中國是人口大國,糧食需求量大。灌水和施肥是保障糧食安全的兩個重要措施,但不合理的水肥管理方式會造成資源浪費和經(jīng)濟(jì)損失。盡管傳統(tǒng)田間試驗是評估不同灌溉和施氮制度的可靠方法,但通常費時費力。作物模型能夠綜合模擬氣象條件、土壤特性、作物品種、管理措施對作物生長、發(fā)育和產(chǎn)量的影響,因此近年來被廣泛應(yīng)用到作物水氮管理優(yōu)化中。本研究在DSSAT-CERES-Wheat模型作物品種和生態(tài)參數(shù)敏感性分析的基礎(chǔ)上,利用西北農(nóng)林科技大學(xué)節(jié)水灌溉試驗站2011-2014年冬小麥不同灌溉施氮處理大田試驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了校準(zhǔn)和驗證。利用校準(zhǔn)驗證后的模型分析了氣象數(shù)據(jù)輸入的不確定性對產(chǎn)量預(yù)測的影響,探索了基于生育期、土壤含水量的節(jié)水灌溉制度和以產(chǎn)量和凈收益為目標(biāo)的最優(yōu)施氮量,并分析了氣象不確定性對灌溉施氮優(yōu)化的影響,旨在為該地區(qū)小麥生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。本研究所得主要結(jié)果如下:（1）作物參數(shù)的敏感性在不同輸出變量、不同生長階段、不同水氮管理下存在差異作物參數(shù)PARUE（營養(yǎng)生長期光能利用效率）、P1（出苗-頂端小穗積溫）、P1D（光周期響應(yīng)）均對小麥地上部生物量、葉面積指數(shù)（LAI）、地上部吸氮... 

【文章來源】：西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：119 頁

【學(xué)位級別】：博士

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技術(shù)路線

第三章作物參數(shù)的敏感性分析233.3結(jié)果與分析3.3.1狀態(tài)變量的敏感性分析3.3.1.1高水高氮條件圖3-1Morris法計算的CERES-Wheat模型的各狀態(tài)變量的敏感性結(jié)果Fig.3-1MorrissensitivityanalysisresultforstatevariablesofCERES-Wheatmodel本研究分析了相對足水足肥處理（I2N3）小麥生育期、產(chǎn)量、地上部生物量對作物參數(shù)的敏感性，其結(jié)果見圖3-1。如圖3-1a所示，小麥開花期對P1最敏感，其*值最大，P1表示出苗－穗分化期的積溫，此階段受春化作用和光周期作用影響。P1D為開花期的第2個敏感參數(shù)，反映冬小麥出苗－穗分化階段對光周期的敏感性，表示低于臨界日長對發(fā)育的延緩比例。冬小麥出苗－穗分化主要完成成花誘導(dǎo)和花形成，對開花起決定性作用。P2是開花期的第3個敏感參數(shù)，表示穗分化－挑旗期的積溫，此階段滿足后，冬小麥進(jìn)入抽穗開花期。P3是開花期的第4個敏感參數(shù)，表示挑旗－抽穗期完成的積溫。VEFF為開花期的第5個敏感因子，為春化作用效應(yīng)因子，其σ值最大，與其它參數(shù)的交互作用最強(qiáng)，表示在不適宜春化條件下的相對發(fā)育速率，與P1D，P1共同決定

