压砂地西瓜光合作用干物质及产量水氮耦合模型及验证

为探明压砂地西瓜光合作用机理以及水氮条件对压砂地西瓜干物质积累和产量的影响,于2009年进行了桶栽对比试验,用高斯积分法计算冠层每日总光合同化量的方法建立压砂地西瓜光合作用干物质累积模型,并用试验实测值对模型进行验证。同时建立水氮耦合回归模型并进行验证。结果表明:1)光合作用干物质模型均方根误差(root mean square of error,RMSE)为22.5 kg/hm~2,相对均方根误差(normalized RMSE,n RMSE)为14.5%,相关系数(correlation coefficient,r)为0.89;2)当蒸发蒸腾量ET≥213~513.8 mm、可利用氮量N≥172.1~226.9 kg/hm~2时,水氮耦合压砂地西瓜干物质积累模型和产量模型的n RMSE均20%,R2约0.8,说明水氮耦合干物质和产量模型的可靠性。所建立的光合作用干物质累积模型和水氮耦合模型在一定条件下能够准确的预测压砂地西瓜干物质累积和经济产量,但光合作用模型更具有广泛的适用性。     

日光温室芹菜外观形态及干物质积累分配模拟模型

为实现日光温室芹菜外观形态与干物质积累分配预测。该研究依据芹菜(Apium graveolens L.)生长发育的光温反应特性,以‘尤文图斯’为试验品种,利用2年2茬分期播种试验观测数据,依据温室芹菜外观形态生长与关键气象因子(温度和辐射)的关系,以单株辐热积(Photo-ThermalIndex,PTI)为自变量构建了外观形态模拟模型;并建立了基于PTI的干物质分配模拟模型;结合叶面积指数模拟模块、光合作用和呼吸作用模拟模块,构建了干物质积累模拟模型;结合各器官各个发育阶段内的相对含水量,可计算鲜物质积累模拟模型。基于各子模块共同组成了日光温室芹菜外观形态及干物质积累分配模拟模型,确定了模型品种参数,利用独立试验数据对模型进行验证。结果表明,1)在外观形态模拟模型中,对根长、主茎茎粗、主茎茎长、株高、整枝和自然管理方式下叶面积指数(Leaf Area Index,LAI)形态指标均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)分别为2.46 cm、1.49 mm、6.72 cm、11.08 cm、0.74 m~2/m~2和0.77 m~2/m~2,归一化均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)分别在16.63%～20.63%之间。2)在干物质分配模拟模型中,各器官的干物质分配指数NRMSE在8.24%～27.19%之间,RMSE在0.60%～7.01%之间。3)在干物质积累模拟模型中,不同器官(根、茎、叶、总茎、总叶、主茎、叶柄、整枝和自然管理方式下地上部)的干物质质量RMSE在3.85～85.80 g/m~2之间,NRMSE分别为14.21%～23.13%之间,说明干物质积累模拟模型对不同器官的干物质模拟均有较高的模拟效果。表明模型能够较准确模拟芹菜外观形态与干物质积累分配,系统化定量地表现出日光温室芹菜的生长动态过程。     

基于氮素效应的烤烟叶面积指数动态模拟

为明确不同施氮水平下烤烟群体叶面积指数的动态特征以及其与活动积温的关系,本研究以‘豫烟12’、‘秦烟96’、‘云烟87’为供试材料,设4个施氮水平,分别为N0(0 kg·hm~(-2))、N1(30 kg·hm~(-2))、N2(60 kg·hm~(-2))、N3(90 kg·hm~(-2)),测定分析不同积温下烤烟群体叶面积指数及其动态特征,利用Curve Expert 1.40软件模拟并通过极限值法筛选建立了归一化积温模型,为烤烟群体光合结构的改善提供一定的理论依据。结果表明:1)烤烟群体叶面积指数随移栽后活动积温呈偏度0的单峰曲线变化,而随着施氮水平的增加呈现增加趋势,相同施氮水平下烤烟群体叶面积指数峰值大小表现为‘秦烟96’‘云烟87’‘豫烟12’。2)有理函数模型y=(a+bx)/(1+cx+dx2)具有较好的模拟效果和生物学意义,能够很好地模拟烤烟群体相对叶面积指数随相对活动积温的变化,决定系数为0.980 7**;利用2015年试验数据对模型进行检验,模拟准确度(k)均大于0.958,精确度(R2)均大于0.95,均方根误差RMSE均小于6.04%。3)模型参数在某些品种和施氮水平之间表现出显著差异性,品种和施氮量主要通过调节模型参数b、c、d实现对整个模拟模型的调节。4)烤烟群体相对叶面积指数变化速率曲线呈"N"型变化,反映了烤烟群体叶面积指数的实际变化趋势。5)施氮量对模型次级参数具有调节作用,随着施氮量增加烤烟群体平均叶面积指数、叶面积指数最大值呈增加趋势,可作为烤烟群体叶面积指数氮素调节的重要参考指标。该模型的建立可以为烤烟群体发育动态监测以及烤烟群体叶片光合特性的提升提供理论依据和决策支持。     

