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覆膜和灌水处理下土壤水分动态与玉米生长模拟研究 总被引：3，自引：0，他引：3
采用作物模型模拟作物生长过程和产量,是应对气候变化和人类活动的影响、实现农业节水增产的重要途径。覆膜和节水灌溉技术在我国西北旱区农田应用广泛,本研究基于覆膜增温对气积温的补偿效应以及覆膜和冠层截留对降雨入渗的影响对Aqua Crop模型进行了改进,使其适用于我国西北旱区覆膜制种玉米的模拟。利用2017年石羊河流域制种玉米的实测数据对改进模型进行了率定与验证,并模拟预测了未来气温升高和覆膜比变化情景下作物产量及水分利用效率(WUE)的变化规律。结果表明:改进的Aqua Crop模型能很好地模拟制种玉米生长发育阶段和冠层覆盖率,各处理冠层覆盖率的模拟值与实测值之间的R~2均不小于0.95,RMSE为3.9%~10.1%,NRMSE为4.9%~15.3%。而在1m土层贮水量的模拟上,各处理R~2在0.60~0.92之间,RMSE在9.5~17.1 mm之间,NRMSE处于4.4%~8.9%之间。改进的Aqua Crop模型在模拟不覆膜高水M0W1和M0W3处理的制种玉米干物质累积量、产量上模拟效果较差,其他处理的干物质累积量的R~2不小于0.98,RMSE为0.64~1.66 t/hm~2,NRMSE为9.9%~16.7%,产量的相对误差(RE)为-13.3%~4.5%,WUE则表现为除M0W1处理外,其他处理模拟效果较优,RE为-23.9%~18.1%。未来气温升高对作物产量及提高水分利用效率产生不利的影响。覆膜条件下,增温1.6℃和3.3℃分别比在实际温度下减产12.8%和20.7%,WUE降低3.0%和2.1%。不覆膜条件下减产率分别为13.9%和25.1%,WUE分别降低3.8%和7.6%。覆膜比例为50%时,可在保证产量的同时,提高水分利用效率,达到增产节水的效果。 相似文献
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采用作物模型模拟作物生长过程和产量,是应对气候变化和人类活动的影响、实现农业节水增产的重要途径。覆膜和节水灌溉技术在我国西北旱区农田应用广泛,本研究基于覆膜增温对气积温的补偿效应以及覆膜和冠层截留对降雨入渗的影响对Aqua Crop模型进行了改进,使其适用于我国西北旱区覆膜制种玉米的模拟。利用2017年石羊河流域制种玉米的实测数据对改进模型进行了率定与验证,并模拟预测了未来气温升高和覆膜比变化情景下作物产量及水分利用效率(WUE)的变化规律。结果表明:改进的Aqua Crop模型能很好地模拟制种玉米生长发育阶段和冠层覆盖率,各处理冠层覆盖率的模拟值与实测值之间的R~2均大于0.95,RMSE为3.9%～10.1%,NRMSE为4.9%～15.3%。而在1m土层贮水量的模拟上,各处理R~2在0.60～0.92之间,RMSE在9.5～17.1mm之间,NRMSE处于4.4%～8.9%之间。改进的Aqua Crop模型在模拟不覆膜高水M0W1和M0W3处理的制种玉米干物质累积量、产量上模拟效果较差,其他处理的干物质累积量的R~2大于0.98,RMSE为0.64～1.66t/hm~2,NRMSE为9.9%～16.7%,产量的相对误差(RE)为-13.3%～4.5%,WUE则表现为除M0W1处理外,其他处理模拟效果较好,RE为-23.9%～18.1%。未来气温升高对作物产量及提高水分利用效率产生不利的影响。覆膜条件下,增温1.6℃和3.3℃分别比在实际温度下减产12.8%和20.7%,WUE降低3.0%和2.1%。不覆膜条件下减产率分别为13.9%和25.1%,WUE分别降低3.8%和7.6%。覆膜比例为50%时,可在保证产量的同时,提高水分利用效率,达到增产节水的效果。 相似文献
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东北半湿润区膜下滴灌对农田水热和玉米产量的影响 总被引：14，自引：0，他引：14
