灌溉施氮和种植密度对棉花叶面积指数与产量的影响

为构建便于实际应用的棉花叶面积指数和产量模型,综合考虑灌溉、施肥、种植密度及覆膜的影响,建立了基于相对有效积温的普适棉花相对叶面积指数的Logistic模型,并研究了棉花最大叶面积指数与全生育期灌水量、施氮量、种植密度及产量之间的关系。结果表明：覆膜棉花叶面积指数最大时的有效积温为1400℃左右,不覆膜棉花的叶面积指数最大时的有效积温为1600℃左右。棉花最大叶面积指数随耗水量、施氮量呈现出先增后减的变化趋势,而种植密度与最大叶面积指数之间表现出明显的正相关性。综合考虑灌水量、施氮量和种植密度的作用可以较为准确描述最大叶面积指数变化特征。棉花产量随着最大叶面积指数的变化呈现出明显的先增后减的变化趋势,当最大叶面积指数为4.93时籽棉产量最大达6066.2kg/hm2。相对化分析结果表明,覆膜与不覆膜棉花相对叶面积指数的变化趋势基本一致,相应的模型参数也基本相同,从而建立了全国范围内覆膜与不覆膜棉花统一的相对叶面积指数的Logistic模型。该研究为棉花科学种植和精细化管理提供了方法,也为其他作物在不同管理措施和地域时进行建模提供了参考。     

基于AquaCrop模型的南疆无膜滴灌棉花灌溉制度优化

为探究AquaCrop模型对南疆地区无膜滴灌棉花种植的适用性、寻求最优灌溉制度,以2018—2019年田间实测数据对模型进行校验,并利用校准模型分别模拟2种不同灌水情景下的棉花冠层覆盖度、生物量及产量的变化规律。结果表明：采用AquaCrop模型模拟2019年冠层覆盖度的均方根误差（RMSE）、拟合指数（d）、标准均方根误差（NRMSE）及决定系数（R2）分别为6.03%、0.12、13.08%和0.97,生物量模拟的各参数分别为810kg/hm2、0.93、6.41%和0.80,产量模拟的各参数分别为751kg/hm2、0.84、14.02%和0.87,说明AquaCrop模型可以较好地模拟南疆地区无膜滴灌棉花的生长与产量。基于1960—2019年的气象数据,利用AquaCrop模型对无膜滴灌棉花进行情景模拟：灌水周期相同时,无膜滴灌棉花产量随灌溉定额的增加呈先增加、后减小的变化趋势,总灌水量为7200m3/hm2时产量达到最大值（5398kg/hm2）,水分利用效率（WUE）为0.75kg/m3;灌溉定额相同时,无膜滴灌棉花产量随灌水周期的增加而增加,总灌水量为5400m3/hm2、灌水周期为5d时,产量达到最大值（5315kg/hm2）、WUE为0.98kg/m3。研究表明,灌水周期5d、灌溉定额540mm的灌溉制度可保证无膜滴灌棉花具有较高的产量和水分利用率,可作为无膜滴灌棉花的参考灌溉制度在南疆地区推广应用。     

亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响

1998～ 1 999年 ,研究了滴灌和地面灌二种灌水方式下 ,亏缺灌溉对棉花生长发育和产量的影响。试验结果表明 ,在亏缺灌溉条件下 ,花铃期干旱对棉花生长发育和产量影响最大。但随着亏缺灌溉程度由重到轻 ,即随着供水量的增加 ,棉花生长发育趋向良好 ,总耗水量和产量相应增加 ,二者均呈现出良好的直线关系 ;与地面灌相比 ,因滴灌是一种小定额灌溉 ,供水时段、水量分配较为均匀 ,又直接把水送至棉花根部 ,故灌水前后土壤湿度变幅小 ,棉花株高、果枝、蕾、铃的生长发育和叶面积系数乃至产量均优于地面灌方式     

