本文關(guān)鍵詞：關(guān)中地區(qū)冬小麥水氮產(chǎn)量效應(yīng)及其產(chǎn)差分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：水氮供應(yīng)對冬小麥的保產(chǎn)增產(chǎn)有著舉足輕重的作用。然而,不合理的水氮施入不僅對冬小麥的生長有害,還會造成環(huán)境污染和資源浪費。同時,資源的緊缺和糧食需求的增加無疑對增產(chǎn)和資源利用效率提出了更高的要求。因此,本研究以2009-2012年冬小麥3個水分處理(充分灌溉,70-80%;輕度虧缺灌,60-70%;中度虧缺灌,50-60%田間持水量)和3個施氮處理(高氮,180 kg N hm-2;中氮,135 kg N hm-2;低氮,90 kg N hm-2)耦合的小區(qū)試驗為依托,分析了不同水氮條件下冬小麥的耗水規(guī)律和吸氮規(guī)律,以及耗水和吸氮與產(chǎn)量的關(guān)系。同時,綜合考慮調(diào)查資料和文獻,結(jié)合長時間序列氣象資料,并借助DSSAT(Decision Support System for Agrotechnology Transfer)-CERES(Crop Estimation through Resource and Environment Synthesis)-Wheat作物模型,分析了水氮和氣象因子對冬小麥產(chǎn)量的影響,建立了該地區(qū)冬小麥長時間序列的灌溉制度,綜合分析了冬小麥產(chǎn)差及其原因,并提出了相應(yīng)的措施。研究取得了以下主要結(jié)果:(1)分析了不同水氮條件下冬小麥的耗水吸氮規(guī)律及其與產(chǎn)量的關(guān)系。結(jié)果表明,在灌溉和施氮均高的條件下,冬小麥的總耗水量最大,但各階段的耗水量和耗水強度不同。播種~拔節(jié)和抽穗~收獲的耗水量大于拔節(jié)~抽穗的耗水量,拔節(jié)~抽穗和抽穗~收獲的耗水強度大于播種~拔節(jié),拔節(jié)~收獲的耗水模數(shù)在0.55以上。2009-2011年播種~拔節(jié)的耗水量基本不受分蘗前期輕度虧缺的影響,中度虧缺灌(分蘗前期)和中度虧缺灌(拔節(jié)初期)組合對耗水量影響顯著,其他組合對耗水量影響不顯著。在2011-2012年,水分脅迫的變化會引起第一第二階段耗水量的顯著變化。生長末期的水分脅迫對耗水量的影響不顯著。冬小麥莖葉的氮累積量在營養(yǎng)生長期較高,在生殖生長期會降低,冠層的氮累積量始終呈遞增趨勢。高水高肥對氮素的累積有正效應(yīng),而低水低肥對其的累積有負效應(yīng)。在各處理施氮相同的情況下,產(chǎn)量隨耗水先增大后減小。但是,當各處理施氮不同時,這一關(guān)系會改變,且相關(guān)指數(shù)降低。冠層氮累積量和籽粒氮含量與產(chǎn)量的相關(guān)性互補。耗水量和冠層氮累積量與產(chǎn)量的非線性關(guān)系表明水氮對產(chǎn)量的貢獻為水大于氮。(2)探討了可擴展水氮試驗的CERES-Wheat模型在關(guān)中地區(qū)的適用性。結(jié)果表明,地上部生物量、產(chǎn)量、葉面積指數(shù)、冠層氮累積量、騰發(fā)量、水分利用效率和氮偏生產(chǎn)力的模擬值與實測值的歸一化均方根誤差皆小于21%,校正參數(shù)可接受。葉面積指數(shù)與施氮正相關(guān),且受到灌溉和施氮的交互影響。在成熟期,騰發(fā)量和冠層氮累積隨灌溉的增加而增加,騰發(fā)量和冠層氮累積對施氮的響應(yīng)有類似的趨勢。此外,在灌溉較少的情況下,灌溉對騰發(fā)量的作用受到不同施氮的影響。施氮對水分利用效率和氮偏生產(chǎn)力有很大影響,但灌溉對二者的影響不顯著。模型敏感性分析表明除與時間有關(guān)因子的諸多因子外,產(chǎn)量對田間持水量最敏感。與其他時間相關(guān)因子相比,播種時間對產(chǎn)量有極顯著影響。因此,模型可用于評價和優(yōu)化該地區(qū)的農(nóng)業(yè)資源管理利用。