第三章作物參數(shù)的敏感性分析253.3.1.2水分虧缺的影響圖3-2灌溉和雨養(yǎng)條件下各參數(shù)的敏感性的差異Fig.3-2SensitivitydifferenceofparametersunderirrigationandrainfedconditionforstatevariablesofCERES-Wheatmodel為了便于比較不同處理下參數(shù)敏感性的相對變化，對敏感指數(shù)μ*進(jìn)行極差標(biāo)準(zhǔn)化處理。本部分采用1：1的線圖展示I0N3和I2N3條件下參數(shù)敏感性的差別，距1：1線垂直距離越遠(yuǎn)的參數(shù)在兩種水分條件下差異越大。由圖3-2a,b看出，水分處理對物候期敏感性參數(shù)沒有影響，這是由于模型中物候期計算只考慮光照和溫度，不考慮水分和養(yǎng)分脅迫對生育期的影響。水分處理對生物量敏感參數(shù)有一定影響。對于雨養(yǎng)和灌溉處理，PARUE均為最敏感參數(shù)，且敏感性遠(yuǎn)高于其它參數(shù)。雨養(yǎng)下，LSPHS和RDGS敏感性比灌溉下略有提升，敏感性分別排第2、3位，LSPHS控制葉片衰老開始的時間，水分脅迫首先會減少擴(kuò)展性生長，即減少分蘗和葉面積，而LSPHS控制了葉片衰老前的光合面積，彌補(bǔ)了水分脅迫對光合面積的影響，使其對生物量的影響增強(qiáng)。RDGS控制根系垂直分布，當(dāng)土壤上層水分供應(yīng)不足時，作物會通過延長根系增強(qiáng)吸水能力進(jìn)而獲得生長所需水分。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]水氮耦合下冬小麥LAI與株高的動態(tài)特征及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 李正鵬,宋明丹,馮浩.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2017(04)
[2]糧食安全與發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)[J]. 蔣和平.  農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與管理. 2016(01)
[3]不同水氮水平冬小麥干物質(zhì)積累特征及產(chǎn)量效應(yīng)[J]. 宋明丹,李正鵬,馮浩.  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2016(02)
[4]還田玉米秸稈氮釋放對關(guān)中黃土供氮和冬小麥氮吸收的影響[J]. 黃婷苗,鄭險峰,王朝輝.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2015(14)
[5]不同水分脅迫條件下DSSAT-CERES-Wheat模型的調(diào)參與驗證[J]. 姚寧,周元剛,宋利兵,劉健,李毅,吳淑芳,馮浩,何建強(qiáng).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2015(12)
[6]基于Morris和EFAST的CERES-Wheat模型敏感性分析[J]. 宋明丹,馮浩,李正鵬,高建恩.  農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報. 2014(10)
[7]中國氮肥發(fā)展、貢獻(xiàn)和挑戰(zhàn)[J]. 張衛(wèi)峰,馬林,黃高強(qiáng),武良,陳新平,張福鎖.  中國農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(15)
[8]DSSAT作物系統(tǒng)模型的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 劉海龍,諸葉平,李世娟,楊靖一,白由路.  農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息. 2011(11)
[9]CERES-Wheat作物模型參數(shù)全局敏感性分析[J]. 姜志偉,陳仲新,周清波,任建強(qiáng).  農(nóng)業(yè)工程學(xué)報. 2011(01)
[10]施肥對陜西關(guān)中西部灌區(qū)小麥養(yǎng)分吸收及肥料利用率的影響[J]. 張鵬,劉瑞,崔亞勝,王天泰,烏鴻科,周建斌.  西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(01)

博士論文
[1]基于遙感數(shù)據(jù)和氣象預(yù)報數(shù)據(jù)的DSSAT模型冬小麥產(chǎn)量和品質(zhì)預(yù)報[D]. 李振海.浙江大學(xué) 2016
[2]基于CERES模型的華北地區(qū)冬小麥—夏玉米周年土壤水分動態(tài)模擬及水利用特性分析[D]. 周麗麗.中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 2015
[3]關(guān)中地區(qū)冬小麥水氮產(chǎn)量效應(yīng)及其產(chǎn)差分析[D]. 姬建梅.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2015
[4]黃土高原冬小麥水氮高效利用及優(yōu)化耦合研究[D]. 付秋萍.中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心） 2013

碩士論文
[1]基于DSSAT模型的關(guān)中灌區(qū)冬小麥最優(yōu)灌溉制度研究[D]. 王文佳.中國科學(xué)院研究生院（教育部水土保持與生態(tài)環(huán)境研究中心） 2012



本文編號：3297882