施肥水平对长武旱塬地冬小麦产量影响的模拟

为了在实时气象条件下确定旱塬区适宜的肥力水平和产量水平,在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄士高原长武旱塬地1957～2001年期间不同肥力水平下连作冬小麦田产量效应.模型验证结果表明CK、N、NP处理产量模拟值与观测值之间的相关系数分别为0.740、0.764和0.740,均达到显著水平,WinEPIC模型对不同肥力处理下冬小麦籽粒产量模拟较为准确.模拟结果表明,无肥、低肥、中肥和高肥处理下连作冬小麦的产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.055、1.422、2.405和3.170 t/hm2,不同肥力处理间差异显著,以中肥和高肥处理增产效果最好.为黄土高原南部沟壑区旱地小麦生产的可持续发展提供了科学依据.     

黄土旱塬不同施肥水平下麦玉轮作的产量与土壤水分效应模拟研究

在模拟精度验证基础上,应用WinEPIC模型模拟研究了黄土高原旱塬地1957―1998年期间不同施肥水平下麦玉轮作方式“春玉米→春玉米→冬小麦→冬小麦→冬小麦→冬小麦”的产量变化和土壤水分效应。模拟结果表明:1）无肥、低肥、中肥和高肥处理下,麦玉轮作方式的模拟产量均呈现波动性降低趋势,其平均值分别为1.573、3.272、3.877和4.318 t/hm2,其适宜的施肥量范围为N 90～120 kg/hm2、P 30～60 kg/hm2;2）4种施肥处理下,麦玉轮作田逐月土壤有效含水量均呈现波动性降低趋势,平均每年分别减少8.5、10.3、12.3和12.0 mm,无肥、低肥和中肥处理间土壤有效含水量差异十分显著;3）在模拟初期（1957―1962）出现了土壤湿度逐年降低、土壤干层逐年加厚的干燥化过程,在模拟中后期（1975―1980,1993―1998）均出现了稳定的土壤干层,无肥和低肥处理土壤干层分布于2―3和2―4 m土层,中肥和高肥肥处理均分布于2―5 m土层,表现出随肥力和作物产量水平的提高,土壤干层厚度逐渐加深。     

黄土高原半干旱区春小麦和春玉米产量动态与土壤干燥化效应模拟研究

为了寻求与黄土高原半干旱区降水状况相适应、有利于土壤水分可持续利用的大田作物及其合理的施肥水平,为当地粮食生产的可持续发展提供科学依据.在数据库组建的基础上,应用WinEPIC模型定量模拟研究了黄土高原半干旱区同原1960-2000年不同肥力水平下连作春玉米和春小麦产量变化和深层土壤水分效应.结果表明:(1)连作条件下春玉米和春小麦产量均随降水量呈现波动性降低趋势,产量波动性春玉米明显大于春小麦;(2)与连作春小麦相比,春玉米田0-7 m土层土壤有效含水量较低,土壤干燥化速度较快;(3)随肥力水平的提高和作物连作年限的延长,农田土壤干层逐年加深和加厚,无肥、低肥、中肥、高肥处理下春玉米田土壤干层分别在连作第9年、第6年、第8年和第6年后分布于2-3,2-3,2-4,2-4 m土层,春小麦田土壤干层分别在连作第11年、第8年、第6年和第8年后分布于2-3,2-3,2-3,2-4 m土层.此后仅0-2 m土层土壤湿度随降水量发生年际变化;(4)从产量稳定性、土壤干燥化程度和农田土壤水分可持续利用角度统筹考虑,固原旱地适宜于种植春小麦,适宜的施肥量范围为N 60～90 kg/hm2和P2O5 30～45 kg/hm2.     