(3)明確了不同水氮和氣候?qū)Ξa(chǎn)量的影響�；�60mm(2003-2004和2007-2008年)的灌水定額和文獻中的施氮(0~300kgnhm-2,60kgnhm-2一個間隔)設(shè)定4個假定方案,應(yīng)用ceres-wheat模型進行分析。結(jié)果表明,2009-2012年試驗條件下的產(chǎn)差為0.39~5.37thm-2。該地區(qū)合理的施氮范圍為120~180kgnhm-2,灌溉對產(chǎn)量的影響大于施氮對產(chǎn)量的影響,要縮小產(chǎn)差優(yōu)先考慮優(yōu)化灌溉制度。灌溉和氣候?qū)Ξa(chǎn)量的貢獻要大于施氮和氣候?qū)Ξa(chǎn)量的影響,而且,產(chǎn)量對灌溉的響應(yīng)受氣候的影響大于產(chǎn)量對施氮的響應(yīng)。灌溉和施氮對產(chǎn)量的貢獻率會隨它們的增加而變化,而氣候?qū)Ξa(chǎn)量的貢獻率受水氮的影響,水或水氮兩因子會削弱氣候?qū)Ξa(chǎn)量的貢獻。在有灌溉和施氮的情況下,太陽輻射與產(chǎn)量顯著相關(guān),反之,降水與產(chǎn)量顯著相關(guān)。相對濕度和最高溫度在所有情況下始終與產(chǎn)量呈顯著相關(guān)關(guān)系。(4)進一步分析了水對產(chǎn)量的影響,并通過產(chǎn)量反推出冬小麥在不同降水條件下的灌溉制度。用標準化降水指數(shù)(干旱指標)將長時間序列生長季劃分為三組(濕潤、正常和干旱)。基于2003-2004和2007-2008年的試驗,應(yīng)用ceres-wheat模型進行長時間序列(1955-2012年)的模擬來確定不同生長季的灌溉制度。通常用產(chǎn)量和水分利用效率來評價灌溉制度。采用歸一化法將二者賦予不同權(quán)重并轉(zhuǎn)化為一個無量綱的值,用此值來判定最優(yōu)灌溉制度。結(jié)果表明,2003-2004和2007-2008年試驗條件下的產(chǎn)差為1.08~4.24thm-2,且不同生長季范圍不同。2003-2004和2007-2008年的試驗觀測產(chǎn)量與ceres-wheat模型模擬產(chǎn)量吻合度較好。歸一化模擬值和實際計算值在產(chǎn)量的權(quán)重為0.6和水分利用效率的權(quán)重為0.4時,最大值對應(yīng)處理相同,且歸一化均方根誤差較小。因此,用這兩個值將產(chǎn)量和水分利用效率轉(zhuǎn)化成一個無量綱值,確定了冬小麥2003-2004和2007-2008年的優(yōu)化灌溉制度為:2003-2004年的灌溉制度為75mm(12月19日)+75mm(4月10日);2007-2008的灌溉制度不變,仍為75mm(1月3日)。至于長序列生長季的灌溉制度,不同類型生長季的灌溉制度可能會相同,而相同類型生長季的灌溉制度可能會不同。正常生長季的可選灌溉制度幾乎包含所有的灌溉制度;干旱生長季的灌溉定額相對大于濕潤生長季的灌溉定額。(5)揭示了關(guān)中地區(qū)冬小麥潛在產(chǎn)量變化趨勢,確定了該地區(qū)產(chǎn)差的幅度,討論了產(chǎn)差成因,并提出了縮小產(chǎn)差的可行措施。氣候變化引起了潛在產(chǎn)量的降低。氣候因子中太陽輻射、最高溫度和相對濕度與潛在產(chǎn)量極顯著相關(guān),而降水則與其不相關(guān)。該地區(qū)產(chǎn)差為0~6 t hm-2。各市區(qū)的產(chǎn)差各異,各市縣的長時間序列和短時間序列的產(chǎn)差亦如此,且不同估算方法的產(chǎn)差也不同。岐山縣、乾縣和三原縣冬小麥長時間序列產(chǎn)差的趨勢與潛在產(chǎn)量一致;短時間序列模擬產(chǎn)差蒲城縣最高,戶縣最低。寶雞峽灌區(qū)模擬產(chǎn)差遠大于農(nóng)民實際收獲的產(chǎn)差,而且農(nóng)戶間的產(chǎn)量相差較大,以致產(chǎn)差相差較大。根據(jù)陜西省農(nóng)業(yè)投入與產(chǎn)量的關(guān)系,該地區(qū)產(chǎn)量的增加歸因于施肥、農(nóng)藝措施、灌溉等投入的增加。