为从农田土壤水、热循环角度揭示玉米膜下滴灌节水增产机理,于2011—2013年在东北半湿润区开展了玉米田间试验,对膜下滴灌、不覆膜滴灌和地面灌玉米田进行了土壤温度、含水率、田间小气候、作物生长、养分积累及产量的观测和分析。结果表明:与不覆膜滴灌和地面灌相比,膜下滴灌提高了玉米生育前期的土壤温度,苗期5~25 cm的日均土壤温度增加2.3℃,土壤积温增加87℃;整个生育期土壤积温增加115~150℃。覆膜减少了土壤蒸发,膜下滴灌玉米生育期的土壤蒸发量比不覆膜滴灌降低53%,提高了玉米生育前期的土壤含水率。膜下滴灌提高了典型日的冠层空气温度并降低了冠层空气湿度,可能导致作物蒸腾量的增加。膜下滴灌明显增加了玉米生育前期的氮素吸收量,促进了玉米的营养生长,为生育后期的生殖生长积累了更多的营养物质,成熟期的地上部分干物质质量分别比不覆膜滴灌和地面灌增加14%和23%,氮素吸收量分别增加16%和28%。膜下滴灌营造了有利于玉米生长的土壤水、热环境,平均产量分别比不覆膜滴灌和地面灌处理提高11%和21%,水分利用效率分别提高9%和18%。 相似文献
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【目的】研究新疆膜下滴灌玉米的灌溉制度和需水规律,为新疆玉米节水增产提供科学指导。【方法】基于2020年4个不同灌水水平下的玉米生长发育及产量数据,对DSSAT-CERES-Maize模型进行参数率定和验证,评价模型在新疆地区的适用性;利用1979―2017年气象数据,对典型年型分别设置14种灌溉方案,探究新疆膜下滴灌玉米的最优灌溉制度。【结果】利用玉米的叶面积指数、干物质量、产量的观测值对CERES-Maize模型进行参数率定和验证。叶面积指数、干物质量、产量等的模拟值和实测值都表现出了较好的一致性,模拟效果较好。通过模拟分析可得,不同年型玉米关键需水期对缺水的敏感程度大小为:抽雄期>拔节期>灌浆期。综合考虑产量和水分利用效率,枯水年、平水年、丰水年玉米抽雄期灌溉量分别为180、180、120 mm,灌浆期均灌溉120 mm,其余各生育期灌溉量都为60mm时最优。优化后灌溉制度对应的产量分别在枯水年、平水年、丰水年占对应最高产量的99.53%、97.51%、98.45%。【结论】CERES-Maize模型总体上可以应用于新疆地区滴灌玉米的研究,利用模型优化后的灌溉制度能够为新疆滴灌玉米的种植提供一定的参考依据。 相似文献
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以渭北旱塬合阳和长武2个试验站点为研究区域,通过多年的玉米田间试验数据评估CERES-Maize模型的适用性,再利用区域气候模式Reg CM4.0输出的气象数据对2050年前玉米单产及生产水足迹进行预测。结果表明:CERES-Maize模型可以很好地模拟雨养玉米产量和物候期,多数年份二者的绝对相对误差(Absolute relative error,ARE)在10%以内,CERES-Maize模型在渭北旱塬旱作农业区有很好的适用性。应用CERES-Maize模型模拟玉米生产水足迹,较传统水足迹计算方法得到的结果更为精确可靠。在RCP2.6气候情景下,随着温度升高和生育期有效降水量的增加,玉米产量呈上升趋势;在RCP8.5气候情景下,随着温度升高和生育期有效降水的减少,玉米产量呈下降趋势。气温上升幅度过大对玉米单产有明显的负面影响,降水与玉米用水效率呈正相关。为有效应对气候变化对旱作作物产量造成的负面影响,应采取减少温室气体排放量、增强土壤蓄水保墒能力、发展集雨补灌、筛选和培育节水抗旱新品种等措施。 相似文献
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基于GLUE和PEST的CERES-Maize模型调参与验证研究 总被引：2，自引：0，他引：2
作物模型已逐渐成为干旱和半干旱地区优化农田水肥管理和实施节水灌溉的有力决策支持工具。为了探讨CERES-Maize模型模拟不同生育期受旱情况下夏玉米的生长发育、产量形成和土壤水分状况的模拟精度,进行了2013和2014年连续两季夏玉米田间分段受旱试验。试验将夏玉米整个生育期划分为苗期、拔节、抽雄和灌浆4个主要生长阶段,采用单个生育期受旱其他生育期灌水的方式,形成4个不同的受旱时段水平(D1~D4),又根据夏玉米多年生育期降雨量,设置了70和110 mm两个灌水水平(I1和I2),共形成8个处理,每个处理3次重复,在遮雨棚内按照裂区试验布设,此外设置1个各生育期均灌水110 mm的对照处理(CK)。利用两年试验数据,采用DSSAT-GLUE和PEST两种不同的模型参数估计工具,对CERES-Maize模型的遗传参数进行估计,并对该模型的模拟精度和可靠性进行验证,此外还使用交叉验证法对CERES-Maize模型的整体模拟精度进行评估。结果表明,GLUE和PEST两种调参工具所得的模型参数均有较好的稳定性和收敛性,但PEST调参工具耗时较少,效率较高;CERES-Maize模型能较好地模拟充分灌水条件下夏玉米的生长发育、产量和土壤水分变化,绝对相对误差(ARE)和相对均方根误差(RRMSE)均在6%~8%之间;但是现有CERES-Maize模型无法模拟由于不同生育期受旱造成的夏玉米物候期的差异。