基于蔗糖产量时域变化的温室番茄光合作用的模拟与验证

为了使基于过程的作物模型(Based on Process Model,BPM)和基于结构的作物模型(Structure Model,SM)更好的衔接。该研究依据温室番茄的生理特性,分析了单位叶面积蔗糖产量与光合有效辐射的关系,建立了单位叶面积蔗糖产量子模型;利用有效叶面积与有效积温的关系公式,建立了有效叶面积的预测模型。将二者整合,构建了基于蔗糖的温室番茄光合作用模型并采用独立的试验数据对模型进行了验证。结果表明,单位叶面积蔗糖产量的预测结果的决定系数R~2和RMSE分别为0.98和0.95 g/m~2;有效叶面积的预测结果的R~2和RMSE为0.96和0.02 m~2;单株蔗糖产量的预测结果的R2和RMSE为0.97和48.58 mg/株。该文提出的有效叶面积初步解决了番茄因不断摘除老叶导致叶面积发展规律不断被打破导致无法准确模拟的问题,所建立的光合作用模型初步实现了基于过程的作物生长模型和基于结构的生长模型的有效融合;     

基于支持向量机回归的冬小麦叶面积指数遥感反演

利用单一植被指数反演叶面积指数(LAI)时,存在不同程度的饱和性且每种指数只能包含部分波段的信息,该文提出利用支持向量机回归的方法进行叶面积指数的反演,可以用更多的波段信息作为输入参数以提高LAI反演精度。选取冬小麦起身期、拔节期和灌浆期的实测光谱和叶面积指数数据,用统计回归的方法分别建立NDVI-LAI和RVI-LAI模型,用支持向量机回归(SVR)方法分别建立以NDVI、RVI以及蓝、绿、红和近红外4个波段数据作为输入参数的回归预测模型,即NDVI-SVR、RVI-SVR和NRGB-SVR模型。上述5个模型分别利用对应时期的环境星HJ-CCD数据进行验证。结果表明:NDVI和RVI与叶面积指数(LAI)的回归模型预测的结果与实测值的RMSE分别为0.98与0.97;预测精度分别为59.2%与59.3%。以NDVI和RVI结合实测叶面积指数(LAI)训练并预测的结果与实测值的均方根误差RMSE分别为0.71与0.83预测精度分别为70.4%与67.1%。以蓝(B)、绿(G)、红(R)以及近红外(NIR)波段作为输入参数回归并预测的RMSE值为0.42,预测精度为81.7%。通过支持向量机回归预测具有更好的拟合效果,可以输入更多波段信息,提高了叶面积遥感反演精度,对冬小麦的多个生育期均具有较好的适用性。     

