不同灌水处理下CROPGRO-Tomato模型全局敏感性和不确定性分析

作物品种参数和土壤参数是作物生长过程模拟和产量预测过程中的基本输入参数,输出变量对输入参数的敏感性分析对提高作物模型的模拟精度具有重要作用。依据辽宁地区的温室番茄田间试验资料,进行了不同灌水水平下CROPGRO-Tomato模型的全局敏感性分析。在4个灌水处理(50%θ_f、60%θ_f、70%θ_f和80%θ_f为灌水下限,θ_f为田间持水率)条件下,利用SimLab软件,采用Morris法和EFAST法分析了CROPGRO-Tomato模型的5个输出变量(番茄的开花期、成熟期、产量、地上干物质量和最大叶面积指数)对作物品种参数和土壤参数的全局敏感性,并对两种方法的分析结果进行了比较,同时对EFAST法分析结果进行了不确定性分析。结果表明:两种方法分析得到的开花期天数、成熟期天数、地上干物质量和最大叶面积指数的分析结果相关性较高;产量方面,两种方法得到的XFRT(每日分配给果实的干物质量的最大比例)、EMFL(出苗到第一朵花出现的光热时间)、LFMAX(最适条件下叶片最大光和速率)等作物品种参数的敏感度排序基本一致。其中最敏感参数为XFRT,在EFAST法和Morris法中其值分别为0.505和1305;两种方法得到开花期、成熟期、地上干物质量和叶面积指数等输出变量的最敏感参数均为EMFL。其中EFAST法得到的上述各参数依次为0.999,0.615,0.463,0.690;Morris法得到的各参数依次为19.9,18.2,2450,5.13;不确定性分析结果表明:当土壤水分在70%θ_f和80%θ_f条件下,CROPGRO-Tomato模型对番茄生育期划分和地上干物质量的模拟精度比在50%θ_f和60%θ_f水分条件下平均高7.25%。研究结果为利用DSSAT-CROPGRO-Tomato模型模拟辽宁地区温室番茄生长过程中参数的优化和适用性的提高提供理论依据。     

膜上灌溉条件不同灌水量对温室番茄生长及水分利用的影响

以温室番茄为试验对象,通过研究膜上灌溉条件下不同灌水量对番茄生长、产量和水分利用的影响,为番茄生产制订节水型地面灌溉方案提供参数。试验结果表明:膜上灌溉条件下,番茄在缓苗水后每次灌水量25.0m3/667m2的产量最高,为5628.19kg/667m2,经济效益也最高,水分生产效率也较高,是本试验条件下的适宜灌水量。     

日光温室番茄滴灌节水效果及灌溉制度的评价

在日光温室滴灌条件下,分析了番茄各个生长发育时期的灌水定额及土壤水分胁迫对其产量的影响.对番茄滴灌与沟灌2种不同的灌水方式、灌溉定额进行了量化比较.滴灌的节水效果明显高于沟灌.筛选出了番茄滴灌最佳的灌溉方案.     

秸秆隔层及水氮管理对番茄光合特性、产量品质和水氮利用的影响

通过秸秆隔层、灌水上限和施氮量对番茄的光合特性、产量、品质和水氮利用的影响,研究番茄生产中秸秆隔层下适宜的灌水上限和施氮量,寻求节水、节肥、高产优质的秸秆隔层下水氮管理模式。在温室内进行小区试验,设置2个秸秆隔层水平（0、1.6×10⁴ kg/hm²）、2个灌水上限（90%FC、80%FC,FC为田间持水率）、2个施氮水平（225、180 kg/hm²）,共8个处理,对番茄光合特性、产量品质等进行监测分析。研究结果,番茄在无秸秆隔层、90%FC灌水上限、225 kg/hm²施氮量下光合指标及产量最高,产量为95.37 kg/hm²;番茄水分利用效率（WUE）和氮肥偏生产力（PFPN）在有秸秆隔层,80%FC灌水上限,180 kg/hm²施氮量条件下最高,为53.66 kg/m³、479.28 kg/kg;番茄综合品质在有秸秆隔层、80%FC灌水上限、225 kg/hm²施氮量条件下最高,且与180 kg/hm     