黄绵土长期施肥后效及对土壤水分的影响

在６年长期施用Ｎ，Ｐ，Ｍ，ＮＰ，ＭＮ，ＭＰ和ＭＮＰ的土壤上，连续种植一季谷子和两季小麦，研究长期施肥对后茬作物产量和吸Ｎ，Ｐ量的反映及Ｎ，Ｐ养分在作物体内分布情况。盆栽试验结果表明，磷肥，有机肥单施或与其它肥料配施均有后效，纯施Ｎ肥没有后效，而且影响和限制了后茬作物的生长和发育，Ｐ肥的后效最多能维持３年，有机肥后效公能维持一年。经过三料作物吸收，其土壤有机质，全Ｎ，速效Ｐ和碱解Ｎ均有所降低。     

土壤水分动态的随机模拟研究

本文把随机模拟方法应用于土壤水分的定量研究之中,并假定土壤水分的变化序列满足时间序列的通用加法模型。经检验证明:土壤水分变化序列由一确定的周期分量与一非确定的随机分量迭加而成。周期分量反映了气候的周期性波动和作物需水对土壤水分变化的影响,随机分量则反映了随机性的气候波动对土壤水分的影响,经对陕西武功、山西永济和陕西扶风三站土壤水分变化过程的模拟,其结果表明,该方法能以较高精度预测或模拟土壤水分在长时期內的动态变化过程,为采取灌溉排水和蓄水保墒等调节农田土壤水分的技术措施提供科学依据。     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

旱塬长期施肥对冬小麦产量及土壤养分的影响

该通过８年的小麦连作定位施肥试验，结合室内分析，探讨了施用不同肥料对作物产量和土壤养分的影响。结果表明：１、Ｍ、ＮＰ、ＮＰＭ施用能够稳定增产；增产为４９．４％－１４１．６％，以ＮＰＭ配施效果最好，其次为ＮＰ配施；２．Ｍ、ＮＰ、ＮＰＭ施用，增加土壤有机质（ＮＰ配施影响不大），全氮，碱解氮，速效磷和无机磷组分的含量。Ｎ．Ｐ单施，只增加土壤相应元素含量。３．在生产中，要提倡ＮＰＭ配施，在有机肥短缺时，     

施肥管理对农田黑土土壤水分动态变化的影响

东北黑土区属"雨养农业",水分是该地区农业生产中的主要限制因子。施肥管理通过影响土壤理化性质和作物生长调控土壤水分。以中国科学院海伦农田生态系统野外科学观测研究站内的水分平衡观测场为研究对象,基于10年的观测数据,分析研究区域内长期的施肥管理对土壤水分垂直变化和季节性变化的影响。研究结果表明不同的施肥管理方式显著影响了0~90 cm土层的土壤水分含量,表现为与无肥(CK)相比,化肥(NP)和有机肥+化肥(NPM)处理的0~90 cm土层土壤含水量分别减少了1.53%和3.45%。不同施肥管理方式下剖面土壤含水量的季节性变化为土壤含水量差异的最大时期出现在8月5日,表现为CK>NP>NP。根据土壤储水量的季节性变化,将作物生长季内土壤水分划分为三个时期,分别为相对稳定期(4月30日~5月30日),水分消耗期(5月30日~6月30日)和水分恢复期(6月30日~10月5日),其中NP和NPM处理土壤储水量一直处于较低水平。土壤水分被消耗的最大时期出现在6月末。     

