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摘要：为寻找烟田较优的供水方式，在大田设计沟灌、滴灌、微喷灌、渗灌和漫灌等不同的水利措施，并对不同处理烤烟叶面积和叶面积指数（LAI）、光合特性和干物质累积进行了跟踪观测。结果表明：滴灌处理烤烟单株叶面积和LAI增幅最大，LAIM值达到6.364。各水利措施均有利于提高烤烟Pn值并降低了烤烟Tr值，其中滴灌和微喷灌更符合烤烟生长规律，有利于成熟期烟叶的落黄成熟。烤烟干物质累积情况以滴灌处理较优，而经济系数以CK和沟灌处理较优。滴灌工程造价较高，但经济效益较好，EIRR、ENPV和EBCR值分别为30.6%、3 640.74元和2.19，可优先考虑作为烟田供水选择。
关键词：水利；烤烟；生长；经济效益；叶面积
中图分类号： S572.07 文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2016）09-0122-04
烤烟是我国重要的经济作物，对促进西南地区国民经济的发展和人民生活水平的提高有十分重要的作用。然而，部分烟区出现水资源短缺、降水分布不均、水资源供需不平衡、工农业用水相互挤占等问题，严重制约了烟草农业的发展[1]。如贵州烟区，降雨主要集中在烤烟生长的前期和中期，后期时常出现阶段性干旱，导致上部烟叶无法正常成熟，经济产量受到影响[2]。因此，开展节水灌溉研究和水利基础设施建设对烟草农业的可持续发展有积极的意义。
目前，喷滴灌等水利措施主要应用于番茄[3]、棉花[4]、玉米[5]、葡萄[6]等作物的栽培中，在烤烟生产上的应用还不多见，不同水利措施对烤烟生理生长影响方面的研究则更为匮乏。本试验设计5种不同的水利措施，比较和分析烤烟叶面积、光合作用和干物质累积对不同水利措施的响应情况，以期为现代化水利措施在优质烤烟栽培中的应用提供理论和实践依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2014年在浙江省宁波市象山县定塘镇田洋湖片进行（121.80°E，29.48°N）。该片区属于典型的亚热带季风气候区，雨量充沛，年降水量约为1 284 mm，降水主要集中在5—7月。试验区四季分明，温暖湿润，年平均气温约为16.9 ℃，年蒸发量低于降水量。土壤主颗粒均匀，粉沙含量较高，土壤肥力较好。供试土壤pH值5.93，有机质含量12.29 g/kg，碱解氮101.24 mg/kg，速效磷含量11.28 mg/kg，速效钾含量147.76 mg/kg。
1.2 试验设计
试验共设计5种水利措施：沟灌、滴灌、微喷灌、渗灌及漫灌（CK）。上述处理均在同一块大田中进行，其中沟灌和CK处理的设计面积20 m×60 m，滴灌、微喷灌和渗灌处理的设计面积为50 m×60 m，处理之间不设重复，各处理试验区内设3次重复。不同水利处理之间配设0～80 cm深的纵向塑料薄膜，以隔绝处理之间水分的横向入渗。
不同水利措施中，滴灌采用固定式，毛管间距1 m，滴头间距0.5 m，流量3.5 L/（h·m）；微喷灌采用固定式，支管间间距2 m，喷头间距1 m，流量 40 L/（h·m）；渗灌采用垄下埋管的方法，每隔50 cm打1个渗水孔，渗水孔孔径1 mm，垄下埋深20 cm。
试验选取烤烟K326为材料，当幼苗达到6片新叶时将其移栽至大田。将烤烟生育期划分为伸根期、旺长期和成熟期分别进行土壤水分灌溉下限控制，控制条件为土壤相对含水量占田间持水量的60%、80%和70%。各处理施纯氮8 g/株，K2O 15 kg/667 m2，P2O5 10 kg/667 m2。肥料按照基肥 ∶追肥=7 ∶3施用，基肥在烤烟移栽前一次性穴施，追肥时间为移栽后30 d。不同处理除灌溉方式不同外，其余田间管理方式均保持一致。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 烤烟叶面积与叶面积指数（LAI） 烤烟移栽一段时间后，每隔7 d测定烟株的株高，茎围，最大叶长与叶宽，烤烟单株叶面积和LAI的计算方法如下[7]：
1.4 数据处理
采用SPSS 17.0软件进行显著性分析[11]。
2 结果与分析
2.1 不同水利措施对烤烟叶面积和LAI的影响
图1所示为不同水利措施对旺长期（42 d）和成熟期（77 d）烤烟叶面积的影响。由图1可看出，旺长期烤烟单株叶面积由大到小依次为：滴灌>微喷灌>沟灌>渗灌>CK，其中滴灌处理烤烟单株叶面积显著（P<0.05）高于其他处理，渗灌和CK处理烤烟单株叶面积差异并不显著（P>0.05）。进入成熟期后，不同水利措施下烤烟单株叶面积达到较高水平，仍以滴灌处理最高，达到26 263.67 cm2；微喷灌次之，为23 849.67 cm2；而CK显著低于其他处理（P<0.05）。
