宁夏引黄灌区覆膜滴灌玉米LAI模型与根长密度模型构建

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为系统地从玉米叶面积指数和根系生长动态的变化来揭示覆膜的调控效应,本研究以“宁吉198”为供试材料,设置覆膜滴灌不同施氮水平(0、90、180、270、360 kg/hm2)和对照(CK,不施氮与不覆膜),测定玉米叶面积指数、根系各项指标及产量,构建不同施氮量对滴灌玉米LAI模型和根长密度模型,分析不同施氮量对覆膜滴灌玉米叶面积指数、根系生长发育及产量的影响,揭示覆膜滴灌玉米在玉米叶面积指数、根系各项指标及产量对不同施氮量的响应机理及最佳氮肥施用量梯度,为覆膜滴灌玉米合理施氮和农业可持续发展提供理论参考和技术支持。主要结果如下:1.基于生长发育时间和有效积温的覆膜滴灌玉米叶面积指数模型对归一化处理后RLAI和RGDD来进行模拟,建立了 LAI动态模型y=(a+bx)((1+cx+dx2),并对模型进行检验,结果表明此模型的准确度总体达到0.933以上,精确度在0.972-0.974之间,玉米LAI动态模型从玉米苗期就能准确地进行LAI动态预测,为研究模拟宁夏玉米LAI的动态变化动态特征提供了新的思路与有效方法。整个玉米生长过程中,玉米MLAI随着施氮量的增加呈二次函数模型的递增趋势,但MLAI与LAImax的比率随施氮量的增加而减小,说明不同施氮量对玉米整个生育期LAI具有调控作用。2.不同氮素处理下覆膜滴灌玉米相对根长密度模型利用2019年获得试验数据建立不同施氮量下相对根长密度模型,发现相对根长密度分布满足三级多项式函数模型,模拟曲线的相关系数(R2=0.951);利用2018年课题组提供的数据验证不同施氮量下相对根长密度模型,检验结果R2为0.845,RMSE为0.248,拟合效果好,但该多项式模型不能保证相对根长密度值在玉米生根深度处达到0,故对玉米相对根长密度分布多项式模型进行优化并检验,结果表明,各氮素处理RMSE小于0.308,nRMSE分别为0.242、0.193、0.184、0.226、0.208 和 0.273,R2分别为 0.903、0.953、0.920、0.944、0.962 和 0.898,既具有较高的拟合度,又解决了相对根长密度(Zr=1)玉米生根深度处达到0。3.不同氮素处理下覆膜滴灌玉米根系动态变化规律在不同施氮量处理下,玉米各不同施氮处理的根系表面积、根体积、根系干重、根长密度、根系生物量和根直径均都随着玉米生育进程呈现出先增后降的变化趋势。施氮量为N3(270 kg/hm2)处理整体根系表面积、根体积、根系干重、根长密度、根系生物量和根直径均显著高于其他处理。4.不同氮素处理下覆膜滴灌玉米产量及构成因素变化随着施氮量的增加能显著增加玉米行粒数、百粒重及产量。不同氮素处理下产量表现为N3>N4>N2>N1>N0>CK,以施氮量为 270 kg/hm2 时,获得产量为 17135 kg/hm2。
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