土壤水分和施肥水平对甘薯叶片气体交换的影响

以"秦薯4号"和"619"为材料,通过盆栽试验,测定和分析了不同土壤水肥条件下甘薯的净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、叶片水分利用效率(WUE)、气孔导度(Gs)、气孔限制值(Ls)以及胞问CO2浓度(Ci).结果表明,土壤水分对两个甘薯品种的Pn、Tr、WUE、Ls、Gs、Ci均有极显著影响;除"秦薯4号"的Gs外,施肥对两个甘薯品种的6个生理指标的影响也均达到极显著水平.甘薯叶片的Pn、Tr随土壤水分的减少均呈下降趋势,而Gs和Ls在土壤轻旱条件下下降或略有不明显上升,但在重旱条件下这两个指标均明显下降.Ci在轻早条件下变化不明显,但在土壤严重干旱时极显著升高,说明轻旱条件下叶片气体交换主要受气孔因素限制,而重旱条件下主要受非气孔因素限制."秦薯4号"叶片WUE随土壤水分的下降而极显著下降,而"619"则呈明显的先增后减趋势.甘薯叶片Pn随施肥量的增加而增加,说明增加施肥可促进叶片CO2的气体内外交换.相对于不施肥处理,中肥处理的Tr略有不明显下降("秦薯4号")或明显上升("619"),高肥处理极显著增加了Tr;叶片WUE在中肥处理下极显著增加,但继续增加施肥量时增加不明显或极显著下降:"619"的Gs随施肥量的增加而增加,而"秦薯4号"变化不明显.随施肥量的增加,Ls呈先增后减的趋势,Ci呈先降后增的趋势,说明中肥处理下甘薯叶片气体交换主要受气孔因素的限制,而高肥处理下则主要受非气孔因素的限制.水肥间互作效应明显,合理施肥可提高干旱条件下Pn、Tr、WUE,但品种间气体交换对施肥的反应机制存在差异.     

土壤水分对冬小麦气孔导度及光合速率的影响与模拟*1

为了更精确掌握水分在作物模型中的贡献,通过田间设置5种不同程度的水分控制试验,分别选择冬小麦抽穗期（2011年4月18日）和开花后期（5月5日）两个典型日,利用Li-6400光合作用仪测定冬小麦叶片气孔导度和光合速率的日变化及其光响应过程,并利用SPSS软件进行分析;考虑土壤湿度因子,对气孔导度模型（Jarvis 模型）和光合模型（非直角双曲线模型）进行修订,利用实测资料拟合得到各项参数,并分析其模拟效果。结果表明,气孔导度、光合速率的日变化与土壤水分含量间呈正相关关系,土壤含水量越少,气孔导度、光合速率越小。加入土壤湿度因子的气孔导度和光合作用模型,两个指标均具有更好的模拟效果,实测值与模拟值之间的相关系数由修订前的0.907、0.769分别提高至0.967、0.987,实测值与模型回代值之间的相关系数也由修订前的0.572、0.316分别提高至0.768、0.874,且均方差均显著降低。因此,土壤湿度对调节冬小麦叶片气孔导度和光合作用非常重要,在气孔导度模拟和光合作用模拟中不能忽略土壤湿度的影响。     

底墒和磷肥对渭北旱塬冬小麦产量与水肥利用的影响

在陕西杨凌渭北旱塬进行5年定位试验,在施N160kg/hm2的基础上,设施P2O5 0、50、100、150 kg/hm2 4个施磷水平,结合5年降水情况,分析了播前底墒、施磷对旱地冬小麦产量及水肥利用的影响。结果表明,夏季7～9月的降水是决定渭北旱塬小麦播前底墒的关键因素,两者呈线性相关夏季每增加1 mm降水,土壤贮水增加0.5mm。要保持这一地区小麦稳产或高产,底墒应保持550 mm左右,夏季降水应有380 mm左右。夏季降水充足的年份,施磷量增加造成的下季小麦播前底墒下降不明显;降水偏少的（350mm）的年份,合理施磷能够促进小麦生长,导致生育期内对土壤水分消耗较多,降低土壤含水量,使前季小麦每增施磷50 kg/hm2,下季小麦播前底墒减少9～12 mm。除底墒外,关键生育期的充足降水也是保证旱地小麦产量重要因素,每毫米播前底墒能形成9.0～9.9 kg/hm2、生育期降水形成28.6～33.3 kg/hm2小麦子粒产量。施磷水平决定了作物生物量、产量高低;底墒决定了水分和磷肥利用的程度或水平,同时水分也制约着作物累积的干物质向收获器官（子粒）转移的多少或比例。在底墒充足的年份,较低的施磷量,就可实现较高的产量和水肥利用效率;底墒较差的年份,则要求较高的磷肥投入量。     

