基于WOFOST模型的苏南地区春小麦种植适应性分析

[目的]研究春小麦在苏南地区的种植适应性,为增加该地区周年粮食生产的稳定性提供理论依据.[方法]基于2016—2017年的田间分期播种试验和WOFOST作物生长模型(简称WOFOST模型),采用数值模拟方法,分析江苏南部代表地区南京地区1—4月不同播期春小麦的生长发育动态和产量表现.以1980—2010年气象数据驱动WO-FOST模型,对春小麦产量进行动态模拟,分析最佳播期,并计算最佳播期的适宜播种量.[结果]在1—4月随着播期的推迟,春小麦的生育期长度缩短,其中出苗—开花期阶段最大缩短23 d,开花—成熟期最大缩短8 d,出苗—开花阶段缩短的时间大于开花—成熟阶段,导致春小麦叶片和茎秆的干物质积累量明显减少,产量降低.在冬小麦无法播种的条件下,南京地区春小麦的适宜播种时间为1月1—20日,在该时间段内播种,合理的播种量为180 kg/ha,最高产量为4124.80 kg/ha,生育期长度为146 d,对下季水稻种植和生长无影响.[结论]在苏南地区种植春小麦具有可行性,在冬前无法正常播种冬小麦的情况下,可将种植春小麦作为备选方案.     

江苏淮安日光能温室光温指标在黄瓜生长发育中的应用

根据江苏淮安地区设施黄瓜栽培的生产实践,基于黄瓜生理发育时间构建黄瓜发育模拟模型。试验期间每天对黄瓜发育状况进行观测,并记录各个生育阶段的起始日期;通过监测设备采集光温数据,每5 min自动记录监测数据并存入数据库中;采用编程的方式读取光温数据并根据温度变化绘制曲线,逐日计算生理发育时间,对黄瓜设施生产进行预测和模拟。结果表明,从播种到发芽期、苗期、开花期,模型预测与实际观测的生育期天数误差较小,分别为-1、-2和-3 d,总体上可以较好地模拟预测黄瓜的生育期进程。该模型充分利用了设施农业精确的光温监测,改进了生育期模拟模型中的热效应积累算法,提高了黄瓜生理发育时间的计算精度,不仅可以用于预测、调控设施黄瓜生产中的生育期,而且可以为其生产环境的智能调控提供决策支持。     

基于PDT的温室茄子发育模拟模型

本研究将温度对茄子发育速率影响效应的大小用相对热效应（RTE）来衡量,通过研究Beta函数的性质提出基于幂函数的模型来描述RTE与温度之间的关系。采用生理发育时间（Physiological Development＇Time,PDT）作为定量发育进程的尺度,建立了温室茄子发育模拟模型。利用模型对日光温室2年3茬茄子生长发育期资料进行检验的结果表明：模型能较好地预测各个发育期（发芽、苗期、开花坐果、结果和采收期）的出现时间和持续时间,各生育期模拟值与观测值的回归估计标准误差（RMSE）分别为1.00、1.73、0.82、1.41、2.38 d,显著优于基于有效积温模拟模型的预测精度（其生育期模拟的RMSE分别为2.38、7.14、1.73、5.07、8.25 d）。     

基于土壤硝态氮的滴灌春小麦氮素施肥模型建立研究

[目的]在滴灌技术条件下,建立基于土壤硝态氮的漓灌春小麦氮素施肥模型.[方法]在各生育时期测定不同深度土壤硝态氮含量,由产量与供氮量的关系,确定各生育时期不同深度土壤供氮能力的临界值,进而建立滴灌春小麦基肥和追肥模型.[结果]采用播前0～20 cm土壤硝态氮含量作为滴灌春小麦基肥推荐指标比较合适,滴灌春小麦达到最高产量的供氮量为324.15 kg/hm2,并建立了基于0～20 cm土壤硝态氮含量的基肥推荐指标.[结论]同时在不同生育时期的追肥,可以采用0～ 20 cm或20～40 cm土壤硝态氮含量作为诊断指标,并以0～20 cm土壤硝态氮为氮素营养诊断指标,建立各生育期相应的追肥模型,并得出滴灌春小麦不同生育时期不同土壤硝态氮含量测定值所对应的氮肥追肥用量.     