基于DSSAT模型的南疆膜下滴灌棉花生长与产量模拟

目前关于膜下滴灌棉花的灌水定额制定仍以田间灌溉试验为主,而考虑播期土壤含水率及采用模型的方法确定膜下滴灌棉花灌水定额的研究较少。本文通过2017、2018年两季的新疆南疆地区棉花大田试验,利用2017、2018年棉花开花期、成熟期的土壤含水率、叶面积指数、生物量和籽棉产量实测数据对DSSAT-CROPGRO-Cotton模型进行参数校正和验证。试验共设计了24、30、36mm 3个膜下滴灌棉花灌水定额水平,并采用验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对1.2θFC、1.1θFC、θFC、0.9θFC、0.8θFC、0.7θFC、0.6θFC和0.5θFC（θFC为田间持水率）8个不同初始土壤含水率条件下的膜下滴灌棉花的生长及产量进行了模拟。结果表明,模型经过参数校正和验证后对土壤含水率、棉花物候期、叶面积指数和籽棉产量的模拟值与实测值吻合度较好,能够满足大田膜下滴灌棉花的模拟精度要求,但对生物量的模拟与实测值偏差较大。同时,基于验证的DSSAT-CROPGRO-Cotton模型对不同初始土壤含水率及灌水定额条件下的棉花籽棉产量和生物量进行了模拟。结果表明,棉花籽棉产量和生物量模拟值达到最大值的初始土壤含水率为0.8θFC~θFC。同时,要保证棉花生育期灌溉定额在330～396mm之间。模拟结果在南疆地区的棉花播期及生育期灌溉管理中可供借鉴使用。     

干旱区棉花畦灌非充分灌溉技术研究——以新疆尉犁县为例

为了探索干旱区棉花畦灌非充分灌溉技术应用的模式,通过新疆尉犁县实验资料,对棉花产量及水分利用效率与土壤水分平衡方程各分量之间的关系进行了研究,结果表明:灌溉定额为3 000m3/hm2时,棉花苗期不进行灌溉,蕾期灌1次,花铃期灌水2次,吐絮期适当进行灌溉,可有效提高产量;灌水量的大小与灌水次数影响着棉花的生长变化及产量,适量的灌溉对于促进棉花生长具有重要意义。研究结果为指导当地农业生产提供了一定参考。     

不同水氮管理下玉米叶片衰老对氮转移效率的影响

为阐明不同水氮管理模式下玉米叶片衰老过程对玉米中氮素转移的影响,进行了大田试验,通过设置3个灌溉水平（150、300、450m3/hm2）和4个施氮水平（0、180、220、260kg/hm2）,探究不同水氮组合下玉米叶片衰老启动时间、叶片衰老速率、最大绿叶衰减速率出现时间及叶片衰老过程对叶片氮转移效率和籽粒灌浆过程的影响。结果表明：各处理叶片衰老启动时间均发生在吐丝后10d左右,其受灌水和施氮影响较小;在灌水充足条件下,增加施氮量可以降低叶片衰老速率,延长最大绿叶衰减速率出现时间;施氮量相同时,随灌水量增加吐丝期叶片氮素积累量呈先增加、后减小的趋势;在一定范围内,叶片氮转移效率随最大绿叶衰减速率出现时间的增加而提高,最高可提升25.78个百分点;籽粒灌浆速率呈先慢后快、最后趋于平缓的变化规律,且在吐丝后30～40d达到最大,延缓叶片衰老速率有助于提高百粒质量;当灌水量为300m3/hm2、施氮量为260kg/hm2时,最大绿叶衰减速率出现时间为吐丝后48.90d,叶片氮转移效率最高,百粒质量最大,是最佳灌水、施氮组合。     

基于高光谱和连续投影算法的棉花叶面积指数估测

为实现快速、无损、实时监测不同灌溉处理下棉花植株叶面积指数,借助高光谱遥感技术获取了棉花植株4个生育期的冠层反射率,同时获取每株棉花的叶面积指数,用一阶导数、二阶导数、标准正态变换,多元散射校正、小波分析等光谱预处理方法,经过连续投影算法提取特征波段,用偏最小二乘法建立4个生育期（总体）和各生育期的高光谱估算模型。对比6种预处理方法在4个生育期和各生育期建模精度表明,4个生育期（总体）、蕾期、花期、花铃期的小波分解尺度为4、2、8、2,模型分别为CWT-SPA-PLS、CWT-FD-SPA-PLS、CWT-SPA-PLS、CWT-FD-SPA-PLS时可取得较好的精度;经二阶导数处理后,铃期可取得较好的结果,R2和RPD分别0.973、5.3295,优于其他预处理。试验结果表明,利用预处理方法尤其是小波分析方法得到的光谱信息可有效估测棉花4个生育期（总体）和各生育期的叶面积指数。     