温室盆栽一品红生长发育模拟模型

该研究的目的是建立一个温室盆栽一品红（Euphorbia pulcherrima Willd.）生长发育模拟模型,为温室盆栽一品红生产中的光温精准调控提供理论依据与决策支持。以一品红品种‘中国红’（Euphorbia pulcherrima Willd. Red China）为研究对象,通过不同定植期和不同密度的试验,定量分析了一品红生长发育与光温的关系。在此基础上,以生理辐热积（Physiological product of thermal effectiveness and PAR,PTEP）为尺度,建立了温室盆栽一品红生育期模拟子模型;以冠层吸收的生理辐热积（Canopy intercepted PTEP, PTEPint）为尺度,建立了温室盆栽一品红干物质生产和分配模拟子模型;综合生育期模拟子模型与干物质生产和分配模拟子模型,建立了温室盆栽一品红生长发育模拟模型,并用独立的试验数据对模型进行了检验。模型对从摘心到短日处理、单苞、单蕾、多蕾和开花期的模拟预测值与实测值的符合度较好。模拟值与实测值基于1︰1线的决定系数R2为0.99,回归估计标准误差RMSE分别为0.7、3、3.5、0.7和2 d,预测精度明显高于以有效积温为尺度的发育模型（RMSE分别为8、4.5、3.8、2.8和7.2 d）。模型对单位面积总干质量、叶干质量、茎干质量和苞叶干质量的模拟值与实测值基于1︰1线的R2和RMSE分别为0.98、0.97、0.91和0.95;7.12、7.49、3.89和2.48 g/m2。模型对一品红单位面积总干质量的预测精度明显高于基于光合作用驱动的生长模型（R2和RMSE分别为0.77和35.06 g/m2）。该研究建立的模型能够较准确地预测温室盆栽一品红各生育期出现时间、干物质生产和各个器官干质量的动态,模型的预测精度较高、参数少且易获取、实用性较强。     

钟模型在日光温室番茄发育进程模拟中的适应性探讨

依据日光温室番茄生长发育的光温反应特性,基于2个番茄品种不同播期12个生长季的发育阶段日数、温度和日照时数观测资料,利用钟模型中相关数学指数表达式表征番茄的不同发育时期和发育进度,将番茄的发育时期指标化。随后对各个发育阶段的模型参数进行求解,得到基本发育系数、温度反应特性遗传参数和光照反应特性遗传参数等模型参数初值,对模型进行统计检验和调试,使模型的模拟值与实测值之间误差最小,由此得到模型参数终值,建立基于钟模型方法的温室番茄发育期模拟模型。经验证,该模型在播种-三叶期、播种-初花期、播种-坐果期、播种-成熟期和播种-拉秧期5个番茄发育阶段模拟值与实际观测值之间的回归估计均方根误差(RMSE)分别为8.3、14.4、16.3、23.7和28.1d;回归估计标准均方根误差(NRMSE)分别为20.78%、20.18%、20.21%、17.35%和14.86%,表明本模型模拟效果较好。将钟模型模拟结果与有效积温法模拟结果进行对比,钟模型对各个关键发育期的模拟精度更高,模拟效果更好。     

CERES-Rice模型在江汉平原的验证与适应性评价

基于江汉平原武汉、荆州农业气象试验站双季早、晚稻及单季中稻多年田间试验数据和同期逐日气象数据,在利用GLUE参数估计模块结合"试错法"对模型参数标定基础上,对CERES-Rice模型叶面积指数及生物量动态、发育期、成熟时地上部生物量、产量等的模拟能力进行了验证。结果表明,模型对水稻发育期模拟较好,开花期和成熟期的模拟误差在3d以内,其中对感光性较弱的早稻模拟最好,感光性较强的晚稻模拟最差;生育期内叶面积指数和生物量动态模拟良好,一致性指数分别达0.98和1.0;模拟产量和地上部总生物量的相对均方根误差分别为8.72%和5.91%,总体效果较好,其中生殖关键期遭遇寒露风的晚稻产量NRMSE为11.16%,模拟效果偏差。说明CERES-Rice模型在无明显异常天气条件下对江汉平原地区水稻模拟具有较好的适应性,CERES-Rice模型可为江汉平原水稻生育期预测提供技术支撑,在考虑极端天气条件胁迫产量形成过程的基础上,可应用于该地区气象影响评价及产量预报业务。     

滴灌玉米叶面积指数归一化建模与特征分析

为探讨宁夏引黄灌区不同施氮量条件下滴灌玉米叶面积指数的动态变化特征，反映温度等气象因子对宁夏玉米形态结构和生长发育的影响，预测玉米生长过程与相对叶面积指数动态变化规律，本研究于 2017～ 2018年在宁夏平吉堡和宁夏大学试验农场进行，以玉米天赐 19为试验材料，采用水肥一体化管理技术，设 6个氮肥水平，对玉米全生育期叶面积指数(LAI)和有效积温(GDD)进行累积并归一化处理，以相对有效积温为自变量和相对叶面积指数(RLAI)为因变量进行动态模拟，得出了 5个准确度较高的模型，其中有理函数模型更符合宁夏滴灌玉米相对叶面积指数动态变化规律，模型检验结果表明，准确度均大于 0.933，精确度 R 2均大于 0.915；因此，此模型能较准确地对玉米群体 RLAI进行动态预测；施氮量可调控玉米的 LAI、平均叶面积指数(MLAI)及 MLAI/LAI ，为滴灌玉米叶面积指数动态模拟精度提供技术途径。     