日光温室西瓜生育期模拟模型的研究

以日光温室西瓜对温光条件的生理反应为基础,针对淮安地区日光温室西瓜栽培的实际生产条件,采用生理发育时间(Physiological Development Time,PDT)作为西瓜定量发育进程的尺度,构建了日光温室西瓜生育期的模拟模型,并利用不同播期和不同试验地点的西瓜试验数据对模型进行了检验。结果表明,该模型对西瓜从播种到达发芽期、幼苗期、伸蔓期、开花坐瓜期、果实膨大期、果实成熟期所需生理发育时间的模拟值与实际观测值间的模拟误差均小于3 d,各生育阶段模拟值与观测值的根均方差RMSE分别为1.00、1.58、1.00、1.58、2.24、1.58 d。     

日光温室西瓜生育期模拟模型的研究

以日光温室西瓜对温光条件的生理反应为基础,针对淮安地区日光温室西瓜栽培的实际生产条件,采用生理发育时间(Physiological Development Time,PDT)作为西瓜定量发育进程的尺度,构建了日光温室西瓜生育期的模拟模型,并利用不同播期和不同试验地点的西瓜试验数据对模型进行了检验。结果表明,该模型对西瓜从播种到达发芽期、幼苗期、伸蔓期、开花坐瓜期、果实膨大期、果实成熟期所需生理发育时间的模拟值与实际观测值间的模拟误差均小于3 d,各生育阶段模拟值与观测值的根均方差RMSE分别为1.00、1.58、1.00、1.58、2.24、1.58 d。     

旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应模拟

【目的】定量分析陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦不同生育阶段温度变化对小麦产量的影响,为陇中黄土丘陵沟壑区制定合理种植模式提供理论指导和决策依据。【方法】基于灰色关联度分析不同生育阶段温度与旱地春小麦产量间的关联性,确定影响旱地春小麦产量的关键生育阶段。应用APSIM(Agricultural Production System Simulator)模型模拟不同生育阶段温度变化条件下春小麦的产量,通过二次多项回归分析、单因素边际效应分析方法研究旱地春小麦产量对不同生育阶段温度变化的响应机制。【结果】(1)APSIM模型对模拟陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和生育期具有较高的适用性,模拟产量和生育期的均方根误差(RMSE)平均值分别为39.95kg·hm~(-1)和2.78 d,归一化均方根误差(NRMSE)平均值分别为1.55%和1.87%,模型有效性指数(ME)平均值分别为0.73和0.83;(2)陇中黄土丘陵沟壑区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段的温度增幅各不相同,播种—出苗、出苗—分蘖、分蘖—拔节、拔节—孕穗、孕穗—开花、开花—灌浆和灌浆—成熟阶段的平均气温倾向率分别为0.44℃·(10a)~(-1)、0.34℃·(10a)~(-1)、0.17℃·(10a)~(-1)、0.41℃·(10a)~(-1)、0.49℃·(10a)~(-1)、0.52℃·(10a)~(-1)和0.35℃·(10a)~(-1);(3)不同生育阶段温度变化对旱地春小麦产量的影响大小依次为灌浆—成熟、开花—灌浆、播种—出苗、孕穗—开花、拔节—孕穗、出苗—分蘖、休闲和分蘖—拔节阶段;(4)在其他生育阶段温度不变的条件下,播种—出苗阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均增加0.45%;孕穗—开花阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.34%。开花—灌浆阶段温度每提高0.5℃,春小麦产量平均减少0.65%;灌浆—成熟阶段温度每增加0.5℃,春小麦产量平均减少1.09%。【结论】APSIM模型对陇中黄土丘陵沟壑区不同播种期旱地春小麦的产量和主要生育期有较好的模拟效果。研究区旱地春小麦全生育期平均温度总体呈上升趋势,但不同生育阶段温度增幅不同。不同生育阶段温度变化对春小麦生长和发育影响不同。播种—出苗阶段增温倾向于增产,其他阶段增温倾向于减产。     

