RZWQM2模型对裸燕麦作物生长模拟的适用性研究

为评估RZWQM2模型在我国北方农牧交错带典型地区裸燕麦作物生长模拟研究中的适用性,优化裸燕麦生长过程研究的完整作物模型参数,通过北方农牧交错带典型区——河北坝上地区2018年和2019年两个完整生育期内裸燕麦田间试验,对该地区裸燕麦生长模拟参数在RZWQM2(Root Zone Water Quality Model...     

基于不同有效积温的玉米干物质累积量模拟

为获得研究区适宜的玉米干物质累积量(DM)估算模型,通过2017—2019年在吉林省长春地区开展的3年农田试验,观测玉米生育期内作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温、作物冠层温度以及玉米地上部干物质累积量等数据,建立基于不同有效积温的Logistic模型及其归一化模型,并用实测数据进行模型验证。结果表明,基于有效积温建立的Logistic模型可以模拟单株玉米干物质累积量生长,但不同地点、不同年份所建立的模型参数差异较大; Logistic归一化模型能够很好地模拟区域玉米干物质增长,在利用实测数据进行模型验证中,基于作物根区20 cm地温、40 cm地温、农田气温和作物冠层温度4种类型有效积温的Logistic归一化模型,其均方根误差、相对误差、决定系数和模型一致性系数都能达到较优值;以2019年数据建立的Logistic归一化模型对玉米干物质累积量模拟效果最优;基于有效冠层积温的Logistic归一化模型模拟效果较优。本研究结果可为灌区精量灌溉决策和管理提供技术支撑。     

基于RZWQM模型的冬小麦—夏玉米水氮管理评价

利用2010和2011年在中国科学院通州农田水循环与现代节水灌溉试验基地获取的冬小麦-夏玉米轮作条件下不同水肥管理时的试验数据,对RZWQM(Root zone water quality model)模型中的土壤水分、氮素和作物模块进行率定和验证,模型验证结果表明各土层土壤含水率的均方根误差(RMSE)和相对误差(MRE)分别在0.015~0.026 cm3/cm3和-6.66%~5.83%之间变化,土壤贮水量模拟值与实测值一致;冬小麦和夏玉米产量、吸氮量的模拟值与实测值的相对误差(RE)小于25%。该结果表明率定和验证后的RZWQM模型能够用来模拟华北地区冬小麦-夏玉米轮作条件下土壤水、氮及作物动态变化。利用率定和验证后的模型分析对比了常规施氮条件下,不同喷灌灌水频率和传统灌溉方式对作物产量和氮素渗漏的影响。结果表明在灌溉总水量相同的条件下,当20 cm蒸发皿累积蒸发量为30~70 mm时开始灌溉,其作物产量高且氮素渗漏量和损失量小。综合考虑作物产量和环境效应,推荐较优的喷灌灌溉频率为累积蒸发量为30~70 mm时开始灌溉。     

作物根层土壤水分动态监测最佳测量深度研究

利用中国科学院禹城综合试验站2001-2007年农田土壤水分动态监测数据,进行数据相关性分析和方差检验。结果表明,深度30 cm处土壤水分含量与0~50 cm土壤水分含量平均值高度相关,并且两者之间构成一定的转换模型。最后,利用2008年0~50 cm土壤水分实际测量值与通过模型计算得出的预测值两者进行比较,结果证明,拟合效果较好。因此,30 cm可以作为作物根层土壤水分含量测定的最佳土层深度。该结论适用于黄河下游冲积平原地区的农田土壤水分含量监测。     

集雨种植模式对小麦-玉米周年农田土壤水分及作物产量的影响

[目的]针对关中地区冬小麦-夏玉米周年的生产特点,将垄沟集雨种植技术应用于作物周年生产,以期为冬小麦-夏玉米周年生产体系种植模式的改良提供依据。[方法]以西农979、郑单958为试验材料,设传统平作(CK)、垄沟配置为40cm∶40cm(R-F40)、40cm∶60cm(R-F60)、40cm∶80cm(R-F80)4个处理,探讨冬小麦-夏玉米周年生产条件下不同垄沟配置方式对农田土壤水分及作物产量的影响。[结果]小麦季R-F60和R-F80处理水分利用效率(WUE)增加;垄沟集雨各处理小麦籽粒产量随种植沟宽度增加呈上升趋势,其中R-F60、R-F80处理较CK仅减产1.75%、1.67%;集雨各处理灌溉水利用效率(IUE)显著提高,并随种植沟宽度增加增幅减小。在玉米季,集雨各处理WUE、产量显著提高,且随着种植沟变宽呈先增后降趋势。小麦-玉米周年WUE、产量显著增加,其中以垄沟配置为40cm∶60cm(R-F60)处理增幅最大,分别较CK增加12.75%、7.98%。[结论]垄沟集雨种植技术是调控作物高效节水的可行途径,其中R-F60处理是优化该地区冬小麦-夏玉米二熟制种植体系稳产高效节水的理想集雨栽培模式。     