北疆膜下滴灌棉花产量及水分生产率对灌水量响应的模拟

膜下滴灌技术是一种节水高产的灌溉技术,在新疆棉花种植中得到了广泛的应用。灌溉是影响新疆棉花产量的重要因素。为研究棉花产量和水分生产率对灌水量的响应,该文首先采用2010年和2011年新疆棉花膜下滴灌田间试验数据验证二维土壤水与作物生长耦合模型模拟棉花产量和耗水量可靠性。结果表明,二维土壤水与作物生长耦合模型能够可靠地模拟土壤含水率、叶面积指数、地上部分干物质量、籽棉产量和耗水量。土壤含水率模拟值与实测值的标准均方根误差(normalized root mean square error,n RMSE)为4.6%~23.4%,一致性指数为0.677~0.974;叶面积指数和地上部分干物质量n RMSE分别为6.3%~15.7%和7.2%~14.1%;籽棉产量和耗水量的模拟值与实测值之间相对误差分别仅为1.1%~6.7%和0.3%~9.2%。利用率定和验证后的模型参数进一步模拟10种灌水量情景下的棉花籽棉产量和水分生产率,结果表明籽棉产量随着灌水量的增加而增加,二者呈抛物线关系,而水分生产率则随着灌水量的增加而减小。综合考虑产量和水分生产率,北疆地区膜下滴灌棉花优化灌水量为280~307 mm。该研究可为北疆地区棉花灌水实践提供科学依据。     

氮磷钾配施对砂田西瓜产量和品质的影响

【目的】施肥不平衡是影响砂田西瓜产量和品质的主要因子。研究氮、 磷、 钾不同施肥量和配施比例对砂田西瓜产量和品质的影响,探明旱砂田西瓜高产、 优质的适宜氮、 磷、 钾施用量和配比,对提高砂田西瓜的生产效率具有重要的现实意义。【方法】本研究以中晚熟西瓜品种陇抗九号为试材,在砂田西瓜全膜覆盖栽培条件下,采用氮、 磷、 钾三因素的“311-B”D饱和最优设计,进行田间微区试验。对西瓜产量和品质结果进行二次回归拟合,建立养分回归数学模型。【结果】因素效应分析结果表明,不同因素对西瓜产量的影响以磷肥最大,氮肥次之,钾肥较小; 对西瓜品质的影响以磷肥最大,钾肥次之,氮肥较小,表明在砂田碱性土壤中,磷是影响西瓜产量、 品质的首要因素,当氮、 磷、 钾肥用量分别达231.61、 204.34、 191.78 kg/hm2时,边际产量效应值降至0。氮磷、 氮钾、 磷钾的交互作用对西瓜的产量也有显著影响,某一单一肥料施用量偏高或偏低均不利于西瓜产量的形成,而由于肥料间的交互作用,两者配施则对产量的提高有较强的促进作用。对氮而言,磷的交互效应大于钾; 对磷而言,氮的交互效应大于钾; 对钾而言,磷的交互效应大于氮,其交互作用最显著的区域为N 115.0~341.8 kg/hm2、 P2O5 86.5~298.2 kg/hm2、 K2O 101.6~298.4 kg/hm2。利用模型进行决策表明,砂田西瓜产量超过50 t/hm2的施肥方案为N 193.19~238.18 kg/hm2、 P2O5 162.41~206.72 kg/hm2、 K2O 164.85~214.53 kg/hm2; 西瓜品质综合评分在85分以上的施肥方案为N 195.96~239.44 kg/hm2、 P2O5 167.86~207.52 kg/hm2、 K2O 212.87~267.62 kg/hm2。【结论】砂田西瓜产量达50 t/hm2、 品质综合评分达85分以上的施肥方案为N 195.96~238.18 kg/hm2、 P2O5167.86~206.72 kg/hm2、 K2O 212.87~214.53 kg/hm2,适宜的N、 P2O5、 K2O施用比例约为1∶0.86∶0.98。     

