【摘 要】
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水稻是我国重要的粮食作物,在我国居民粮食消费中一直居于主导地位。精准施肥可以提高养分利用效率,减少环境污染,增加粮食产量。我国现有精准农业方面的研究多为基于3S（即全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、遥感RS简称）技术空间尺度上的研究,对于精准施肥而言,在施肥的时间尺度上,仍大多是以作物生育期的经验判断为准。因此,基于水稻需肥特性的精准定时、定量施肥是精准施肥技术发展的新方向,我们需要在精准的
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水稻是我国重要的粮食作物,在我国居民粮食消费中一直居于主导地位。精准施肥可以提高养分利用效率,减少环境污染,增加粮食产量。我国现有精准农业方面的研究多为基于3S（即全球定位系统GPS、地理信息系统GIS、遥感RS简称）技术空间尺度上的研究,对于精准施肥而言,在施肥的时间尺度上,仍大多是以作物生育期的经验判断为准。因此,基于水稻需肥特性的精准定时、定量施肥是精准施肥技术发展的新方向,我们需要在精准的尺度上对作物养分吸收规律进行研究,以匹配精准施肥技术的需要。而作物的生长发育、养分吸收与积温等气象因子密切相关,本研究通过分析积温等气象因子与水稻养分吸收的相关性,建立积温-水稻养分吸收精准模型,并设计构建水稻推荐施肥模型及产量预测模型,为今后实现精准农业变量作业提供必需的理论基础。本文主要研究结果如下:1.气象因子对水稻产量有重要影响,本研究显示当平滑系数a=0.3时,有效积温、平均气温以及平均最低气温的提升有助于增产,但累计降水量和累计日照时数趋势相反,相关性较低,并根据以上指标建立水稻气象产量相关回归方程:Y=1747.83-0.681x1（x1为有效积温）,水稻趋势产量在宏观条件下相对稳定,气象因子影响的产量则随气象因子波动出现一定的波动。2.两年田间试验结果显示:氮磷钾养分最佳施肥处理OPT（N2P2K2）较不施肥CK处理,能够实现水稻平均增产31.77%。氮磷钾养分施用减量时,以单独氮养分减量和磷钾同减情况对水稻产量造成的影响最为明显;通过分析产量构成因子可以看出,OPT处理（N2P2K2）两年产量、氮素积累水平均最高,收获指数、百千克籽粒吸氮量、氮素籽粒生产效率表现趋势相反。减氮处理的氮肥偏生产力显著高于常规施氮处理,OPT处理（N2P2K2）和减肥处理N1P1K1均具有较高氮肥吸收率。即在养分匮缺条件下,作物体内的养分积累更倾向于向籽粒进行转移。3.确定了最佳施肥处理OPT（N2P2K2）处理有最高平均产量、最高养分吸收量;并以此为高产优产衡量指标,建立了最优养分运筹条件下基于相对有效积温日尺度的水稻干物质积累Gompertz模型:y=1.0390*exp（-exp（1.8955-4.1614x））;研究结论证实,能够获得较高养分积累量的处理组,一般最早进入快增期,最晚结束快增期,在快增期有最高积累量。OPT（N2P2K2）在548.07℃·d时最早进入快增期,在1676.28℃·d时最晚结束快增期,快增期累计干物质重有最大值为14352.06kg/hm~2。4.确定了在最佳施肥处理OPT（N2P2K2）条件下,基于相对有效积温日尺度的株高生长Gompertz模型:y=0.9773*exp（-exp（0.9178-4.1010x））。株高增长速率模型变化具有一定单调性。前期株高增速较高,中后期株高增长速率较低。施用氮、钾肥有利于株高的增加;而水稻分蘖动态变化,在积温800-900℃·d左右达到顶峰,在积温1600℃·d左右有效分蘖数开始稳定在15蘖左右上下浮动。最佳施肥处理N2P2K2较其他各处理在积温800℃·d和积温2000℃·d左右有最大分蘖量,氮高处理较氮低处理整体分蘖数量略高,施氮能够促使分蘖数提升。5.不同养分运筹条件下,水稻氮素积累量、磷素积累量、钾素积累量,都随有效积温的增加,经历渐增期、快增期、缓增期三个阶段,整体趋势一致,增长速率先逐渐增加到达顶峰后逐渐下降,直至趋向于零。在养分运筹合理条件下,水稻养分积累量更高,更快到达峰值。对养分吸收模拟,都可以基于相对有效积温建立日尺度的养分积累Logistic模型,氮素吸收模型为:y=0.9116/（1+9387.5950*exp（-31.0385x））;水稻施肥处理成熟期各器官氮素吸收量占总吸氮量的比例呈穗部＞茎鞘＞叶片,相较于养分运筹合理条件下,不施肥处理的氮素更多的分配到了籽粒当中。6.磷钾素养分积累动态变化均出现一定的波动性,但整体趋势仍可用基于相对有效积温日尺度建立的养分积累Logistic模型来进行分析,磷素的动态变化波动受施肥影响较大,钾素的动态变化波动受收获期钾素流失影响较大,对关键节点可进行分段模拟。综上所述,在实际农户测土配方施肥技术的推广过程中,可以以相应模型为基础,在数字化农业应用的基础上,根据养分需求规律精准提高养分吸收渐增期、快增期的肥料供给量,从而提高产量,获得更大的经济利益。
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