灰色—周期外延组合模型在参考作物腾发量预测中的应用

参考作物腾发量ET0是计算作物需水量、制定灌溉制度和进行水资源优化配置的重要参数之一。因参考作物腾发量随季节性变化,并呈现以年为周期波动的特点;在这种情况下,提出了一种基于灰色GM（1,1）与周期外延相结合的预测模型,即灰色-周期外延组合模型。以沈阳、鞍山、铁岭、盘锦4个地区1997—2006年参考作物腾发量季节值为例进行分析和模拟。结果表明：运用灰色-周期外延组合模型预测参考作物腾发量比原有的GM（1,1）模型预测精度高。该模型预测过程简单,预测结果可靠,适应性强。因此,该模型可广泛的应用于参考作物腾发量的季节预测。     

沼液灌溉对大白菜产量、品质及土壤养分含量的影响

沼气发酵是实现畜禽粪便无害化、资源化和循环农业的重要技术途径,科学评价施用沼液对作物和土壤的影响是构建循环农业的重要基础。文章通过田间试验,研究了沼液灌溉对大白菜产量、养分吸收、品质及土壤养分含量的影响。结果表明:在不施用化肥情况下,不同浓度沼液灌溉处理的大白菜产量高于对照,但差异不显著;沼液灌溉处理收获后大白菜中养分含量较高,且与对照差异显著;收获后0~15cm土层中无机氮、速效磷和速效钾含量均高于对照,并且硝态氮和速效磷都达到了显著差异;15~30cm土层铵态氮含量较对照显著增加,硝态氮增加不明显,速效磷和速效钾与对照差异较小,只有沼液浓度较高处理与对照差异显著;沼液灌溉后增加了大白菜可溶性糖和可溶性蛋白含量,降低了粗纤维含量,品质提高;各处理硝酸盐含量比对照增加,但未超标。研究结果为规模化循环农业产业园区制定循环技术体系提供了科学依据,但今后应根据园区种植和养殖规模及发展规划,深入研究沼肥在不同作物和种植制度中养分利用效率,土壤养分盈亏,植物和土壤中重金属等有害物质残留及针对不同土壤类型和种植制度的沼肥消纳阈值,真正做到畜禽养殖废弃物的资源化、无害化和再利用。     

辽宁省不同地区大白菜氮肥效应函数建立初报

在多年多点田间试验条件下,研究大白菜产量与氮肥用量间的关系,建立不同地区的大白菜氮肥效应函数模型。研究表明:辽宁省大白菜合理氮肥推荐用量为199.17~278.36 kg/hm2,在此范围内大白菜有望获得最高产。     

大白菜优质种植技术及病虫害防治技术研究

大白菜是我国农业种植中主要的农作物之一,其以极高的耐储存性以及丰富的营养价值受到了广大种植户以及消费者的认可。随着时代的发展以及农业技术的革新,大白菜作物的种植技术也实现了现代化发展。在大白菜作物的种植管理工作中,病虫害防治起到了至关重要的作用,相关技术的应用成效能够直接决定大白菜的质量以及产量。在新时期的大白菜种植工作中采用优质的种植技术以及加大病虫害防治工作的力度,不仅可以提升大白菜作物的产量以及质量,还可以实现农业经济的高速增长。本文将依据相关研究成果及工作实践经验,从多个角度分析并探讨大白菜优质种植技术及病虫害防治技术的内容原理以及应用要点。最终希望通过本文的分析探讨,能够使更多的相关从业人员有所启发。     

青海省农业生态区参考作物蒸散量的遥感反演

根据青海省农业生态区15个气象站2003年气象资料,应用FAO推荐的Penman-Monteith方程计算参考作物蒸散量(ET0),利用MODIS高程(DEM)、地表温度(LST)及法国SPOT卫星的归一化植被指数(NDVI)遥感影像资料,提取遥感数据并耦合到时间分辨率为旬,空间分辨率为1km,将其与计算所得ET0进行相关分析,运用MATLAB软件进行模型拟合,获得该地区的ET0遥感反演模型及其适用条件,使用Arcgis9.3对利用该模型反演的结果进行了空间分布规律分析。研究结果表明,2003年7—11月各旬遥感因子DEM、NDVI和LST与ET0的线性关系显著,其中DEM与ET0呈显著负相关关系,NDVI和LST与ET0呈极显著正相关关系;获得了该地区基于遥感数据的旬ET0三元线性遥感反演模型,该模型通过α=0.01的F和t显著性检验,模型效果极显著,适用期为7—10月;对2004年计算及反演结果表明,ET0空间分布从西北往东南方向递增,低海拔处往高海拔处递减;模型反演平均相对误差为-1.9%,有较好的反演结果。     