烟草栽培中土壤适宜含水率及施肥模型

该研究以提供优质烟叶生产的量化施肥模型,防止化肥的过量使用从而造成的环境污染及烟叶品质下降为目的,通过盆栽试验建立了氮磷钾肥及水分这4因子与产值的关系模型,对各因子之间的交互作用进行了分析,对模型进行了优化,并对供试土壤基础肥力的贡献率进行了计算,以此为基础建立了氮磷钾的施肥模型,并对所建模型进行了大田试验的验证。结果表明,盆栽试验适宜的施氮量为每株4.85～5.45 g纯氮,施磷量为P2O5每株7.68～8.64 g,施钾量为K2O每株16.17～17.95 g,土壤相对含水率为75.8%～80.5%。施肥模型推荐的氮磷钾肥施用量分别为39.30～44.16 kg/hm²,64.30～72.34 kg/hm²,232.77～258.41 kg/hm²,与大田试验的最佳施肥量纯氮（42.86±7.49）kg/hm²,P2O5为（65.09± 12.58）kg/hm²,K2O为（242.68±8.69）kg/hm²的结果大致相同。     

施氮对土壤水分亏缺下冬小麦生产力的影响

采用盆栽方法研究了不同土壤水分下施N量对小麦生产力的影响 .结果表明 :在适宜土壤含水量下 ,适当增施N肥 ,土壤水分利用率提高 ,植株吸N量和小麦产量增加 ;施N量过大 ,N利用不经济 .不同土壤含水量对应的适宜施N量不同 .水分适宜的土壤对应的适宜施N量高于水分亏缺的     

覆膜集雨与限量补灌对土壤水分及冬小麦产量的影响

依据北京昌平2005－2006年冬小麦田间试验,探讨覆膜集雨和限量补灌措施对土壤水分及产量影响。结果表明：限量补灌明显的增加了田间土壤水分和耗水量,1.6 m土层耗水量比对照增加45.8%,比覆膜增加29%～39%,产量是对照的1.63～1.95倍,比单纯覆膜增产32%～58%,结合覆膜比单纯补灌略增加上层土壤水分,但产量效应不明显;在覆膜面积占种植面积40%,降雨是常年水平一半的条件下,覆膜集雨提升上层土壤水分,降低深层土壤水分,1.6 m土层耗水量较对照增加3.68%～12.23%,且对深层水的利用是对照的1.55～1.69倍,小麦抗旱能力增强,增产63%～95%, 1 m土层水分生产效率提高55.8%～73.8%;在都有覆膜的前提下,追肥比早秋施肥和一次基肥更好地保持了苗期土层水分。总体来看,覆膜结合补灌追肥和限量补灌措施抗旱增产效果显著,值得在华北地区旱地农田推广应用。     

长期不同施肥措施下潮土冬小麦农田基础地力演变分析

农田基础地力提升对于减施肥料和作物稳产高产有着重大现实意义,该文依托潮土长期定位试验,采用DSSAT(decision support system for agro-technology transfer)模型分析了长期不同施肥条件下冬小麦农田基础地力的演变规律及其影响因素。结果表明,不同施肥显著影响冬小麦的农田基础地力产量,18a连续施用氮磷钾化肥(NPK)、NPK配施有机肥(NPKM)、高量NPK配施有机肥(1.5NPKM)和NPK配施秸秆还田(NPKS)的农田基础地力均得到提升,其基础地力产量分别增加了721、1033、2108和1306kg/hm2,增长率分别为29.6%、42.4%、86.6%和53.7%,平均每年提高1.6%、2.4%、4.8%和3.0%,其中以1.5NPKM处理更能有效提高冬小麦农田基础地力产量。1991-2008年冬小麦的基础地力贡献率在36.5%～70.9%,各处理18a年均基础地力贡献率分别为42.5%、59.9%、58.9%和52.5%,大小顺序为NPKM>1.5NPKM>NPKS>NPK,说明有机肥或秸秆与化肥配施比单施化肥更能有效提高农田基础地力产量及地力贡献率。基础地力贡献率与土壤全钾、全磷含量无显著相关性,与土壤有机碳、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾含量均达到了极显著相关,其中有机碳和全氮与基础地力贡献率相关度最高,说明土壤有机碳和全氮是潮土区基础地力的主要影响因素,是潮土区基础地力的主要评价指标。     