干旱区滴灌春小麦氮、磷、钾养分吸收规律

[目的]研究滴灌春小麦养分吸收规律.[方法]以新春6号为供试材料,设置氮磷钾三因素大田试验(施纯N0、210、300、390 kg/hm2,P2O5 0、60、120 kg/hm2,K2O 0、45、90 kg/hm2),研究滴灌春小麦养分吸收规律.[结果]最高产量为7 529 kg/hm2,氮肥、磷肥、钾肥利用率分别为46.63;、17.05;、58.62;.此产量下春小麦地上部的氮磷钾吸收量分别为307、60和350 kg/hm2.滴灌春小麦地上部氮磷钾吸收动态符合Logistic曲线,氮磷钾吸收出现高峰期为出苗后26 ～57 d,即拔节期到抽穗期,这段时期N、P、K吸收量占整个生育期吸收总量分别为66;～79;、62; ～ 69;、66;～70;.[结论]滴灌施肥显著增加作物的养分吸收,随着施肥量的增加,作物N、P、K养分吸收量增加,吸收速率和最大吸收速率增大,快速吸收起始时间提前,快速吸收持续时间延长.氮肥快速吸收起始时间最早,钾肥次之,磷肥最晚.     

土壤盐分对膜下滴灌水稻生长及产量的影响

[目的]研究滴灌条件下不同盐分离子的迁移特征以及对水稻生长发育的影响.[方法]供试水稻品种为T-43(Oryza sativa L.cv.T-43),在两个盐分含量(1.50和2.58 g/kg)下研究石河子地区膜下滴灌土壤盐分、盐分离子类型对水稻生长和产量的影响.[结果]随土壤盐分含量升高,水稻根系活力、SPAD值和产量均降低;以滴头为中心,靠近滴灌带植株(内行)生长受盐分影响明显小于离滴灌带较远的植株(外行),表现为外行SPAD值高峰推迟7d,生育期延长6d.不同盐分离子在滴灌条件下随水运移距离不同,形成明显的空间异质性,使得Na+和Cl-在土壤中随水的运移较远;盐分影响水稻有效穗数、成穗率和结实率,而对穗粒数和千粒重的影响不大.[结论]较高浓度的盐分是导致水稻分蘖期发育延迟、抽穗不齐和生育期时间长的主要原因;K+、Na+和Cl-随水迁移距离较Ca2+,Mg2+远,但Na+和Cl-对外行水稻的生长和产量影响较大.     

水氮耦合对北疆地区春小麦光合特性及产量的影响

[目的]在滴灌条件下,研究不同的滴灌定额和施氮量对北疆地区春小麦生理生态及产量的影响,为北疆地区春小麦节水高产提供一定的理论依据.[方法]对水氮耦合条件下春小麦的净光合速率(Pn)、胞间二氧化碳浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、拔节总茎数、抽穗数以及产量指标的相关研究来筛选最佳的灌水施氮模式.[结果]在春小麦的整个生育期,以灌水量500m3/667 m2,施氮量30 m3/667 m2(M3N1)处理的春小麦的Pn、Ci、Gs、Tr及拔节总茎数和抽穗数都显著高于其他处理(P＜0.05).以灌水量400 m3/667m2,施氮量50 m3/667 m2(M2N3)处理的春小麦其千粒重、单株穗粒重和产量均达到显著差异(P＜0.05),千粒重和单株穗粒重分别为43.04和1.672 g,从节约水资源而言,以灌水量300m3/667 m2,施氮量30 m3/667m2(M1N1)、灌水量300 m3/667 m2,施氮量40 m3/667 m2(M1N2)和灌水量300 m3/667 m2,施氮量50 m3/667m2(M1N3)处理的小麦灌溉水分生产率最高,分别为2.166、2.257和2.255 kg/m3,但产量大大降低,相反,以灌水量400 m3/667 m2,施氮量50 m3/667 m2(M2N3)处理的小麦水分生产率为1.935 kg/m3,产量却高达8709.1 kg/hm2.[结论]在滴灌条件下,建议以灌水量400 m3/667 m2,施氮量50 m3/667 m2 (M2N3)处理为最佳.既提高了小麦产量,又节约了水资源.