基于Morris和EFAST的CERES-Wheat模型敏感性分析

依据在陕西杨凌获得的冬小麦试验资料,用Morris法和EFAST(extended Fourier amplitude sensitivity test)法分析了CERES-Wheat模型输出变量中小麦开花期、成熟期、产量、地上生物量对品种和生长参数的敏感性,并分析比较了两种方法的一致性。结果表明,光周期影响因子(P1D)、出苗-穗分化期积温(P1)、穗分化-挑旗期积温(P2)和春化影响因子(VEFF)均对开花期和成熟期较敏感,灌浆期积温(P5)对成熟期有较大影响;挑旗前、后的光能利用率(PARUE,PARU2)、P1D、P1和P2均对产量和生物量有较大影响;最适条件下标准籽粒质量(G2)和开花期单位地上生物量的籽粒数(G1)对冬小麦产量有较大影响,第一标准叶的比叶面积(SLAS)对地上生物量有较大影响。Morris法和EFAST法得到的参数敏感性结果具有较高的相关性,表明计算工作量较小的Morris法较适于筛选模型敏感参数。     

覆膜和生物炭对马铃薯干物质量积累与分配动态的影响

缺水和土壤肥力低下是限制青藏高原东部农业区马铃薯产量提升的关键因素,采用田间试验,研究覆膜和施用生物炭对马铃薯干物质量积累与分配的影响,进一步揭示覆膜和生物炭对马铃薯生长和产量的作用机理.结果表明马铃薯生长的高峰期分别为块茎形成期和淀粉积累期.Logistic方程能较好地模拟马铃薯总干物质量和块茎干物质量的累积过程,块...     

覆膜与生物炭对青藏高原马铃薯水分利用效率和产量的影响

生物炭具有比表面积大,吸附力强等特点,该研究尝试在地膜覆盖基础上引入生物炭技术,利用生物炭的保水保肥效应以及固碳培肥效果,解决地膜覆膜带来的土壤地力下降及后期减产问题。2019年通过设置施炭(B)、覆膜(M)、施炭+覆膜(M+B)和对照(CK)共4个处理的大田试验,探究覆膜和生物炭对青海省东部农业区马铃薯生长、耗水特征和产量的影响。结果表明:块茎膨大期和淀粉积累期是植株干物质量增加的主要时期,覆膜在块茎膨大期即有显著的促进效果,生物炭仅在淀粉积累后期和成熟期促进效果显著。施炭和覆膜均能显著提高收获期植株总干物质量,施炭比覆膜的根冠比显著提高。马铃薯苗期耗水量最高,在块茎膨大期以前日均耗水量在3 mm/d以上。覆膜显著增加了作物总耗水量和土壤储水消耗量,总耗水量比对照多出35mm,施炭和覆膜均显著提高了水分利用效率。施炭和覆膜均能显著提高马铃薯块茎产量(P0.05),覆膜显著增加了大薯的数量和产量。无论施炭与否,覆膜均显著增产,而施炭仅在不覆膜下显著增产,覆膜增产效应是施炭的2.2倍。覆膜能显著提高马铃薯净收益,但施炭降低了净收益,主要是由于生物炭的成本较高。该研究为青藏高原东部农区马铃薯高产栽培提供科学依据。     

关中地区玉米临界氮浓度稀释曲线的建立和验证

基于临界氮浓度稀释曲线推导的氮素营养指数既可以诊断出氮素供应不足也可以诊断出氮肥供应过量。该文在整理分析关中平原8 a氮肥大田试验的基础上,分别构建了关中灌区夏玉米和渭北旱塬春玉米的地上部生物量的临界氮浓度稀释曲线模型。结果表明,关中玉米地上部临界氮浓度与生物量符合幂函数关系。利用独立试验资料对建立的临界氮稀释曲线模型进行检验,结果表明:该模型能准确诊断该区玉米植株的氮营养状况,施肥量和施肥时期对玉米植株的氮素营养状况影响较大,一般随着施氮量的增加氮素营养指数值会增大,只基施氮肥或前期施氮过多都会使玉米在生长过程中营养失衡。该研究建立的关中地区玉米的临界氮稀释模型为该区玉米氮素营养诊断和优化管理提供了较好的技术途径和理论参考。     