番茄无土栽培基质筛选及灌水定额初步研究

以草炭、蛭石、炉渣、棉籽皮（废菇料）和粉碎后的玉米秸秆为原料,按不同材料种类及比例混合制成3种无土栽培复合基质,以温室设施条件下土壤栽培滴灌的灌水总量为参考设计3个梯度的灌水处理方案（每次灌水额度525 m3/hm2、375 m3/hm2和225 m3/hm2）,分析番茄在不同基质和灌水额度处理下的生长指标及产量;并结合番茄产量、基质成本和灌水成本,筛选出水资源利用率高而成本低廉的无土栽培基质,初步确定番茄无土基质栽培的灌水指标。结果表明：相同栽培基质条件下,灌水额度对番茄根重、粗高比、相对叶绿素含量和光合速率影响不大;但是不同基质栽培的番茄,获得最大产量所需的灌水额度不同。基质3（棉籽皮与蛭石按体积比1∶1比例混合的复合基质）每次灌水量为375 m3/hm2,整个生育期灌水总量为6 000 m3/hm2条件下,产量最高（56 770.43 kg/hm2）且成本最低（20 850元/hm2）。     

基于空间分析法研究温室番茄优质高产的水氮模式

【目的】本文通过设置不同灌水施氮水平处理,研究温室盆栽条件下,不同水氮供应组合对番茄产量品质和水氮利用效率的影响,分别提出单一指标最大和兼顾产量品质最优时的灌水施氮组合。【方法】试验于2013年在西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室的灌溉试验站日光温室内进行,供试番茄品种为金鹏M6088,在盆栽条件下设置3个灌水上限:低水W1(70%θf)、中水W2(80%θf)和高水W3(90%θf),θf为田间持水率;3个施氮量:低氮N1(N 0.24 g·kg~(-1)土)、中氮N2(N 0.36 g·kg~(-1)土)和高氮N3(N 0.48 g·kg~(-1)土),试验采用完全随机区组设计,共9个处理,每个处理重复15次。运用多元回归分析和空间分析相结合的方法,寻求单一指标最大时的灌水施氮组合,以及综合评价产量品质的水肥调控效应,提出兼顾产量品质最优时的灌水施氮范围。【结果】番茄产量、灌溉水生产率、氮肥偏生产力和品质受灌水量和施氮量的影响显著。番茄单株产量随着灌水量和施氮量的增加而先增加后降低(低氮和低水除外),低氮下增加灌水量可弥补缺氮造成的减产,低水下增施氮肥可缓解干旱对产量的抑制作用。产量与水氮供应量之间呈较好的二元二次关系,当灌水量和施氮量分别为62.3 L/株和0.3864 g·kg~(-1)土时,番茄单株产量有最大值(1 599.4 g/株),但灌水量和施氮量超过其峰值时,产量反而会减少。减小灌水量和增大施氮量时,灌溉水生产率增加;增大灌水量和降低施氮量时,氮肥偏生产力增加。番茄各品质指标受灌水量和施氮量的影响极显著。可溶性固形物和有机酸随着施氮量的增加而增加,维生素C、番茄红素、可溶性糖和糖酸比则先增大后降低。随着灌水量的增加,可溶性固形物和维生素C(中氮除外)呈降低趋势,番茄红素、可溶性糖和糖酸比呈先增加后降低的趋势(低氮除外)。采用熵权法计算得出番茄单一品质指标对不同水氮处理的敏感度排序为:番茄红素可溶性糖糖酸比有机酸维生素C可溶性固形物。【结论】通过多元回归分析和空间分析得出,番茄产量和品质同时达到大于等于95%最大值的灌水上限为田间持水率的80%,施氮区间约为0.34—0.44 g·kg~(-1)土。     

不同灌水量对设施番茄产量和品质的影响研究

为解决设施蔬菜栽培中合理灌水问题,以设施番茄为研究对象,设立了四个不同的灌水处理,通过田间试验对设施番茄的产量和品质进行了研究.研究结果表明,在常规灌水量的基础上增加1/3灌水量,不影响番茄的营养生长,但降低了番茄的产量和番茄果实的品质.减少1/3灌水后,番茄的株高明显降低,但其它生物产量以及果实产量均无明显影响.减少1/2灌水量后,明显降低了设施番茄的生物产量及果实产量.两个节水处理均能明显提高设施番茄的果实品质.从本试验的结果来看,在常规灌水处理的基础上减少1/3灌水量效果较好.     

基于FAO56P-M模型对避雨栽培下番茄蒸腾过程的模拟和验证分析

为了实现避雨栽培旱渍胁迫下番茄蒸腾量的高精度计算,在考虑气象、作物、土壤水分等变量因子对蒸腾量影响的基础上,建立了番茄蒸腾过程因素模型;为了验证模型在不同灌溉下模拟值的精确度,采用正常灌水(CK)及苗期不同干旱花后不同渍水的12个水分处理的数据进行验证分析.结果表明:模拟番茄日蒸腾量模型的检测精度达到85％以上,能较好...     

