黄土塬区农田生产力模拟与潜力开发试验研究

【摘要】： 黄土高原区是典型的退化生态系统，农业生产力低下，提高其农业生产力是生态环境改善和生态系统可持续发展的关键环节。深入探讨作物生产潜力、现实生产力形成机理及转化和相互关系，可以发现提高产量的主要障碍因子，为农业生产规划提供依据，对于制定人口、资源、环境协调发展战略，促进该地区生态系统的可持续发展，具有重要的现实意义。本文以长武试区多年气象数据与试验记录值作为基础，应用EPIC模型对黄土塬区农田生态系统生产力进行了模拟，表明EPIC模型在该区有较好的适应性，并分析了该区生产力提高的制约因素；通过盆栽试验，以夏玉米为例，采用Jensen模型研究了无机营养对作物水分敏感性及生理参数的影响。主要结论如下： 1．应用旱地作物生产潜力公式计算了黄土塬区主要作物的生产潜力。结果表明，黄土塬区冬小麦光温生产潜多年平均值为6910.5kg／hm~2，年际变化不大；气候生产潜力多年平均值为5904.6kg／hm~2，由于降水变率大，年际波动较大。春玉米光温生产潜力多年平均值为10663.4kg／hm~2，年际变化不大。气候生产潜力多年平均值为8148.4kg／hm~2，年际波动较大。 2．对EPIC模型在黄土高原地区的应用做了初步尝试。对模型的部分土壤特性参数和作物生理生态参数进行修正，模拟计算了黄土塬区大田主要作物的模拟产量及水分、养分胁迫状况。结果显示，长武试区冬小麦产量模拟值与实测值之间多年平均误差为7.78％，春玉米产量模拟值与实测值之间多年平均误差为9.60％；说明参数的修正较为合理，此模型在黄土高原地区适用性较好。冬小麦水分胁迫天数多年平均为9.9天，春玉米水分胁迫天数多年平均为13.4天：与各年作物生育期降水情况基本一致。分析模拟误差较大的几个年份，均为干旱年份，表明土壤水分因素(降水量)对模拟精度影响较大。此模型经修正后在正常年份模拟值较为精确，而在干旱年份对作物、土壤等参数的修正方法尚需进一步探讨。 3．盆栽试验结果表明：玉米在拔节—抽穗期和抽穗—灌浆期对缺水最敏感，拔节前和灌浆—成熟期敏感性小。较高肥力水平使需水关键期水分敏感性指数增加相对较多，而在非水分关键期增加较少。 4．较高的氮肥水平增大了玉米叶片的净光合速率，高氮植株对干旱较敏感。水分胁迫时P肥对玉米叶片光合速率的影响大于充分供水时。施用氮、磷均增加了玉米叶片的蒸腾速率，水分胁迫时高N玉米叶片蒸腾速率比低N处理增加明显，而充分供水时差 异不显著；磷肥对蒸腾速率的影响则随土壤水分条件的改善而降低。施用N、P肥提高 ·了玉米的单叶WUE，施P对玉米单叶WUE的促进作用大于施N处理。单株玉米的根干重 随水分条件的改善而提高，高N处理的玉米根重低于相应的低N处理；施P对玉米根系 生长有明显的促进作用，中度干旱条件下的增幅大于充分供水时的增幅。施用N、P均 增加了玉米的地上部生物量，施P处理的增幅明显大于施N处理的增幅。随水分条件的 改善，玉米的根冠比增加，施N降低了根冠比，而施P增加了根冠比。