水、氮、钾互作对砂田嫁接西瓜产量和品质的影响

【目的】西北砂田嫁接西瓜生产中水肥管理不当常造成品质下降。研究采用膜下滴灌栽培模式,水、氮、钾三因素组合对西瓜产量和品质的影响,为西北砂田嫁接西瓜高产、优质生产提供理论依据。【方法】以中晚熟西瓜品种‘金城5号’为供试材料进行微区试验。以水(W)、氮(N)、钾(K)为3个主因素,采用二次饱和D-最优设计确立了3因素5水平试验,共11个处理。测定西瓜产量和品质,分别建立产量、平均含糖量与水肥用量二次回归拟合数学模型,并计算产量和品质目标下的水肥用量。【结果】主因子效应分析表明,对西瓜产量的影响顺序为W>N>K,水对产量的正效应和氮对产量的负效应均极显著,钾对西瓜产量影响不显著。对西瓜品质的影响顺序为N>K>W,氮、钾对西瓜品质的正效应和水对西瓜品质的负效应均达到显著水平。对西瓜产量的耦合效应分析表明,交互效应表现为N×W>N×K>W×K,W×K的交互效应大于氮的单因素效应。对西瓜品质的耦合效应结果为W×K>W×N>N×K。产量与水肥回归模型计算得出,西瓜产量超过60 t/hm²的W、N、K组合方案为灌水量808～1017...     

基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控研究

建立基于便携式作物生长监测诊断仪的江西双季稻氮肥调控模型,利用模型推荐穗肥追氮量,实现江西双季稻氮肥追施的精确管理。基于不同株型品种和氮肥处理的田间试验资料,构建了双季稻叶面积指数光谱监测模型,利用拔节期的差值植被指数实时估测叶面积指数,进而结合江西双季稻高产栽培经验和建立的氮肥调控模型,对双季稻穗肥追氮量进行实时推荐,并和当地农户施肥方案和产量进行比较。双季稻关键生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期)的冠层差值植被指数DVI(810,720)与叶面积指数均呈显著正相关,线性函数拟合效果优于其他函数。利用独立试验资料对所建模型进行了检验,单生育期的模型预测效果优于全生育期模型;其中,拔节期的光谱监测模型表现最佳,早稻和晚稻叶面积指数的光谱监测模型的R2分别为0.880 6和0.878 8,模型预测早稻和晚稻叶面积指数的均方根误差、相对均方根误差、相关系数分别为0.30和0.25、7.28%和6.18%、0.923 2和0.926 9。氮肥调控模型推荐施肥应用表明,紧凑型品种的穗肥用量高于松散型品种;与农户方案相比,氮肥调控模型推荐施肥的调控方案在产量不降低的情况下减少氮肥用量6.58kg/hm2,提高氮肥农学利用率0.82个百分点、净收益103元/hm2和产投比0.9,而产量比农户方案略高或持平。与传统非定量农户施肥法相比,基于便携式作物生长监测诊断仪的双季稻氮肥调控方法可在保证产量的情况下,减少施氮量,提高氮肥农学利用率,获得更高经济效益,在江西双季稻生产中具有推广应用价值。     

水氮耦合下冬小麦LAI与株高的动态特征及其与产量的关系

为了进一步阐明灌水施氮对小麦生长(叶面积指数(leaf area index,LAI)和株高)和产量的影响机制,本研究在2012-2014年2a大田试验基础上,采用修正的Logistic和Richards数学模型定量分析了不同灌水施氮处理对LAI和株高的动态发育的影响,以及LAI和株高动态变化过程与产量及产量构成的回归关系。结果表明灌水能显著提高LAI的最大扩展速率(LRmax),从而增大最大LAI和平均LAI。施氮通过降低达到最大速率和最大LAI时的积温、增大LRmax来提高最大LAI和平均LAI(分别由不施氮下的1.87、1.35 cm~2/cm~2增大到施氮210 kg/hm~2条件下的4.57、3.82 cm~2/cm~2,继续施氮,增加效果不显著)。灌水通过延长株高生长时间来增大株高。施氮通过缩短株高进入快速生长期的时间和延长株高生长时间来增大株高,最大株高由不施氮下的58 cm提高到施氮105 kg/hm~2条件下的65 cm,继续施氮对株高增加不显著。年份对株高的生长影响显著。产量及产量构成与株高、LAI过程的逐步回归分析表明产量由平均LAI和最大株高共同决定,平均LAI主要决定了每平方米穗数,而最大株高主要决定了千粒质量,平均LAI对产量贡献更多。该研究为揭示水肥对作物生长过程和产量形成提供理论依据,为合理调控作物群体结构提供技术支撑。     