根系带水质量模型参数灵敏度分析与标定的研究

利用收集的河南省新乡试验站田间试验数据对根系带水质量模型(ROOt Zone Water Quality Model,RZWQM)输入参数进行灵敏度分析和标定.结果表明,通过参数的灵敏度分析结果对RZWQM进行调参,节省参数校核时间,提高精度.参数标定后模拟值与实测值的对比显示,土壤含水量的模拟均方根差和平均相对误差分...     

充分灌溉条件下不同肥量处理对大白菜产量和品质的影响

在大白菜需水量试验成果基础上,继续开展水肥试验,旨在探究冀西北高寒地区水肥作用对大白菜产量、水分生产率及品质的影响。根据大白菜各生育时期需水规律,2018年进行水肥双因素完全随机试验,每次灌水定额分别为210、180和150 m3/hm2,施肥量为100%、85%和55%。2019年试验设置100%、85%、70%及55%共4个施肥量水平,对肥效应进行试验验证。结果表明,不同施肥量对大白菜产量、水分生产率和品质分别有不同程度的影响。产量和水分生产率变化规律一致,均随施肥量的增加先增大后减小;施肥量对大白菜硝酸盐含量有显著影响,随着施肥量增加,硝酸盐含量增加,呈正相关关系;低灌水水平下,随着施肥量增加,维生素C含量增加,充分灌水条件下随着施肥量降低,维生素C含量增加。在研究区域内,大白菜全生育期适宜的灌溉定额为1 100~1 300 m3/hm2,施肥量为450~550 kg/hm2。      

Evaluation of the RZWQM-CERES-Maize hybrid model for maize production

The root zone water quality model (RZWQM) was developed primarily for water quality research with a generic plant growth module primarily serving as a sink for plant nitrogen and water uptake. In this study, we coupled the CERES-Maize Version 3.5 crop growth model with RZWQM to provide RZWQM users with the option for selecting a more comprehensive plant growth model. In the hybrid model, RZWQM supplied CERES with daily soil water and nitrogen contents, soil temperature, and potential evapotranspiration, in addition to daily weather data. CERES-Maize supplied RZWQM with daily water and nitrogen uptake, and other plant growth variables (e.g., root distribution and leaf area index). The RZWQM-CERES hybrid model was evaluated with two well-documented experimental datasets distributed with DSSAT (Decision Support System for Agrotechnology Transfer) Version 3.5, which had various nitrogen and irrigation treatments. Simulation results were compared to the original DSSAT-CERES-Maize model. Both models used the same plant cultivar coefficients and the same soil parameters as distributed with DSSAT Version 3.5. The hybrid model provided similar maize prediction in terms of yield, biomass and leaf area index, as the DSSAT-CERES model when the same soil and crop parameters were used. No overall differences were found between the two models based on the paired t test, suggesting successful coupling of the two models. The hybrid model offers RZWQM users access to a rigorous new plant growth model and provides CERES-Maize users with a tool to address soil and water quality issues under different cropping systems.     

微喷补灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

[目的]提高夏玉米用水效率.[方法]2018—2019年设置4个微喷补灌处理,分别以0～10(W10)、0～20(W20)、0～30(W30)和0～40(W40)cm为目标湿润土层,补灌的目标土壤含水率为相应土层的田间持水率,补灌时期均为夏玉米播种时、拔节期开始时和抽雄期开始时;以传统畦灌模式(CK)为对照,研究了不同...     

基于PEST的RZWQM2模型参数优化与验证

根据糯玉米-冬小麦田间喷灌试验不同处理结果,利用独立的自动参数估计软件PEST对RZWQM2模型进行参数优化,并分析了24个模型参数的综合敏感度。通过控制不同观测变量(土壤含水率、土壤氮素含量、作物叶面积指数、产量)模拟差异函数值在目标函数中的比重,优化目标方程,确定模型参数,并用田间试验数据对模型进行验证。结果表明,在不同观测变量的模拟差异函数值最接近条件下,冬小麦出叶间隔特性参数、冬小麦春化作用敏感特性参数及糯玉米出叶间隔特性参数等3个参数对模型整体模拟效果影响最大。相比试错法而言,基于PEST优化的RZWQM2模型能够更准确地模拟糯玉米-冬小麦轮作系统中水分、氮素及作物生长情况。     