不同水氮水平冬小麦干物质积累特征及产量效应

为了阐明灌水施氮对冬小麦干物质积累和产量形成的影响机制,通过2012-2014年在关中平原进行的3个灌水水平、4个施氮水平的田间试验,采用Richards生长曲线对干物质积累过程进行拟合,定量分析了干物质积累过程的动态特征和产量效应。结果表明灌越冬水和拔节水均能显著延长干物质积累的总时间,使最大干物质量由雨养下的10 831提高到灌两水条件下的13 813 kg/hm~2。氮肥显著提高了干物质积累过程的平均速率和最大速率,缩短了达到最大速率的时间,使最大干物质量由8 001(不施氮)提高到14 112 kg/hm~2(施氮210 kg/hm~2)。年份主要通过控制进入快速生长期和达到最大速率的时间来影响干物质量积累过程。灌水的产量效应年际变异较大,在2013和2014年分别通过增加千粒质量和每平方米粒数来影响产量,2013年千粒质量由雨养下的35.8提高到灌两水下的41.7 g,2014年每平方米粒数由雨养下的13 833增加到灌两水条件下的15 749粒/m~2。氮肥主要是通过增加每平方米粒数来提高产量,由不施氮下的10 414增大到施氮210 kg/hm~2条件下的15 911粒/m~2,继续增施氮肥对产量及产量构成要素影响不大。产量和每平方米粒数均与干物质积累过程的平均速率和最大速率呈显著正相关性,表明在该研究地区小麦产量主要受氮肥限制。该研究为干旱半干旱地区合理调控水肥措施,实现作物高产高效提供科学依据。     

青海高原春小麦留茬高度对后茬绿肥生物量和水分利用效率的影响

采用裂区试验设计,以华北坝上及其周边寒旱区15个常规栽培品种为供试材料,设置不施氮与施氮两个水平,从块茎产量、氮吸收量、氮生物学效率、肥料氮农学效率、偏生产力、表观利用率等方面进行不同品种氮效率评价;在此基础上,采用隶属函数法对各品种进行综合氮效率鉴评与分类。结果表明：品种、施氮水平、品种×施氮水平等对马铃薯产量具有极显著的影响,在不施氮肥的条件下北方002的产量最高,为5 863 kg·hm^-2,冀张薯12号的氮素生物学效率最高,为92.10 kg·kg^-1;在施氮肥的条件下荷十五的产量最高,为8 284 kg·hm-2,V7的氮素生物学效率最高,为59.05 kg·kg^-1。15个品种在氮效率性状如地力产量、施氮肥后产量、块茎氮吸收量、肥料氮农学效率、肥料氮偏生产力、肥料氮表观利用率等方面存在宽幅变异,变幅范围为21%~58%。在未施氮肥条件下,马铃薯不同品种产量（Y）与块茎含氮量（X）呈极显著负相关,Y=-0.0019X+22.045（R²=0.6269^**）;在施氮条件下,产量与块茎含氮量无显著相关,而肥料氮表观利用率（Y）与肥料氮偏生产力（X）之间呈极显著正相关,Y=1.617X-21.784（R²=0.7465^**）。隶属函数分析表明,荷十五、希森6号与斯凡特（F8）具有较高的综合氮效率,可作为氮高效品种应用于生产或作为氮高效种质材料。     

不同生物炭施用水平对沙质土壤氮素淋溶和持水特性的影响

为了研究不同生物炭用量对青海省沙质土壤氮素淋失和水分保持的影响,通过室内土柱模拟淋洗试验,设置B0(0 kg/m²)、B2(2 kg/m²)、B4(4 kg/m²)、B6(6 kg/m²)4个生物炭施用水平。结果表明,生物炭添加能够有效减少土壤水分渗漏,B4处理的水分累积渗漏量最小,与B0相比减少了14.1%。相比B0处理,B4处理显著降低土壤的NO^-₃-N和NH⁺₄-N淋失,分别降低了20.7%和59.9%;土壤氮素主要以NO^-₃-N的形式淋失,淋失量占矿质氮累积渗漏总量的84.9%～93.4%。添加生物炭可显著增加氮素在土壤中的贮存,土壤NO^-₃-N含量在B4处理达到最大,为3.45 mg/kg;土壤NH⁺₄-N含量在B6处理达到最大,为3.38 mg/kg。在各离心吸力下,体积...     