關(guān)中地區(qū)各市縣農(nóng)業(yè)投入的分析表明,產(chǎn)差低的市縣施肥、農(nóng)藝措施使用合理。文獻數(shù)據(jù)分析表明品種的選擇不當,施肥灌溉不合理,施肥方式不同,播種密度不適量以及管理措施與農(nóng)藝措施的不當組合都是引起該地區(qū)產(chǎn)差的原因。因此,要提高該地區(qū)冬小麥產(chǎn)量、縮小產(chǎn)差就需選用適宜品種、合理施肥灌溉、適量播種,并有效結(jié)合農(nóng)藝措施。
【關(guān)鍵詞】：CERES-Wheat模型 耗水量 冠層氮累積量 水分利用效率 潛在產(chǎn)量
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.11
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 研究背景、目的和意義15-16
• 1.1.1 研究背景15
• 1.1.2 研究目的和意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外研究概況16-24
• 1.2.1 水分脅迫的研究進展16-18
• 1.2.2 水氮耦合的研究進展18-20
• 1.2.3 產(chǎn)差的研究進展20-23
• 1.2.4 DSSAT模型的研究進展23-24
• 1.3 存在問題24
• 1.4 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線24-26
• 1.4.1 主要研究內(nèi)容24-25
• 1.4.2 技術(shù)路線圖25-26
• 第二章 材料與方法26-34
• 2.1 試驗區(qū)概況26
• 2.2 試驗材料與試驗設(shè)計26-27
• 2.3 觀測項目與方法27-31
• 2.3.1 氣象數(shù)據(jù)27-29
• 2.3.2 葉面積指數(shù)29
• 2.3.3 土壤含水量29-30
• 2.3.4 水分利用效率30
• 2.3.5 土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮30
• 2.3.6 植株全氮30-31
• 2.3.7 收獲考種31
• 2.4 收集數(shù)據(jù)及來源31
• 2.5 CERES-Wheat模型31
• 2.6 標準化降水指數(shù)31-34
• 第三章 不同水氮對冬小麥耗水特性、氮素積累分配和產(chǎn)量的影響34-44
• 3.1 冬小麥階段耗水量、耗水模數(shù)和耗水強度對不同水氮的響應(yīng)34-38
• 3.2 不同水氮條件下冬小麥氮素累積規(guī)律38-40
• 3.3 耗水量和氮累積量與冬小麥產(chǎn)量的關(guān)系40-42
• 3.3.1 耗水量與冬小麥產(chǎn)量的關(guān)系40-41
• 3.3.2 冠層氮累積量和籽粒氮含量與冬小麥產(chǎn)量的關(guān)系41-42
• 3.4 耗水量和冠層氮累積量與冬小麥產(chǎn)量的非線性關(guān)系42
• 3.5 小結(jié)42-44
• 第四章 不同水氮條件下冬小麥的生長狀況及動態(tài)模擬44-56
• 4.1 數(shù)據(jù)與方法44-46
• 4.1.1 CERES-Wheat模型參數(shù)校正方法44
• 4.1.2 敏感性分析法44-45
• 4.1.3 CERES-Wheat模型驗證方法45-46
• 4.2 CERES-Wheat模型參數(shù)校正46-47
• 4.3 敏感性分析47-49
• 4.4 CERES-Wheat模型評價49-54
• 4.4.1 生物量和籽粒產(chǎn)量49
• 4.4.2 葉面積指數(shù)49-51
• 4.4.3 騰發(fā)量和冠層氮累積量51-53
• 4.4.4 水分利用效率和氮偏生產(chǎn)力53-54
• 4.5 小結(jié)54-56