灌水量和群体密度对籽瓜主要生理参数和产量的影响

设置高、中、低3个灌溉水平和高密度、中密度、中低密度、低密度4种密度处理,研究灌水量和群体密度对籽瓜产量和生理参数的影响。结果表明,灌水量和群体密度对籽瓜产量、干物质积累及10粒长、宽均影响显著。高密度条件下籽瓜产量为3 093.27kg·hm-2,高于其他密度处理;中等灌水量籽瓜产量为3 154.58kg·hm-2,高于高、低灌水量。不同处理条件下籽瓜干物质积累均符合Logistic曲线。高密度下籽瓜最高叶面积指数、群体总光合势高于其他密度。不同灌水量籽瓜各生理参数变化规律不同。     

不同灌水量对日光温室番茄产量与品质的影响

为确定番茄冬春茬生产中的适宜灌水量,以日光温室番茄为试验材料,从定植缓苗后开始至收获进行不同灌水量处理,试验设每次灌水量300m^3／hm^2（CK）、225m^3／hm^2、150m^3／hm^2和75m^3／hm^2计4个处理,共灌水8次,研究不同灌水量对番茄产量和品质的影响。结果表明：随着灌水量的减少,番茄果实可溶性固形物含量、可滴定酸含量和Vc含量以及灌溉水利用率均呈逐渐增加趋势,产量呈逐渐降低趋势。其中,每次灌水量为225m^3／hm^2 处理的产量较CK降低了0．45％,灌溉水利用率却提高了26．12％,而且增加了果实的可溶性固形物、可滴定酸和Vc含量;每次灌水量为150m^3／hm^2和75m^3／hm^2处理的产量较CK极显著降低,分别降低了10．08％和21．01％。综合分析认为,番茄冬春茬生产中较适宜的灌水量为每次灌水225m^3／hm^2。     

亏缺灌溉对日光温室番茄叶绿素荧光参数及产量的影响

为探讨温室番茄节水栽培的适宜灌水量,以日光温室冬春茬番茄为试验材料,从定植缓苗后开始进行亏缺灌溉处理,至番茄收获完毕,共亏缺灌水6次,试验设每次灌水量300 m3/hm2(CK)、225 m3/hm2、150 m3/hm2和75 m3/hm2计4个处理,研究不同灌水量处理对番茄叶片叶绿素荧光特性、产量和水分利用率的影响。结果表明:亏缺灌溉程度对番茄叶片叶绿素荧光特性、产量和水分利用率均有极显著影响。在每次灌水量为75～300 m3/hm2范围内,随着灌水量的减少,番茄叶片叶绿素荧光参数Fv/Fm和ΦPSⅡ值均呈逐渐降低趋势,番茄产量逐渐下降,水分利用率逐渐提高。其中,每次灌水量225 m3/hm2处理的番茄叶片叶绿素荧光参数和产量均降低不明显,综合效益最高。对日光温室冬春茬番茄从定植缓苗后开始进行亏缺灌溉,每次灌水量为225 m3/hm2较适宜。     

膜下滴灌不同水·肥·密度处理对加工番茄产量及品质的影响

为探明适宜河套地区加工番茄膜下滴灌生产的灌水量、施肥量与种植密度,以早熟加工番茄品种IVF1301为试材,以充分灌水(W)、当地推荐施肥量(F)并一次性施肥、推荐种植密度(M2)为对照,设3个滴灌水量(高水W1100％W、中水W275％W、低水W350％W)、3个施肥量并分次施肥(高肥F1100％F、中肥F275％F、低肥F350％F)和3个种植密度(M130000株/hm2、M233000株/hm2和M336000株/hm2),3因素正交设计,共10个处理,研究滴灌条件下不同水、肥、密度处理组合及施肥方式对加工番茄产量及品质的影响.结果表明,相同灌水量、施肥量、种植密度条件下,分次施肥能达到高产优质高效的目的;试验条件下滴灌水量、施肥量、种植密度这3个因素最优产量组合为处理③(W1F3M3),其次为处理⑤(W2F2M3),W1、F2、M3所对应的产量最高,可作为生产中的最优产量组合.     