调亏灌溉对香梨叶片光合速率及水分利用效率的影响

试验研究了调亏灌溉对成龄库尔勒香梨树叶片生理指标的影响.在果实快速膨大前期分别施加了2种水分胁迫:轻度水分胁迫,灌水量为蒸发量的60％;重度水分胁迫,灌水量为蒸发量的40％.在果实快速膨大期,灌水量为蒸发量的80％.对照处理为香梨的整个生育期灌水量均为蒸发量的80％.结果表明,调亏灌溉期间,水分胁迫显著地降低了香梨树的叶片光合速率、蒸腾速率与气孔开度;果实快速膨大期,调亏处理恢复充分灌后,叶片光合速率、蒸腾速率及气孔开度均在一定程度上恢复,轻度调亏处理恢复到与对照相同的水平,而重度的水分胁迫处理却始终低于对照.叶片蒸腾速率比光合速率对土壤水分变化更敏感,水分胁迫可提高香梨树的叶片水分利用效率.     

渭干河灌区棉花高产节水优化灌溉制度试验研究

利用田测法进行了相同灌水时间和次数、不同灌溉定额条件下灌水量与棉花产量关系试验 ,并采用数学分析方法推导、分析、计算了棉花最高产量灌溉定额 ,节水经济灌溉定额 ,高效用水灌溉定额 ,棉花需水临界期。结果表明 :皮棉产量与灌水量呈良好的二次抛物线关系 ;节水经济灌溉定额不仅与棉花水分生产函数有关 ,而且与皮棉价格、单方水价格、生产要素不变费用及水费征收方式有关。在现状条件下 ,渭干河灌区棉花合理灌溉定额为 2 655～ 5394 m3/ hm2 ,最高产量灌溉定额为 5394 m3/ hm2 ,节水经济灌溉定额5370 m3/ hm2 ,高效用水灌溉定额为 2 655m3/ hm2 ;棉花需水临界期是花铃期和蕾期     

基于HYDRUS—2D的负压灌溉土壤水分入渗数值模拟

依据土壤水动力学理论,结合负压灌溉条件下土壤水分运动特征,建立了土壤水分入渗模型。利用HYDRUS-2D对所建模型求解,并模拟在负压地下灌溉下,水分在土壤垂直剖面随时间的入渗变化规律。将模拟结果与试验测量结果进行对比验证,结果表明,两者相对误差为2%~4%,所建模型可以有效描述负压地下灌溉条件下土壤水分入渗规律。利用该模型模拟研究了不同灌水器半径(8、10、12 cm)和不同土质(北京地区土壤和基质)下土壤水分的入渗情况。结果表明:灌水器半径是影响土壤水分入渗的显著性因素。灌水器半径越大,水分入渗速率越快。灌水器尺寸对入渗起始时的入渗延迟有较大影响,灌水器半径越大,延迟越小。土壤水分入渗速率与灌水器半径呈正相关。     

不同灌水条件下施氮量对滴灌夏棉冠层指标的影响

[目的]揭示施氮量对滴灌夏棉冠层指标的调控作用。[方法]设置3个灌水水平(滴灌,灌水定额30、22.5、15mm,分别记为I1、I2、I3)和5个氮素水平(0、60、120、180、240kg/hm2,分别记为N0、N1、N2、N3、N4),研究了不同灌水条件下施氮量对株高、叶面积指数、叶片含氮量和比叶重的影响。[结果]I2条件下,株高和叶面积指数随施氮量增加呈不断增加趋势,施氮量为240kg/hm2时达到最大。I1和I3条件下,增加施氮量,株高和叶面积指数先增加后减小,在施氮量为60或120kg/hm2的处理达到最大。夏棉比叶重和叶片含氮量随着生育期推进分别呈不断上升和不断下降趋势,5个施氮水平下夏棉叶片比叶重均表现为I1相似文献   