养分平衡法在冬小麦测土推荐施肥中的应用研究

针对我国冬小麦主产区的主要土壤类型之一潮土,通过对大量小麦肥效试验结果的分析,分别计算出小麦单位产量养分吸收量、土壤有效养分校正系数、肥料当季利用率等施肥参数.并基于养分平衡法的优点,主要研究了土壤环境因素和产量水平因素等对土壤有效养分校正系数和肥料利用率的影响及变化规律.结果表明,土壤有效养分含量与土壤有效养分校正系数及肥料当季利用率呈极显著曲线负相关关系.在此基础上,建立了以养分平衡原理为依据、土壤有效养分的测定为基础的我国潮土冬小麦测土推荐施肥指标体系,以简捷、快速、科学合理地指导我国小麦的施肥与生产.     

基于根系加权土壤水分有效性的冬小麦水分生产函数

为了准确评估作物水分亏缺程度及其敏感性动态对作物产量的影响,该研究结合基于根系加权土壤水分有效性的植物水分亏缺指数（Plant Water Deficit Index,PWDI）与基于归一化热单元指数的S型累积水分敏感指数,建立了3种不同形式的作物水分生产函数（Crop Water Production Function,CWPF）,即Blank加法模型（PWDI-B）、Jensen（PWDI-J）和Rao（PWDI-R）乘法模型。通过2 a冬小麦栽培田间蒸渗仪试验（北京昌平）和1 a冬小麦栽培田间滴灌试验（山东黄河三角洲）,优化了土壤水分胁迫修正系数中参数,进而对PWDI估算精度及CWPF产量估算效果进行检验与评价。结果表明：蒸渗仪试验基于根系加权估算的PWDI与实测值吻合良好,决定系数R2为0.78,标准化均方根误差（Normalized Root Mean Squared Error,NRMSE）为0.16;滴灌试验PWDI均值与作物株高（r=?0.95）、生物量及产量（r≤?0.79）均具有较好的相关性,表明根系加权PWDI能较准确地反映不同试验条件下冬小麦的水分亏缺程度及其对作物生长的影响;此外,无论是蒸渗仪试验还是滴灌试验,所建的3个CWPF对冬小麦产量的估算精度均在可接受范围内（R2≥0.78,NRMSE≤0.11）,且PWDI-R估算精度依次高于PWDI-J、PWDI-B、以及线性回归模型（即PWDI均值与产量的线性拟合模型）。因此,根系加权PWDI与S型水分敏感指数累积函数融合可用于合理构建冬小麦水分生产函数,其中PWDI-R乘法模型可优先推荐用于研究区冬小麦产量估算和灌溉制度优化,从而为当地冬小麦田间水分管理提供理论依据。     

微咸水非充分灌溉对土壤水盐分布与冬小麦产量的影响

为了实现高效用水,缓解北方地区水资源紧缺的状况,根据河北省中科院南皮生态农业试验站2003－2005年的冬小麦微咸水非充分灌溉田间试验资料,研究了微咸水非充分灌溉对土壤含盐量、冬小麦产量和产量构成因素以及水分利用效率的影响。结果表明,从拔节前到麦收后的冬小麦主根区土壤含盐量随着生育期的发展呈明显升高趋势;随着缺水阶段的后移,0～100 cm深度土壤积盐程度逐渐增大;穗粒数对缺拔节水敏感程度最高,缺抽穗水对单位面积穗数的影响最大,缺灌浆水对千粒重的负效应最大;总的来说产量随着缺水阶段的后移,水分胁迫的负效应逐渐减小,水分利用效率随着缺水阶段的后移有所提高,微咸水非充分灌溉的灌水优先顺序应为拔节水、抽穗水和灌浆水。该研究为黄淮海地区冬小麦在微咸水非充分灌溉下的适宜灌溉次数和灌溉水量的确定提供了科学依据,有利于合理开发利用当地微咸水资源。