WOFOST作物模型在拉林河流域的适用性研究

为了解WOFOST作物模型对拉林河流域春玉米的适用性,以东北地区哈尔滨、双城、尚志、扶余等地春玉米为研究对象,建立模型运行所需的气候、土壤、作物数据库,模拟2013年春玉米发育期日序变化、2009年土壤含水率的变化、2009年哈尔滨站春玉米生物量累积过程以及2009―2013年春玉米产量,并与实测值进行对比分析。结果表明,生育期平均绝对误差MAE=1.57d,标准差σ=1.54d,均方根误差RMSE=1.85d;土壤含水率MAE在1.38%~1.75%之间,RMSE在1.87%~2.33%之间,模型效率指数MEI在0.48~0.73之间;叶干质量、茎干质量、穗干质量的MEI在0.82~0.94之间,产量RMSE和MEI分别为0.72 t/hm~2和0.15。各适用性指标均在可信范围内,表明经过参数校准后的WOFOST模型在拉林河流域具有一定的适用性。     

AquaCrop作物模型在松嫩平原春麦区的校正和验证

为了研究AquaCrop作物模型在松嫩平原春麦区的适用性,利用实测的土壤水分、春小麦生长和产量数据,结合气象数据,获得AquaCrop模拟土壤水分和春小麦生长的模型参数,并用往年的作物生长数据对模型进行验证。结果表明,春小麦的产量和生物量的实测值与模拟值的绝对平均误差(MAE)为0.058和0.109、均方根误差(RMSE)为0.06和0.11t/hm2、模拟性能指数(EF)为0.795和0.822、残差聚集系数(CRM)为-0.006 96和0.005 87、一致性系数(IoA)为0.959和0.966;对10cm和20cm土壤体积含水率的实测值与模拟值的MAE为5.23和2.53、RMSE为6.47%和7.95%、EF为-0.277和-0.069、CRM为0.097和0.212、IoA为0.585和0.741。说明AquaCrop模型对春小麦的生物量和产量及生育期土壤体积含水率的模拟结果总体较好,对松嫩平原春麦生产有一定的参考意义。     

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。     

不同灌溉方式对冬小麦生长发育及水分利用效率的影响

为了确定山西省晋南地区冬小麦高产高效的节水灌溉模式,采用田间小区试验,研究了微喷灌(MSI)、滴灌(SDI)和传统漫灌(CK)3种灌溉方式对冬小麦不同生育期的土壤水分变化、生长性状、产量和水分利用效率的影响。其中SDI处理和MSI处理生育期灌水3次,分别为越冬期(12月9日)、拔节期(4月1日)、灌浆期(5月20日),每次灌水量为600 m~3/hm~2;CK按当地灌水习惯,于越冬期和拔节期灌水,每次灌水量为2 250 m~3/hm~2。结果表明,各处理越冬期0~100 cm土层土壤含水率没有明显差异,灌浆期0~80 cm土层土壤含水率表现为SDI处理MSI处理CK,MSI处理、SDI处理灌浆期灌水,可满足灌浆期对水分需求,促进籽粒灌浆;与CK相比,SDI处理与MSI处理可以明显增加单株分蘖数和总茎数、促进群体生长,显著增加冬小麦成穗数、穗粒数和千粒质量,因而显著提高了籽粒产量。与CK相比,MSI处理穗粒数、千粒质量分别提高16.54%、5.21%,SDI处理穗粒数、千粒质量分别提高9.10%、11.78%,MSI、SDI处理籽粒产量分别增加了2.79%、3.35%;同时,SDI处理与MSI处理冬小麦生育期的耗水总量分别减少43.88%和41.64%,水分利用效率分别提高了83.15%和77.09%。因此,在山西临汾盆地采用微喷与滴灌可以取得明显的节水高产效果。     

太阳能暗管排水对银北灌区油葵土壤环境及产量影响

针对土壤盐渍化严重影响了宁夏银北灌区土壤环境和作物产量的问题,通过太阳能暗管排水区和非暗管排水区对比试验方法,着重研究了2017和2018两年太阳能暗管长时间持续排水对土壤环境和油葵产量的影响。结果表明:太阳能暗管排水可以有效改善土壤环境,使两年的地下水平均埋深分别增加4.5%和6.4%,地下水平均矿化度分别降低7.9%和9.0%,两年土壤平均脱盐率分别为4.7%和8.2%,对表层土壤的脱盐效果最为明显。同时提高了油葵产量和水分生产效率,两年油葵产量分别提高13.8%和21.6%,灌溉水分生产效率分别增加13.3%和21.8%,作物水分生产效率分别增加16.4%和22.9%。综合试验结果和经济成本考虑,油葵生育期灌水2次、播前灌水1次、冬灌1次,生育期5-9月持续排水,这是适宜惠农当地太阳能暗管排水条件下油葵的灌排制度。