期刊信息
主办:内蒙古农业大学沙漠治理研究所
主管:内蒙古农业大学
ISSN:1003-7578
CN:15-1112/N
语言:中文
周期:月刊
影响因子:1.681818
数据库收录:
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山东夏玉米土壤干旱阈值研究与影响评价(2)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】表1 不同年份试验小区水分控制设计Table 1 The design of soil moisture control of experiment plot in different years年份Year生育时期Growth stage处理treatment T1T2T3T4T5 2013苗期s
表1 不同年份试验小区水分控制设计Table 1 The design of soil moisture control of experiment plot in different years年份Year生育时期Growth stage处理treatment T1T2T3T4T5 2013苗期seedling stage>60%>60%40%-60%>60%自然状态Natural state 穗期ear stage>60%>60%>60%>60%自然状态Natural state 花粒期grain stage≤40%40%-60%40%-60%>60%自然状态Natural state 2014苗期seedling stage≤40%40%-60%40%-60%60%-80%>80% 穗期ear stage>60%>60%40%-60%60%-80%>80% 花粒期grain stage>60%>60%>60%60%-80%>80% 2015苗期seedling stage>60%>60%>60%60%-80%>80% 穗期ear stage≤40%40%-60%40%-60%60%-80%>80% 花粒期grain stage>60%>60%40%-60%60%-80%>80%
1.2 土壤水分阈值确定方法
基于之前学者的相关研究成果,本文针对土壤水分适宜阈值范围的确定,以不同发育期夏玉米地上部干物重为主要指标。该指标不仅能衡量有机物积累及营养成分多寡[7, 32],还能够充分反映夏玉米的生理特性[33],是其生长发育状况的综合表征,且在不同生育时期之间具备较强的可比性。结合水分控制试验数据资料,分别构建历年各生育时期干物重与土壤相对湿度的二次回归拟合模型,结合80%保证率原理[34-35],分别确定土壤相对湿度适宜阈值范围的上、下限,适宜阈值下限即对应不适宜阈值范围;再将不同年份间得到的共同阈值范围,确定为各生育时期的适宜与不适宜阈值范围。
土壤干旱阈值指标的确定,是基于本地化验证后的WOFOST机理模型[36],以土壤相对湿度为驱动因子[37];针对苗期、穗期与花粒期3个发育阶段,以土壤相对湿度每单位变化引起总穗重变化的幅度(与潜在总穗重相比较,即减产率)为依据;参考已有农业气象评价指标[38],分别将无减产、减产5%、减产10%与减产20%对应的土壤相对湿度,作为无旱、轻旱、中旱与重旱的阈值指标。
WOFOST模型是荷兰瓦赫宁根大学和世界粮食研究中心共同开发研制,以作物的同化作用、呼吸作用、蒸腾作用及干物质分配等生理生态过程为模拟基础,用于模拟特定土壤和气候条件下作物生长的动态解释性模型。该模型以日为时间步长,可动态、定量模拟潜在、水分限制和养分限制3种水平下的作物生长状态[39-41]。由于该模型机理性强、源代码开放、调参相对简便,已经在相关研究中发挥了重要的作用[42-44]。前期研究中,根据10个夏玉米观测站的观测资料与田间试验数据,应用决定系数(R2)、归一化均方根误差(nRMSE)与相对误差(RE)等指标,已经实现了该模型对山东夏玉米生育时期与产量形成的较准确模拟,其中对出苗期、开花期和成熟期的模拟误差绝大多数站点均小于5 d,R2分别在0.43—0.99、0.77—0.99 与0.51—0.99,nRMSE分别在0.3%—1.9%、0.4%—2.3%与0.7%—3.2%;绝大多数观测站点产量模拟R2在0.68—0.99,RE与nRMSE均小于10%[36]。
1.3 干旱影响评价方法
针对轻旱、中旱与重旱,分别在苗期、穗期与花粒期设置连续干旱3、5、10、15与20 d共5个干旱处理,依据模拟得到的地上部总干物重(TAGP)、总穗重(TWSO)、总叶重(TWLV)、总茎重(TWST)与最大叶面积指数(MAXLAI)等指标,分别与无旱状况下进行对比,从而明确不同程度干旱及其持续天数的影响。
2 结果
2.1 适宜阈值确定
依据试验数据,分别构建各年夏玉米苗期、穗期及花粒期受旱条件下的干物重与土壤相对湿度的二次回归拟合模型(图1—3)。结果表明,2013与2014年夏玉米苗期适宜阈值范围分别为62%—93%和61%—91%,不适宜阈值范围分别为<62%和<61%;确定夏玉米苗期的适宜阈值范围为62%—91%,不适宜阈值范围为<62%。2014与2015年夏玉米穗期适宜阈值范围分别为66%—95%和64%—92%,不适宜阈值范围分别为<66%和<64%;确定夏玉米穗期的适宜阈值范围为66%—92%,不适宜阈值范围为<66%。2013与2015年夏玉米花粒期适宜阈值范围分别为64%—95%和68%—94%,不适宜阈值范围分别为<64%和<68%;确定夏玉米花粒期的适宜阈值范围为68%—94%,不适宜阈值范围为<68%(表2)。
图1 2013与2014年夏玉米苗期干物重与土壤相对湿度关系(p<0.05)Fig. 1 The relationship between dry matter weight and soil relative humidity at seedling stage of summer maize in 2013 and 2014 respectively (p<0.05)
图2 2014与2015年夏玉米穗期干物重与土壤相对湿度关系(p<0.05)Fig. 2 The relationship between dry matter weight and soil relative humidity at ear stage of summer maize in 2014 and 2015 respectively (p<0.05)
图3 2013与2015年夏玉米花粒期干物重与土壤相对湿度关系(p<0.05)Fig. 3 The relationship between dry matter weight and soil relative humidity at grain stage of summer maize in 2013 and 2015 respectively (p<0.05)
文章来源:《干旱区资源与环境》 网址: http://www.ghqzyyhjzz.cn/qikandaodu/2021/0126/415.html