加气灌溉及水氮耦合滴灌对加工番茄产量及品质的影响

为研究水、氮、气对加工番茄产量和品质的影响,设置2个灌溉水平（4 950和4 050 m³·hm^-2）,4个施氮水平（280、250、220、190 kg·hm^-2）,2个加气水平（掺气比例15%和掺气比例0%）,共16个处理,分析了不同水、肥、气处理下新疆加工番茄产量和品质的变化,并利用主成分分析和隶属函数法对番茄产量和品质进行综合评价。结果表明,相同灌水量下,加工番茄单株产量、单果重、维生素C、可溶性固形物随施氮量增加呈抛物线趋势变化,有机酸含量随施氮量增加呈增加趋势,单株果数随施氮量增加呈减小趋势。相同施氮量条件下,高灌水量处理的单株产量、单果重、果实横径和纵径均高于低灌水量处理,但低灌水量显著提高了加工番茄单株果数、可溶性糖、有机酸、维生素C和可溶性固形物含量。加气灌溉下单株产量、单株果数和单果重分别显著提高6.14%、3.67%和2.35%（P<0.01）,果实横径、纵径和可溶性糖、有机酸、维生素C、可溶性固形物含量分别增大了1.91%、1.85%、1.17%、2.37%、2.42%和4.68%。通过综合隶属函数值评定,灌溉定额为4 050 m³·hm^-2,施氮量为250 kg·hm-2的加气灌溉可以满足加工番茄高产、品质优的要求。     

基于EFAST的DSSAT模型对南疆地区棉花参数敏感性分析及适用性评价

对CROPGRO＿Cotton模型中敏感的参数进行分析，来对南疆棉花进行生长模拟。通过扩展傅里叶幅度检测法(EFAST)对棉花模型的18个输入参数实行敏感性分析，以棉花的开花期、成熟期、生物量、籽棉产量观测数据实行对比，运用glue和试错法相结合进行参数调节，实现南疆地区棉花的本地化。经过分析研究，对籽棉产量敏感的品种参数有出苗到初花期的光热时间(EM-FL)、初花期到第1个棉铃产生的光热时间(FL-SH)、最适合条件下叶片最大光合速率(LFMAX)、种子填充棉铃的持续时间(SFDUR),它们的全局敏感性指数分别为0.35、0.15、0.17、0.50。18个品种参数中对生物量敏感的有临界光周期(CSDL)、出苗到初花期的光热时间(EM-FL)、初花期到第1个棉铃产生的光热时间(FL-SH)、初花期到第1个籽粒产生的光热时间(FL-SD)、第1个籽粒产生到生理成熟的光热时间(SD-PM)、最适合条件下叶片最大光合速率(LFMAX)、籽粒最大质量(WTPSD),它们对应的全局敏感性指数分别为0.46、0.25、0.18、0.18、0.73、0.72、0.11。CROPGRO＿Cotton...     

作物根区局部控水无压地下灌溉技术大田试验研究

通过大田试验,分析了作物根区局部控水无压地下灌溉条件下不同孔径孔口出水规律和根区局部湿润状况。试验表明：无压灌溉的灌溉水量主要集中在出水孔周围20cm范围内,不同的孔口压力能够改变孔口出水量和0～30cm土壤储水量,从而实现对作物的限水灌溉;-4cm和-2cm供水水平相比,番茄的耗水量降低了24％,产量减少了35％,水分利用率降低了19％,说明-4cm水平的产量已经明显受到了土壤水分的限制。     

水肥耦合对温室袋培番茄品质、产量及水分利用效率的影响

【目的】探讨水分和肥料与温室袋培番茄品质、产量及水分利用效率关系,为温室袋培番茄的高效生产提供科学依据。【方法】在温室条件下,以番茄品种‘金棚1号’为试材,研究水肥耦合对温室袋培番茄品质、产量和水分利用效率的影响,同时基于主成分分析方法对番茄品质做多目标综合评价,最后分析不同处理番茄生产的成本和经济收益。【结果】单株施肥量、灌水量以及水肥交互作用对番茄各品质指标影响不同。在相同水分条件下,番茄果实中硝酸盐和可溶性蛋白含量随着肥料浓度的升高而增加,而Vc、番茄红素以及可溶性糖含量却呈现先增加后减少的趋势;在相同肥料浓度下,随着基质含水量的增加番茄果实中硝酸盐、Vc、可溶性蛋白、以及可溶性糖等含量逐渐降低,表现为“稀释效应”,番茄红素的含量则在中水处理下较高;在单株施肥量一定的条件下,其产量随着灌水量的增加呈现先增加后降低的趋势,而在单株灌水量一定的条件下,产量随着施肥量的增加同样呈现抛物线趋势,施肥量、灌水量以及水肥交互作用对番茄产量的影响都达到了极显著水平,其影响大小顺序为水分作用＞肥料作用＞水肥交互作用;在同一施肥水平下,袋式栽培番茄灌溉水分利用效率随着单株灌水量的升高而降低,在同一灌水量水平下,灌溉水分利用效率随着施肥量的增加呈抛物线趋势,施肥量和灌水量作为单一因子对灌溉水分利用效率的影响极显著,且水分作用＞肥料作用,而水肥交互作用对水分利用效率的影响不显著;高肥高水处理的净收益最高,为4.98 元/株,与中肥中水处理（4.86 元/株）、高肥中水（4.84 元/株）以及中肥高水（4.80 元/株）之间无显著性差异;而低肥低水处理的净收益为3.33 元/株,显著低于其他处理。【结论】综合考虑品质、产量、水分利用效率、资源节约以及可持续生产等因素,在不显著降低番茄品质和净收益的情况下,选择中肥（5 1470 mg）中水（120 L）处理作为最优水肥组合。     

