基于田间试验和作物生长模型的冬小麦持续管理研究

摘要

根据在曲周试验站的多年试验,对冬小麦不同品种在不同播期、密度、施肥水平、灌溉水平及不同灌溉水质条件下的物质积累、生长发育、水分消耗及土壤水、盐状况系统分析的基础上,借鉴其它一些模型的原理和前人的研究成果,对PS123作物生长模拟模型PS1(潜在生产力)和PS2(水分限制生产力)水平上的修正、验证和校正.根据试验结果,重新设计了控制冬小麦生长发育的模块,修改了叶片发育模块、叶面积计算方法,增加了冬小麦出苗期的模拟、极端寒冷条件下的非生理衰亡、单个器官的逐日生理死亡模拟,修正了光合速率方程,将叶鞘作为一个单独的器官进行模拟等;进一步完善了光合产物的分配体制模块,考虑了物质的转移、消耗和积累过程,更加符合前人的研究成果.进一步发展了模型的友好性;确定了试验品种的模型参数.以校验后的PS123模型对河北省邯郸市地区曲周县冬小麦的生产潜力、不同生产水平下的产量差、水分需求及合适的灌溉管理方案进行了系统的分析.然后,结合GIS技术,对黄淮海平原不同地区冬小麦的生产潜力、产量差、水分需求情况进行了分析.在此基础上,基于不同条件下冬小麦在不同地区的水分需求情况简要讨论了黄淮海地区冬小麦种植的可持续性和对策.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1研究背景和研究意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目标和内容

1.4、研究方法和技术路线

第二章田间试验设计和试验概况

2.1试验目的

2.2试验地的环境条件

2.3试验布置

2.4.观测项目及操作方法

第三章冬小麦生长发育的试验研究

3.1小麦的阶段发育及其光热反应

3.2小麦的叶片发育

3.3不同环境条件下冬小麦的叶面积

3.4不同因子对小麦产量的影响

3.5小麦的根系干物质积累及根系在土壤中的分布

3.6地上部各器官干物质的形成和积累

3.7小麦干物质向各器官的分配规律

3.8不同环境条件下小麦的株高

第四章田间水盐动态及水分利用效率的试验研究

4.1浅层地下水埋深的动态变化

4.2不同灌溉条件下各处理的土壤水分动态

4.3冬小麦的耗水量及其水分利用效率

4.4微咸水灌溉条件下土壤的盐分动态

第五章对PS123模型的修正和发展

5.1模型友好性方面的改进

5.2对模型的基本原理和过程方面的修正和改进

5.2.1对同化速率模拟的改进

5.2.2对冬小麦LAI模拟方法的改进

5.2.3增加了播种到出苗期的模拟

5.2.4模拟冬小麦完成整个生活周期的积温计算的改进

5.2.5冬小麦冠层温度与气温的差异

5.2.6冬小麦叶片发育、叶片的正常生理死亡量的模拟

5.2.8干物质向不同器官中分配和积累的修正

5.2.9冬小麦的根深

5.2.11光温条件对冬小麦的影响

5.2.12对柑其他方面的改进和发展

第六章模型的参数化和模型校验

6.1模型调试、校正的方法和原则

6.2模型的参数化

6.3 PS1条件下模型的模拟效果检验

6.4 PS2条件下模型的模拟效果检验

6.5不同条件下冬小麦的气冠温差

6.6不同灌溉条件下的田间水分状况

6.7模型对播种量的响应

第七章PS123模型在曲周冬小麦可持续生产管理中的应用

7.1曲周地区冬小麦生长期间的气象因子分析

7.2雨养和PS1条件下冬小麦的生产潜力

7.3不同灌溉条件下曲周地区冬小麦的生产潜力分析

7.4灌溉方案的比较和选择

7.5微咸水灌溉条件下冬小麦的生产潜力

第八章黄淮海地区冬小麦的生产潜力及其可持续性研究

8.1研究区域及其概况

8.2模型在黄淮海地区的使用效果

8.3黄淮海平原冬小麦的生产潜力

8.4不同生产条件下黄淮海平原冬小麦的需水量

8.5讨论

第九章结论和讨论

9.1基本结论

9.2讨论与展望

参考文献

致谢

附录1模型变量一览表

附录2模型的115个气象台站基本情况

作者简介