黄土塬区麦田降水生产潜力研究

【摘要】：养分和水分一直是制约旱地农业生产,特别是黄土塬区雨养农业生产力提高的两大关键性因子,所以对水肥因子之间的相互关系以及它们如何影响作物生长及产量进行研究,对于旱作地区农业生产力的提高具有重要意义。 本研究基于黄土塬区农田特点,对该区农田蒸散特征和不同施肥试验下的作物生产状况等进行了研究,并结合DSSAT模型等方法对不同水肥条件下的作物生长、水分利用及生产潜力状况进行了模拟,主要结论如下: 1.分析表明,冬小麦全生育期日均蒸散量大小顺序依次为:抽穗期﹥拔节期﹥灌浆期﹥返青期﹥成熟期﹥越冬期,抽穗期和拔节期的农田蒸散量分别为5.69mm和4.52mm,灌浆期后受水分亏缺的影响,日均蒸散迅速下降到2.10mm/d。月蒸散量以4-6月相对较高,共399.78mm,分别占越冬期后总蒸散量的32.60%、24.42%、16.38%,为全生育期的“高蒸散期”。 2.通过田间定位试验对不同降水年型下氮磷配施对冬小麦产量形成及水分利用的影响进行研究表明:1)不同试验条件下,与对照(CK)相比,高氮高磷处理的产量及水分利用效率均较高,平水年和干旱年的产量分别较对照增加68.37%和62.95%;水分利用效率分别较对照增加36.72%和31.21%; 2)不同降水年型下,氮磷配施处理对叶重、秸秆重、籽粒重和千粒重的影响基本呈现高氮处理低氮处理对照的趋势,对籽粒产量和水分利用效率而言,5种处理由高到低的顺序为高氮高磷高氮低磷低氮低磷低氮高磷对照。 3.利用潜力概算模型对长武试区冬小麦生产潜力进行概算,结果表明:试区冬小麦连续20年光温生产潜力值年际间波动幅度较小,介于6978.90kg/hm2-8999.08kg/hm2之间,相对变率为7.00%;20年逐年降水生产潜力值低于对应年份光温生产潜力284.23kg/hm2-1911.43kg/hm2,相对变率为8.91%。平水年光温及降水生产潜力值较干旱年潜力值分别高112.42kg/hm2和1724.99kg/hm2。冬小麦水分满足系数Wdm在平水年及干旱年型下分别为0. 91和0. 74。由于平水年型下降水量相对较大,作物供水量基本可满足作物所需水量,其水分亏缺率较小,为2.46%,产量减低率也较低为9.35%;而干旱年型下,由于降水量明显减少,水分亏缺率较高为7.29%,直接导致产量的大幅度降低,其当年产量减低率达到25.60%。 4.利用DSSAT模型对冬小麦生长、土壤水分动态及其生产潜力进行了模拟研究,结果表明DSSAT模型对黄土塬区小麦生物产量、水分利用及生产潜力有较好的模拟效果。不同处理下生物量及LAI的模拟值与实测值结果基本吻合,三种N处理下LAI的RMSE分别为0.56、0.59和0.65;生物量RMSE值分别为1291.57、1681.64和1809.36,模拟值与实测值吻合度较高。不同N肥处理下不同土层深度土壤含水量模拟值与实测值之间差异较小,模拟相对误差介于0.0037-0.0051cm3/cm3,吻合度较高。对24年冬小麦生产潜力模拟值、概算值与实测值进行对比研究指出,概算结果普遍偏高,在描述作物生产潜力上效果较差,DSSAT模型相对潜力概算模型计算结果表现出较好的模拟效果,与实测高产值更为接近。