滴灌施肥对大棚西瓜生长、产量及品质的影响

该文从优质高产、高效和节水节肥的三重目标出发,通过大田试验,研究在西北旱区对大棚膜下滴灌施肥条件下不同生育时期水肥组合对西瓜生长、产量、灌溉水分利用效率和果实品质的影响,从而确定西瓜适宜滴灌施肥的水肥用量。试验设置3个灌溉量水平:450 m3/hm2(W1)、900 m3/hm2(W2)、1350 m3/hm2(W3),3个施肥水平:N 81.53 kg/hm2+P2O5 33.43 kg/hm2+K2O 101.09 kg/hm2(F1),N 163.05 kg/hm2+P2O5 66.85 kg/hm2+K2O202.18 kg/hm2(F2),N 244.58 kg/hm2+P2O5 100.28 kg/hm2+K2O 303.27 kg/hm2(F3),共9个处理。结果表明:在相同肥料处理条件下,提高灌水量有利于西瓜株高生长,但茎粗减小,发生徒长。F2W2处理能使西瓜叶片叶绿素含量在各个生育期保持较高水平。在西瓜苗期,增加水肥用量的F3W3处理提高了西瓜叶片净光合速率和蒸腾速率,但与F2W2处理差异不显著。坐果期后,F2W2处理的西瓜光合能力较强,获得了较高的产量和水分利用效率,较提高灌水量和施肥量的F3W3处理增产3.6%,灌溉水分利用效率(irrigation water use efficency,iWUE)提高35.73%。在果实品质方面,F2W2处理的西瓜中、边可溶性固形物、可溶性蛋白质和番茄红素等质量分数表现最好,F2W1处理的西瓜可溶性总糖质量分数最高,F3W2处理的西瓜总维生素C质量分数最高,但与F2W2处理差异不显著,且F2W2处理西瓜产生最佳的糖酸比,口感极佳。综合分析表明,F2W2处理的西瓜生长健壮,光合作用强,优质高产,且水分利用效率较高,是利于西北旱作膜下滴灌条件下西瓜生产中适宜的水肥组合。     

不同嫁接砧木对旱砂田西瓜生长及品质和产量的影响

近年来宁夏旱砂西瓜产区嫁接栽培迅速发展,但砧木品种繁杂。为筛选出适宜宁夏的旱砂西瓜嫁接砧木品种,选用10个南瓜砧木品种,观察了不同砧木对旱砂田西瓜生长、果实品质及产量的影响。结果表明,采用宁砧1号、宝根103、金城雪峰嫁接的旱砂西瓜折合产量较高,分别为42 470.37 、41 877.78、41 844.44 kg/hm2。宁砧1号嫁接的旱砂西瓜果皮硬度、果肉硬度、果实纵径最高,皖砧2号、宝根103、思状7号嫁接的旱砂西瓜果皮较厚,金城雪峰嫁接的旱砂西瓜果实中心可溶性固形物含量及总糖含量最高,宝根103嫁接的旱砂西瓜果实边缘可溶性固形物含量及总酸含量均高于其他砧木,宁砧1号嫁接的旱砂西瓜果实Vc含量均显著高于其他砧木。综合考虑认为,砧木品种金城雪峰、宝根103、宁砧1号对提高旱砂西瓜品质和产量的效果最好。     