温室番茄水肥耦合数学模型及其优化方案研究

采用三因素二次回归通用旋转组合设计,研究了灌水量、氮肥、钾肥的耦合效应对番茄的影响,得到番茄产量对三因素的回归数学模型。结果表明:三因素影响番茄产量的顺序依次为施氮量、灌水量、施钾量,各因素间存在交互作用。经计算机模拟得出,番茄产量达到最高值89.15.thm-2时,其对应的灌水量、施氮量和施钾量分别为2 637.2 m3.hm-2、374.1 kg.hm-2和51.6 kg.hm-2。对模拟结果进行的验证试验表明,模型优选所得到配施方案的番茄产量最高。     

覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响

通过田间试验,研究了覆膜沟灌条件下不同水氮处理对番茄产量与品质的影响,旨在探讨西北旱区覆膜沟灌条件下番茄的水肥调控模式,以达到节水、增产、高效与优质的目的。结果表明：采用85%对照灌水量处理（CK）对番茄 市场产量（≥60 g）无显著影响,而65%和45%对照灌水量处理则减产明显;采用3/4当地施肥量(CK)处理对番茄总产量与市场产量影响不显著;减少灌水量处理显著增加番茄的果色指数与硬度,提高可溶性固形物、可溶性糖含量,降低有机酸含量;施氮量对番茄可溶性固形物、有机酸含量影响不显著,但减少施氮量增加可溶性糖含量;番茄维生素C含量随灌水量与施肥量的降低呈现先增加而后降低的趋势。综合考虑产量、品质及水分利用效率(WUE),本研究认为采用416.76 mm（85%CK）灌水量及117.6 kg·hm^-2（3/4CK）纯氮施用量,为西北旱区覆膜沟灌种植条件下适宜的水肥调控模式。     

作物生长模拟模型的参数敏感性分析

对小麦作物模型WOFOST(world food studies)的参数进行辨析,并利用OAT(one-at-a-time)分析方法对WOFOST模型的作物和土壤参数进行敏感性分析,同时对小麦生长模拟结果进行解析。结果表明,从出苗到开花的积温(TSUM1)、根干物质分配系数(FRTB)、储存器官的同物质转换效率(CVO)、茎的同化物转换效率(CVS)、初始发展阶段因子(DVSI)、在35℃时叶的生命周期(SPAN)、生育期的比叶面积(SLATB)参数的相对敏感度都大于0.5,表现为强敏感性,对模型模拟结果影响较大。基于不同产量指标和不同生产水平条件下对WOFOST模型影响较大的参数基本一致,其相对敏感度差异不大。小麦叶面积指数(leaf area index,LAI)的模拟结果表明,小麦从播种到开花的时间为137 d,而从开花到成熟的时间为66 d,与实际情况基本吻合。本研究结果可为WOFOST模型的应用和模型调参提供依据。     

番茄产量及水分利用效率对灌水的响应

试验在温室内进行,以充分灌水处理的灌水定额W为基准,设置0.6W、0.8W、1.0W和1.2W 4个灌水梯度,分别记为GS0.6、GS0.8、GS1.0和GS1.2共4个处理,研究了不同灌溉水量对温室番茄生长、干物质积累、产量和灌溉水利用效率的影响。结果表明,随着灌水量增加,番茄株高、茎粗、干物质积累量和产量均表现为逐渐增加的趋势;而灌溉水利用效率随着灌水量增加而减小。GS0.6处理较GS1.0处理番茄产量显著减少,灌溉水利用效率显著增加,而GS0.8和GS1.2处理较GS1.0处理对番茄产量和灌溉水利用效率的影响差异不明显。可见,适度亏缺灌溉或适度过量灌溉对作物产量和水分利用效率影响不明显,但过度水分亏缺将明显影响作物产量。