基于DNDC模型长期复种翻压绿肥对土壤有机碳和小麦产量的模拟

对青海高原农田特有春小麦(Triticum aestivum)+豆科绿肥栽培模式,为揭示绿肥还田对于春小麦产量和土壤有机碳(SOC)的长期效应,本研究采用小区试验与模型相结合的方法探索适宜青海高原的绿肥还田方式。本研究采用裂区试验设计,主区为秋闲期复种绿肥翻压还田(G)和不种绿肥不还田(CK),副区为后茬春小麦化肥用量,设置100%常规施肥(F₁₀₀,225 kg·hm^-2N、112.5 kg·hm^-2P₂O₅)、70%常规施肥(F₇₀,157.5 kg·hm^-2N、78.75 kg·hm^-2P₂O₅)和不施化肥(F₀),共6个处理,基于2019-2022年的田间试验数据对反硝化-分解(DNDC)模型进行率定与验证,用验证过的模型对不同处理下土壤有机碳和小麦产量的长期变化规律进行模拟研究。结果表明:DNDC模型可以较好地模拟土壤有机碳和小麦产量,率...     

不同农作物秸秆腐解规律及模型预测评价

青海省东部农业区气候干旱冷凉、土壤肥力低，导致该地区有机物料腐解规律与其他地区不同。因此，明确该地区农作物秸秆腐解规律变化特征对于青藏高原地区有机物料还田具有重要意义。本试验采用尼龙袋填埋法，以马铃薯秸秆（MLS）、油菜秸秆（YC）、菊芋秸秆（JY）、小麦秸秆（MG）和绿肥毛叶苕子（MS）为试验材料，研究物料还田后的腐解规律，并利用有机组分含量预测腐解方程的特征参数。结果表明，各处理的腐解残留率均表现出前期（0～42 d）快速下降，后期缓慢下降的特征。至腐解结束，MLS、YC、JY、MG、MS的腐解残留率分别为37.86%、40.75%、47.18%、48.35%、18.08%。纤维素、半纤维素和木质素腐解率分别为63%～84%、53%～69%、23%～40%。相关系数矩阵分析结果显示，物料腐解速率与纤维素含量、半纤维素含量、木质素含量、土壤温度、气温、降水呈显著或极显著负相关，与土壤湿度呈极显著正相关。物料质量残留率与腐解时间的关系可用双库指数衰减模型模拟，方程的决定系数均大于0.96。通过多元逐步回归得到该地区有机物料的腐解方程，且物料的初始纤维素、半纤维素和木质素含量可以很好地预...     

有机物料腐解过程中养分的释放特征及其影响因素

【目的】研究主要作物秸秆养分在土壤中的释放特征，为其合理利用提供科学依据。【方法】在青海农业大学试验站开展有机物料土壤埋袋试验。供试有机物料为马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子，每种物料称取40.0 g于尼龙网袋中，于2021年3月30日埋入20 cm深土壤中自然腐解。埋入土壤后的第7、14、28、42、72、117、162天采样，测定尼龙袋内有机物料干重、碳、氮、磷含量和纤维素、半纤维素、木质素含量，计算物料养分残留率和释放率。【结果】至腐解结束(埋后162天)，马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕子的碳残留率分别为35.5%、42.2%、53.4%、14.7%。腐解过程中，马铃薯秆、小麦秆和毛叶苕子在埋后0～7天的碳矿化率最大，油菜秆在埋后7～14天的碳矿化率最大。以双库指数积温模型拟合碳残留量随腐解时间的变化，R²均在0.90以上。马铃薯秆、油菜秆、小麦秆、毛叶苕子的年腐殖化系数分别为41%、34%、58%、24%。在整个腐解过程中，小麦秆和毛叶苕子氮素、磷素表现为直接释放，马铃薯秆和油菜秆表现为淋溶—浓缩—释放。腐解至162天，马铃薯秆、油菜秆、小麦秆和毛叶苕...