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膜下滴灌条件下棉花水肥生产数学模型建立研究

郝志永  
【摘要】:水资源缺乏是我国干旱-半干旱地区灌溉农业发展和生态环境改善的主要障碍因子。膜下滴灌是一种节水的灌溉方式,为干旱-半干旱地区水土资源的开发利用提供了新的研究思路和方法。而把滴灌技术和施肥技术相结合,就是利用滴灌系统作为施肥工具,在施肥量、施肥时间和施肥均匀度等方面都可以达到较高的精度,从而使滴灌作物获得较好的产量和经济效益。本研究就是在膜下滴灌条件下,确定棉花产量对氮磷水的依存关系以及用数学模型研究施肥的定量化.这在一定程度上既能满足棉花不同生长时期所需要的养分,又能节省肥料,也避免了多余的肥料对土壤造成污染。 主要研究如下: (1)2007年的试验是在石河子国家农业科技实验站进行,以氮肥、磷肥和水为变量因素,采用“3414”设计方案。本试验中“3414”是指氮(N)、磷(P)和水(W)三个因素,每个因素设4个水平,共14个处理。其中灌溉量分别为2400、3600、4800和6000 m~3·hm~(-2);氮肥用量分别为施纯氮(N)0、150、300和450 kg·hm~(-2);磷肥用量分别为施纯磷(P2O5)0、60、120和180 kg·hm~(-2)。结果表明:当固定两个量不变,一个量在变化时。在一定的范围用量内,产量随氮磷水的增加而增加。当增加到一定量后,再增加氮磷水的量反而有下降的趋势。 (2)通过多元回归分析的方法,得到非线性的多元施肥数学膜型为:Y=1120.11+5.644N+3.074P+1567.467W-0.0112N~2+0.0490NP-0.501NW-0.0201P~2-1.771PW-138.211W~2经回归曲面分析表明,氮、磷、水的最优响应值分别为292.701, 119.121, 4.494代入上式得到产量最优值为y=6311.916。该实验结果说明了氮、磷、水的最佳用量为:氮292.701 kg·hm~(-2),磷119.121 kg·hm~(-2),水4494 m~3·hm~(-2)。该施肥模型相对误差范围在0.26%~4.27%,与实际基本相符可行。 (3)由于棉花是对氮素敏感的植物,氮对棉花的生长发育有着决定性的影响,因而通过2007年的试验,2008年的试验在石河子国家农业科技园区进行,试验设氮素增加速率r变量5个水平即为0.140(N0')、0.142(N1')、0.144(N2')、0.146(N3')、0.148(N4'),建立了棉花最高产量指数施肥模型为Nm= N0 (e0.146t-1)- Nm-1,当棉田施氮(N)量为310.39kg hm~(-2),籽棉最高产量为7080.087 kg hm~(-2)。其中N0=8.512×10-5kg hm~(-2)表示试验施肥开始时植株体内N含量,r表示植株每天的相对生长速率,t表示施肥处理天数(从播种开始算),m表示施肥次数,Nm表示t天的施肥量, Nm-1表示上一次的施肥量。模型的检验结果在方差、相关系数达显著或极显著水平,而且所建立的施肥模型的理论结果与实际结果拟合效果均比较良好,两者之间的相关系数达到0.97~0.98,所以建立的施肥模型可以在生产中应用推广。


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