适宜施氮量提高温室砂田滴灌甜瓜产量品质及水氮利用率

为解决设施砂田甜瓜生产中的水肥瓶颈问题,该文通过大田试验,研究西北旱区设施砂田甜瓜传统水肥管理与滴灌施肥处理对不同生育时期甜瓜生长、产量、品质及水氮利用率的影响,从而确定甜瓜高效的灌溉方式及适宜的氮肥用量。试验设置了2个对照处理:大水漫灌不施氮肥(CK0)和大水漫灌传统施氮(CK),并在灌水量减少40%的滴灌条件下设置了4个氮肥水平:不施氮(T1)、传统施氮量N 180 kg/hm2(T2)、减氮40%即N 108 kg/hm2(T3)、增氮40%即N 252 kg/hm2(T4),共6个处理。结果表明:滴灌施肥处理较对照在甜瓜生长后期光合、植株干物质及氮素积累量等生理、生长指标均显著提高,甜瓜增产7.40%~14.35%,水、氮利用率分别提高28.81%~40.65%和22.78%~77.22%,果实品质中可溶性固形物及Vc含量也显著提高,硝酸盐含量显著降低,且滴灌可减少砂层含土量,从而延长砂田的使用年限。相同滴灌条件不同氮水平处理间,甜瓜植株干物质及氮素积累量随施氮量的增加而增加,而光合指标、产量、品质及水氮利用率则表现出先增加后降低的趋势,其中以T2和T3处理的甜瓜产量、品质和水氮利用率最高。综合分析表明,滴灌施肥是西北旱区设施砂田甜瓜栽培优质高产、高效和节水节肥的水肥管理模式,适宜的氮肥施用量为108~180 kg/hm2。     

基于DSSAT作物模型的中美大豆主产区单产模拟与验证

开展基于作物模型的大面积作物产量估测研究,可以为及时掌握全球重点地区农作物的生产情况提供数据支撑。该研究以大豆为监测作物,选取中国吉林省和美国爱荷华州作为研究区域,基于DSSAT作物估产模型中的SOYGRO大豆模型,利用分辨率为0.5°×0.5°的生育期气象要素以及500 m×500 m绿色叶绿素植被指数,进行遥感数据融合作物模型估测大豆单位产量的模拟与验证研究。结果显示,2008-2017年,美国爱荷华州大豆单位产量模拟值的平均误差为16.8%,均方根误差为762.8 kg/hm~2,平均偏差为107.2 kg/hm~2;中国吉林省大豆单位产量估测的平均误差为36.3%,均方根误差为1 088.4 kg/hm~2,平均偏差为-237.9 kg/hm~2。在县域尺度下,大豆单位产量模拟值与调查值的拟合度较好,尤其在产量较低的年份,其中美国爱荷华州的产量相关系数最高可达0.78,中国吉林省的相关系数偏小,为0.59,表明对美国爱荷华州大豆单位产量的估测精度优于中国吉林省。研究所建立的大豆单位产量估测技术路线,可以为中美两国主产区作物单位产量的大面积有效估测提供参考。     

机械旱直播方式促进水稻生长发育提高产量

为了明确机械旱直播模式下水稻的产量形成机制,以杂交籼稻(F优498)和常规粳稻(徐稻4号)为试材,通过一次浅旋耕机械旱直播(B1)、"调墒、两旋"机械旱直播(B2)2种机械旱直播处理,并以人工撒播(B3)处理为对照,研究其对直播水稻产量形成的影响及其生理特性。结果表明,品种与直播处理对水稻主要生育时期干物质累积、叶面积指数(leaf area index,LAI)、结实期剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流强度、茎秆抗倒伏特性及产量均存在显著影响。不同直播处理下,F优498在产量及生长发育特性各指标上均显著高于徐稻4号。与B3相比,同一品种下机械旱直播各处理均能优化群体茎蘖数,提高成穗率,保证齐穗期适宜的LAI,提高了高效叶面积率,并有利于提高结实期群体光合产物的积累、剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流量及茎秆抗倒伏能力,并在保证一定数量有效穗的前提下,显著提高穗粒数、结实率及千粒质量,是机械旱直播水稻高产的重要原因。不同机械旱直播处理下,B2比B1处理能进一步提高机直播水稻齐穗至成熟期干物质累积并延缓LAI的衰减、增强根系活力及茎秆的抗倒能力,提高了结实率及千粒质量,最终促进了产量的提高,为最佳的机械旱直播方式。