此外,交叉验证结果发现夏玉米生长前期(特别是拔节期)受旱处理的数据参与模型校正时,模型的总体平均模拟误差较大,精度较低。CERES-Maize模型模拟前期受旱对玉米籽粒产量的影响时结果不够准确,这可能是由于该模型低估了早期水分胁迫条件下的LAI值,进而使得ET模拟不准确所造成的。总之,CERES-Maize模型对生育期前期(特别是拔节期)受旱条件下夏玉米生长发育、产量形成和土壤水分变化的模拟还存在一定的不足,若将CERES-Maize模型应用于我国干旱和半干旱地区水分胁迫条件下玉米的生产管理和科学研究,应对模型进行相应的修正。 相似文献
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覆膜浅埋滴灌技术模式田间应用试验研究 总被引：3，自引：0，他引：3
《灌溉排水学报》2015,(11)
基于田间试验,设置地表滴灌、膜下滴灌、浅埋滴灌3种滴灌处理,定量分析了不同滴灌模式下田间水热环境、作物耗水量及产量差异。结果表明,在常规地表滴灌基础上,结合覆膜和浅埋措施,能有效降低作物垄间棵间蒸发量,相比其他2种滴灌模式,浅埋滴灌在节水方面仍有一定的提升空间。覆膜和浅埋滴灌带明显延迟气温对地温的影响作用,提高了土壤积温;相比膜下滴灌,浅埋滴灌有效降低了滴灌带附近温度,同比平均降低了0.89℃。浅埋滴灌下玉米产量和水分利用效率显著高于地表滴灌,比地表滴灌分别提高了11.75%和16%。 相似文献
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覆膜及膜下滴灌对玉米生长发育及水分利用效率的影响 总被引：6，自引：0，他引：6
采用田间小区试验的方法,研究了雨养(对照)、覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌等保墒及灌溉措施对玉米株高、叶面积、叶面积指数、产量和水分利用效率的影响。结果表明,覆膜及膜下滴灌使玉米生育期提前2~3d,增加生长前期株高,提高叶面积及叶面积指数,促进了玉米生长发育。与对照相比,覆膜、常规滴灌、覆膜常规滴灌和覆膜限量补灌玉米叶面积指数分别增加0.22、0.11、0.38和0.44;百粒重分别增加3.1g、2.6g、5.1g和5.5g,增产率分别为6.7%、6.1%、12.7%和13.1%。覆膜、覆膜常规滴灌、覆膜限量补灌分别比对照提高水分利用效率0.57、0.83和1.23kg/m3;提高水分生产效率0.23、0.30和0.36kg/m3。其中覆膜限量补灌在产量略有增加的基础上,灌溉水利用效率是常规滴灌和覆膜常规滴灌的2.7倍和2.5倍。因此,从农业节水和作物高产综合考虑,覆膜限量补灌是一种既节水又增产的最佳膜下滴灌措施。 相似文献
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针对西北扬黄灌区干旱缺水、蒸发强烈以及灌溉水利用效率低下的瓶颈问题,在宁夏同心县开展不同覆膜方式下的浅埋式滴灌玉米种植对比试验。通过设置膜内浅埋式滴灌(UF)、膜侧浅埋式滴灌(FS)、无膜浅埋式滴灌(NF)、无膜地表滴灌(CK)4种对比处理种植双行靠地膜玉米。试验表明:覆膜处理平均温度比无膜处理提高2.4℃,日间气温差距最明显时段出现在14∶00-16∶00,最大温差为2.7℃;温度对苗期影响最为显著,UF的出苗时间比FS提前1 d,比NF和CK提前3 d;植株成熟期叶面积指数UF、FS、NF相比CK分别增加了18.9%、14.4%、4%;地上部分干物质积累量UF、FS、NF分别比CK增加了9.7%、6.8%、4.2%;各处理实际产量UF、FS、NF比CK分别高出12.9%、8.2%、2.6%。 相似文献
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覆膜滴灌对玉米生长及苗期土壤温度的试验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
为了探索河套灌区玉米不覆膜滴灌对其产量及土壤理化性质的影响,2015年在内蒙古河套灌区中游开展了玉米不覆膜滴灌试验研究。定株测试玉米不同生育期的株高、茎粗和产量对比分析,得出:在苗期和拔节期,覆膜滴灌玉米株高和茎粗显著优于不覆膜处理,抽雄期后对玉米植株生长性状影响差异不显著,但不覆膜处理玉米产量较覆膜处理下降了15.87%;在玉米苗期,0~40cm耕层土壤,覆膜处理较不覆膜处理土壤温度平均增加了5.62℃。土壤耕层温度的提高为玉米生长提高良好的土壤环境。 相似文献