• 第五章 水氮限制條件下冬小麥產(chǎn)差分析56-70
• 5.1 數(shù)據(jù)與方法56-58
• 5.1.1 方案設(shè)定56-57
• 5.1.2 貢獻率的估算57-58
• 5.1.3 CERES-Wheat模型58
• 5.2 不同生長季氣候因子58-59
• 5.3 不同生長季灌溉和施氮對冬小麥產(chǎn)量的影響59
• 5.4 不同生長季水氮限制條件下冬小麥的產(chǎn)差59-60
• 5.5 氣候、灌溉和施氮對冬小麥產(chǎn)量影響的分析60-68
• 5.5.1 灌溉對冬小麥產(chǎn)量影響的模擬60-61
• 5.5.2 施氮對冬小麥產(chǎn)量影響的模擬61-62
• 5.5.3 水氮耦合對冬小麥產(chǎn)量影響的模擬62-64
• 5.5.4 水氮和氣候?qū)Χ←湲a(chǎn)量影響的模擬64-65
• 5.5.5 冬小麥產(chǎn)量與氣候因子的關(guān)系65-68
• 5.6 水氮和氣候?qū)Χ←湲a(chǎn)量的貢獻68
• 5.7 小結(jié)68-70
• 第六章 水分限制條件下冬小麥產(chǎn)差分析70-80
• 6.1 數(shù)據(jù)與方法70-71
• 6.1.1 試驗設(shè)計70-71
• 6.1.2 評價灌溉制度優(yōu)劣的方法71
• 6.1.3 CERES-Wheat模型71
• 6.2 不同生長季冬小麥產(chǎn)量和騰發(fā)量的模擬值和實測值71-73
• 6.3 不同生長季水分限制條件下冬小麥的產(chǎn)差73-74
• 6.4 不同生長季冬小麥灌溉制度的優(yōu)化74-75
• 6.5 冬小麥長時間序列生長季灌溉制度的優(yōu)化75-79
• 6.5.1 冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率的累積概率分布75-76
• 6.5.2 不同生長季降水類型的確定76-78
• 6.5.3 不同降水類型生長季冬小麥的灌溉制度78-79
• 6.6 小結(jié)79-80
• 第七章 冬小麥產(chǎn)差綜合分析80-96
• 7.1 數(shù)據(jù)與方法80-82
• 7.1.1 潛在產(chǎn)量的定義80
• 7.1.2 產(chǎn)差的估算80
• 7.1.3 CERES-Wheat 模型80-82
• 7.2 冬小麥潛在產(chǎn)量82-83
• 7.3 關(guān)中地區(qū)各市區(qū)冬小麥模擬產(chǎn)差和試驗產(chǎn)差83
• 7.4 關(guān)中地區(qū)各縣區(qū)冬小麥模擬產(chǎn)差83
• 7.5 關(guān)中地區(qū)寶雞峽灌區(qū)各站點冬小麥模擬產(chǎn)差和農(nóng)民收獲產(chǎn)差83-85
• 7.6 冬小麥產(chǎn)差分析85-95
• 7.6.1 陜西省農(nóng)業(yè)投入與小麥產(chǎn)量的發(fā)展狀況87-88
• 7.6.2 陜西省各市縣的農(nóng)業(yè)投入88-89
• 7.6.3 不同管理措施和農(nóng)藝措施下冬小麥的產(chǎn)量89-95
• 7.7 小結(jié)95-96
• 第八章 結(jié)論與展望96-99
• 8.1 主要結(jié)論96-98
• 8.2 創(chuàng)新點98
• 8.3 需進一步研究的問題98-99
• 參考文獻99-111
• 致謝111-112
• 作者簡介112

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9 宗燕;冬小麥干旱災(zāi)害風險評估[D];南京信息工程大學;2013年

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  本文關(guān)鍵詞：關(guān)中地區(qū)冬小麥水氮產(chǎn)量效應(yīng)及其產(chǎn)差分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：269528