不同灌水定额对北疆苜蓿叶面积指数和产量的影响

【目的】研究紫花苜蓿在浅埋式滴灌条件下,不同灌水定额对叶面积指数生长特性和产量的影响及二者之间相互关系。【方法】通过开展大田试验,共设置5个水分处理,依次为300 m3/hm2(T1)、375 m3/hm2(T2)、450m3/hm2(T3)、525 m3/hm2(T4)、600 m3/hm2(T5),采用植物冠层分析仪测量了不同灌水定额的紫花苜蓿叶面积指数和产量,分析相互关系,运用回归分析法拟合生长模型并进行验证。【结果】紫花苜蓿叶面积指数随着灌水定额的增大而增大,生长规律呈现先快后慢,倒"L"型趋势,2茬末期均出现衰败现象,第2茬受天气转冷因素表现更加明显。灌水定额525 m3/hm2以上叶面积指数没有明显提高,对应T4处理产量最高,叶面积指数、产量、灌水定额三者相互之间均存在显著相关性,建立三者之间相互单因素回归分析方程,拟合度较高。WUE随着灌水定额的增大呈现单侧下降趋势。【结论】运用浅埋式滴灌技术开展紫花苜蓿灌溉试验,适宜的灌水量可以改善紫花苜蓿生长状态,提高作物产量,达到节水增效的目的。     

补灌量和覆盖量耦合变化下旱地春小麦叶面积指数对产量的影响

[目的]免耕覆盖中补灌量和秸秆覆盖量耦合变化下春小麦叶面积指数对产量有较大影响。[方法]本研究以甘肃省定西市安定区1979—2019年历史气象数据为基础，运用APSIM模型对补灌量与覆盖量耦合变化时旱地春小麦的叶面积指数和产量及其构成因素进行模拟，并采用DPS软件进行分析实验，研究补灌量和覆盖量耦合下旱地春小麦叶面积指数对产量的影响机制。[结果]结果表明：在试验设计范围内, 不同春小麦叶面积指数对春小麦千粒质量的影响效应在开花-灌浆期为向上的二次抛物线变化。其他时期，不同春小麦叶面积指数对春小麦产量和千粒质量的影响效应为向下的二次抛物线变化, 不同春小麦叶面积指数对春小麦籽粒数的影响效应为向上的二次抛物线变化。试验变化范围内，各个时期春小麦千粒质量均未出现阈值，分蘖—拔节期，春小麦产量未出现阈值，春小麦籽粒数出现阈值，春小麦叶面积指数为1.72时春小麦籽粒数出现最小值为8716.59/m2 。其他时期，春小麦产量和籽粒数出现阈值，在春小麦叶面积指数为0.94，2.31，1.67，1.18，1.24，0.79时春小麦产量出现最大值为3818.71kg/hm2，3827.06kg/hm2，3851.41kg/hm2，3904.35kg/hm2，3819.03kg/hm2，3853.72kg/hm2。春小麦叶面积指数为0.77，2.01，1.44，1.07，1.00，0.70时春小麦籽粒数出现最小值为9579.34/m2，8745.26/m2，9638.01/m2，9050.71/m2，8554.04/m2，9038.38/m2。春小麦叶面积指数对产量和千粒质量呈正效应，对籽粒数呈负效应。[结论]合理调节春小麦叶面积指数，可以促进透光性速率的提高、光合产物的产生，对春小麦产量的提高具有积极的意义。     

微咸水膜下滴灌对绿洲棉花生长特征与产量的影响

通过在微咸水膜下滴灌方式对绿洲棉花生长特征与产量的研究表明：棉花具有一定的耐盐性,当矿化度在一定范围,即轻度盐分胁迫对棉株株高、叶面积指数、单株总干物质积累量及干物质积累速率、根冠比、产量及水分利用效率影响不大,但重度盐分胁迫对这些指标影响较大。产量的降低主要原因：咸水灌溉使棉花单位面积结铃数明显减少,而对于棉花单铃重...     

基于无人机多光谱遥感的夏玉米叶面积指数估算方法

无人机多光谱遥感技术可以快速、无损地监测农作物叶面积指数（LAI）。为研究水分胁迫条件下,利用无人机多光谱植被指数估算夏玉米LAI的可行性,本研究基于无人机多光谱遥感系统,结合同时期实地采集的夏玉米LAI,选择5种植被指数,包括归一化差值植被指数（NDVI）、土壤调节植被指数（SAVI）、增强型植被指数（EVI）、绿度归一化植被指数（GNDVI）和抗大气指数（VARI）,作为模型输入参数,使用随机森林回归算法建立全生育期不同灌溉条件下大田玉米冠层植被指数与LAI之间的关系模型,并与一元线性回归和多元线性回归算法建立的模型进行对比分析。结果表明,在充分灌溉条件下,植被指数的多元线性回归模型可以较好地估算LAI（R² = 0.83）;在水分胁迫条件下,植被指数的随机森林回归模型可以较好地估算LAI（R² = 0.74~0.87）,水分胁迫因素对该模型影响较小,且NDVI和VARI对估算LAI的贡献最大。上述结果表明基于无人机多光谱遥感技术,使用随机森林回归算法估算多种灌溉条件下的夏玉米LAI是可行的。该研究为实现快速、准确地监测全生育期不同灌溉条件下的大田夏玉米LAI提供了技术和方法支持。     

