)增長的關鍵因素,明確氣候變化對玉米產量的影響以及改進栽培技術及其應用對保證東北地區(qū)糧食穩(wěn)產高產具有十分重要的意義。本文以遼寧沈陽為研究區(qū)域,根據有效積溫原理,通過地溫與氣溫之間的關系以及氣積溫與地積溫的轉換關系分析無色透明膜和黑膜處理的積溫補償效應,以此對AquaCrop模型模擬覆膜條件下的地溫模塊進行改進。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,利用改進后的AquaCrop模型對春玉米生長發(fā)育過程進行模擬與驗證。為進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積累進行模擬,明確栽培管理措施對干物質積累和轉運的影響。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,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系以及氣積溫與地積溫的轉換關系對AquaCrop模型氣溫模塊進行改進,利用2016和2017年氣象、作物、土壤以及田間管理數據對改進后的AquaCrop模型進行參數校正與驗證,并通過試差法對部分作物參數和土壤參數進行參數調試,確定了適宜的模型參數。2017年模型有效性驗證結果顯示,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(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性,R~2為0.63;兩年的春玉米產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。(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積累動態(tài)進行模擬。結果表明,干物質積累的模擬值和大田實測值具有較好的線性關系,R~2在0.97~0.98之間(P0.01)。各因素對干物質積累動態(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最大生長速率以及達到最大生長速率時的積溫對最大干物質量產生影響,且最大干物質量對春玉米產量影響最大。(4)覆膜處理可以顯著提高春玉米的干物質積累量和產量;適當的增加種植密度可以提高干物質積累量以及影響莖葉干物質轉運效果。對于覆膜處理,2a黑膜處理的生育期末干物質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,干物質量增加34.94%,繼續(xù)增加種植密度到90000株/hm~2,干物質量降低了3.18%,但干物質量差異不顯著。玉米各器官干物質的轉運效果均表現為葉莖,無色透明膜處理顯著提高了春玉米干物質轉運效果,增加種植密度可以一定程度提高莖干物質的轉運效果,但抑制了葉干物質轉運效果。黑膜覆蓋下種植密度為82500和75000株/hm~2處理的春玉米產量最高,分別為14692.43和13211.27kg/hm~2。研究認為,經過參數調試的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積累和轉運的影響機制,研究成果可為北方地區(qū)明確春玉米生長動態(tài)和采取農藝措施以提高春玉米產量提供理論依據。
【圖文】：

m0yY Y ET ETKY ET 為作物的潛在產量和實際產量，kg/hm2；Ky為作物產ET0分別為作物潛在騰發(fā)量和實際騰發(fā)量，mm。估水分對產量影響效應時，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：氣孔導度；WP：水分生產率；HI：收獲指數；(1), (2),：冠層擴張、冠層衰老、氣孔導度和收獲指數各自對水分脅迫的響應（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 模型的研究與應用2009 年 FAO 組織下的 Steduto 研究團隊提出了 AquaCrop 模型，對模型的建模思運行結構、模型原理等進行了較為詳細的解釋（Steduto et al，2009；Raes et al，
【學位授予單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S513

【參考文獻】

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1 滕曉偉;董燕生;沈家曉;孟魯閩;馮海寬;;AquaCrop模型對旱區(qū)冬小麥抗旱灌溉的模擬研究[J];中國農業(yè)科學;2015年20期

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本文編號：2632560