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西北干旱区滴灌棉田膜间土壤蒸发试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
膜间土壤蒸发是覆膜棉田水分消耗的主要组成部分,在干旱少雨的新疆石河子利用微型蒸渗仪观测了地下滴灌和膜下滴灌条件下,覆膜棉田膜间土壤水分蒸发,并对膜间不同位置处的土壤蒸发规律进行了试验研究,研究结果表明,滴灌条件下膜间土壤水分蒸发分别与气温、辐射、饱和水汽差以及相对湿度呈指数相关关系,与参考作物需水量呈线型相关关系,与表层土壤含水率呈指数关系;膜间土壤累积蒸发量在苗期最高、其次是花铃期、吐絮期最小;膜下滴灌条件下膜边土壤的蒸发量高于膜间（两条膜正中间的裸地）蒸发量;地下滴灌条件下,错位种植会导致灌溉水的无效蒸发,不利于灌溉水的高效利用。 相似文献
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坡耕地玉米滴灌节水技术集成模式研究 总被引：2，自引：0，他引：2
通过对"大垄双行覆膜+膜下滴灌+垄向区田"和"行间覆膜+露地滴灌+垄向区田"两种集成模式条件下的玉米产量、经济效益以及水分利用效率的研究,结果表明:"大垄双行覆膜+膜下滴灌+垄向区田"集成模式从产量、经济效益和水分利用效率均好于"行间覆膜十露地滴灌+垄向区田"集成模式;利用RAGA-PIC模型对集成模式进行评价,各个指标的贡献率大小顺序依次为:产值,经济效益,水分利用率,玉米产量和投入费用,其中B2处理表现最好,为抗早节水提出了新的思路. 相似文献
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以温室黄瓜为试验材料,采用膜下滴灌,对最适宜作物生长的温度、水分胁迫指数和干物质转化因子3个作物生长模型参数进行了率定,并以此为依据分析确定了膜下滴灌黄瓜的经济灌溉制度。结果表明:采用经济灌溉制度比实际灌水有显著的增产增收效果,产量和效益分别增加2.54t/hm~2和2.36万元/hm~2,节约灌溉水量7.59%;在经济灌溉条件下灌水前土壤含水率(0~60cm)随时间的变化幅度较作物生长期土壤含水率的变化幅度小得多,取各次灌水前土壤含水率的平均值作为作物经济灌溉的灌水下限值,对于本研究中的黄瓜,其值为0.240。按照该灌水下限值灌水,可使温室膜下滴灌黄瓜单位面积的灌溉效益最大。 相似文献
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为了寻求贵州烟区膜下滴灌条件下烤烟优质高产的水氮耦合方案,设计不同滴灌量与施氮量处理,观测不同处理对烤烟品质、产量和灌溉水利用效率的影响,计算不同处理膜下滴灌工程的经济效益(国民经济内部收益率,经济净现值,经济效益费用比),并引入主成分分析方法与熵权系数评价模型,对水氮耦合方案进行优选。结果表明,T5处理为膜下滴灌条件下综合效益最优的水氮处理,熵权评价值为0.934;T6次之;T7最差,熵权值仅为0.611。因此伸根期、旺长期、成熟期滴灌量12、16、12mm/次,施氮量75kg/hm2可作为贵州烟区膜下滴灌工程烤烟优质高产的水氮耦合方案。 相似文献
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内蒙古河套灌区不同灌溉模式对土壤温度及盐分的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
针对内蒙古河套灌区井渠结合膜下滴灌这一灌排发展趋势,分别选取了黄灌(H)、井灌(J)、滴灌(D)3种灌溉模式,研究了土壤温度时空变化规律和生育期盐分平衡状况。结果表明:玉米生育期内不同灌溉模式膜内膜外土壤温度月季下降明显,且膜内外土壤温度差异随着时间的推移越来越小;玉米需水旺季(6、7月)膜内5cm土壤日温度受灌水影响程度依次是滴灌井灌黄灌,平均温度黄灌较井灌高0.47℃,较滴灌高1.18℃;自6月下旬开始膜内5cm 10日平均土壤温度黄灌始终高于井灌0.35~1.53℃,滴灌基本小于井灌;30日平均温度黄灌较井灌温度始终高0.34~1.02℃,较滴灌高1.12~1.98℃。生育期黄灌、井灌、滴灌0~100、0~60cm土壤均积盐,膜外积盐率0~60cm远大于0~100cm。若地面灌溉一年一洗盐,滴灌0~100cm盐分累积至井灌土壤盐分水平需2年一次秋浇洗盐。 相似文献