膜下调亏滴灌对制种玉米耗水规律及产量的影响

通过大田膜下调亏滴灌试验,测定了制种玉米叶面积指数、耗水量和产量等指标。结果表明,拔节—抽穗期缺水抑制了叶面积的生长,对产量负面影响极为显著,水分利用效率显著降低;灌浆—成熟期缺水对叶面积指数和产量影响甚微,而水分生产效率却显著提高,通过建立产量与叶面积指数以及叶面积指数与日耗水强度模型,提出了在抽穗期充分供水,苗期和成熟期减小供水、保持适度的水分亏缺的制种玉米节水高产水分调控模式。     

农田水盐运移与作物生长对亏水滴灌的响应和模拟研究

为探究西北干旱地区农田水盐运移与作物生长对亏水滴灌的响应以及层状土壤中水分溶质运移和作物生长耦合模型(Layered soil water-solute transport and crop growth model,LAWSTAC)的适用性,设置3种水分处理W100、W70、W40,分别表示灌溉需水量的100%、70%和40%,于2018年在农业农村部作物高效用水武威科学观测实验站进行了大田试验。结果表明:在制种玉米生长苗期,单次灌水后,浅层(0~20 cm)土壤含盐量降低;经全生育期灌溉后,灌水量越大,浅层脱盐和深层积盐现象越明显。3种水分处理下灌水量越多的处理,制种玉米叶面积指数(LAI)和最终地上生物量越高,作物长势越好。LAWSTAC模型能较好地模拟农田水盐运移和制种玉米的生长过程;各处理LAI模拟值与实测值之间的决定系数R^2均为0.99,RMSE为0.20~0.87 cm^2/cm^2;各处理地上生物量的模拟值与实测值的R^2均为0.99,RMSE为1.62~3.57 t/hm^2,说明LAWSTAC模型可以较为准确地模拟制种玉米LAI、地上生物量的动态变化。0~80 cm土层贮水量的模拟结果表明,各处理R^2为0.41~0.61,RMSE为12~21 mm;0~80 cm土壤盐分质量浓度的模拟结果表明,各处理R^2为0.53~0.60,RMSE为1.37~2.56 g/L,效果较好。因此,LAWSTAC模型可为当地复杂土壤条件的农田进行生产力的初步预测与评估。     

基于无人机多光谱遥感的马尾松林叶面积指数估测

快速、准确、无损估测马尾松林叶面积指数对精准林业管理具有重要意义。以小型低空无人机为平台,搭载RedEdge多光谱传感器,获取福建省西部马尾松林多光谱影像,运用重采样的方式获取并计算不同空间分辨率（0.08、0.1、0.2、0.5、1、2、5m）下的植被指数,结合地面实测LAI数据,分析其与植被指数的相关性,进而采用线性模型（LR）、多元逐步回归模型（MSR）、随机森林模型（RF）、支持向量机模型（SVM）和人工神经网络模型（BP）构建不同空间分辨率下的马尾松林LAI估测模型,以决定系数（R2）、均方根误差（RMSE）、相对分析误差（RPD）和总体精度（TA）来评价估测模型精度,从而确定最佳空间分辨率和最佳模型。结果表明,不同空间分辨率下LAI与植被指数均呈极显著相关（p<0.01）;多变量模型（MSR、RF、SVM、BP）的调整R2平均值高于LR模型;随着空间分辨率的增加,不同模型的R2整体上呈先增大后减小的趋势;当空间分辨率为0.5m时,利用植被指数建立的RF模型为马尾松林LAI的最佳估测模型,RF模型的调整R2为0.766,模型估测的R2、RMSE、RPD和TA分别为0.554、0.421、1.523和81.95%。本研究可为无人机多光谱遥感反演森林LAI表型参数的空间分辨率和模型选择提供理论参考。