图2所示为不同水利措施下烤烟LAI的动态变化。由图2中可看出，LAI的增长分为2个主要阶段：0～35 d为缓慢增长期，不同处理LAI差异不大；35～77 d为快速增长期，不同处理LAI的差异相对明显。这与汪耀富等的研究结果[12]一致。采用作物生长模型对不同水利措施下烤烟理论最大叶面积指数LAIM进行计算，结果如表1所示。由表1可看出，模型模拟的相关系数达到0.922 0～0.993 7，体现了较高的拟合精度。不同水利措施以滴灌处理LAIM值最大，达到6.364；微喷灌次之，为5.865；沟灌处理最低，仅为4.488，这暗示采用滴灌处理可获得更高的理论产量。
2.2 不同水利措施对烤烟光合特性的影响
表2所示为不同水利措施对烤烟光合特性的影响。由表2可看出，不同处理烤烟Pn达到峰值的时间有所不同，其中CK、沟灌和渗灌处理均在成熟期达到峰值，而滴灌和微喷灌处理在旺长期达到峰值。烤烟生长后期光合作用的减弱有利于烟叶正常落黄成熟，说明滴灌和微喷灌处理为较优水利措施。相同生育阶段，不同水利措施均提高了烤烟Pn值（与CK相比），其中滴灌处理使得烤烟Pn值提高了14.81%～39.24%，这对烤烟植株光合物质的累积十分有利。 由于不同水利措施改变了土壤水分状况及空气湿度，烤烟Gs值发生了差异。CK、沟灌和渗灌处理烤烟Gs值随生育期的推进不断上升；滴灌和微喷灌处理烤烟Gs值在旺长期达到峰值，成熟期时有所下降。这说明CK、沟灌和渗灌处理烤烟生长后期生理代谢仍较为旺盛。
CK和渗灌处理烤烟Ci值随生育期的推进不断增加，而沟灌、滴灌和微喷灌均在旺长期达到峰值，这主要由于CK和渗灌处理在成熟期Pn有所上升，这需要更多的CO2来用于光合作用。旺长期滴灌处理烤烟Pn值最高，然而其Ci值与其他处理相比并无显著差异（P>0.05），这可能由于进入细胞间隙的CO2量较多，其合成能力有限故略有盈余[9]。
各处理蒸腾速率在成熟期达到较高水平，其中滴灌和微喷灌处理烤烟Tr值显著（P<0.05）低于其他处理，但该时期滴灌和微喷灌处理烤烟Pn值略高于其他处理，这说明在不影响烤烟光合作用及植株矿物质合成的同时，滴灌和微喷灌降低了烤烟叶片的无谓耗水。
2.3 不同水利措施对烤烟干物质累积的影响
表3所示为不同水利措施对烤烟干物质累积的影响。由表3可看出，烤烟根、茎和叶的干物质累积量均以滴灌处理最高，分别达到59.43、66.21、158.92 g/株；微喷灌处理次之，与滴灌处理差异并不显著（P>0.05）；CK处理烤烟各器官干物质累积总体处于较低水平。然而，虽然滴灌处理烤烟器官干物质累积情况较优，但其经济系数处于较低水平，仅为0.558；CK和沟灌处理经济系数较高，分别为0.584和0.578。
滴灌处理烤烟根冠比最高，为0.264；微喷灌处理次之，为0.259；CK最低，为0.224，说明滴灌处理对烤烟根系的生长发育有利，这与杨军的研究结果[13]一致。
2.4 不同水利措施的经济效益分析
表4所示为不同水利措施的经济效益分析。下述水利工程年运行费均按照总概算的5%计算，烤烟收购价按照4.24元/kg计算，增产量按照不同水利措施烤烟产量与CK处理产量的差值计算。工程运行后，预计每年每667 m2可节省劳力3工（一般情况下，试验区一季烤烟栽培需要用30～35工），每工50元，可节工150元/（667 m2×年）[14]。
由表4可看出，不同水利措施建设工程的造价为1 771～2 281元/667 m2，其中滴灌工程造价最高，微喷灌工程次之，渗灌工程最低。当EIRR、ENPV和EBCR值分别大于12%、0和1.0时，说明工程在经济上可行，具有较好的经济效益。由此可见，本试验中滴灌、微喷灌和渗灌3种水利措施经济效益均处于较优水平，以滴灌工程经济效益最佳，EIRR、ENPV和EBCR值分别为30.6%、3 640.74元和2.19，而渗灌工程经济效益不如滴灌和微喷灌工程。
3 结论
与CK相比，各水利措施均提高了烤烟单株叶面积和LAI值，其中滴灌处理增幅最大。利用作物生长模型[15]模拟烤烟LAI的动态变化，精度较高，相关系数达0.922 0～0.993 7。模型计算结果表明，滴灌处理烤烟理论最大LAI值最高，达到6.364。
滴灌、微喷灌和渗灌等水利措施均提高了烤烟Pn值，并降低了烤烟Tr值，其中滴灌和微喷灌更符合烤烟生长规律，有利于成熟期烟叶的落黄成熟。不同水利措施下烤烟干物质累积情况以滴灌处理较优，经济系数以CK和沟灌处理较优。
试验中不同水利工程的造价约为1 771～2 281元/667 m2，滴灌工程造价相对较高，但经济效益显著，EIRR、ENPV和EBCR值分别为30.6%、3 640.74元和2.19，可优先考虑作为烟田供水选择。
参考文献：
[1]刘玉青. 烤烟节水灌溉条件下水氮耦合效应研究[D]. 南京：河海大学，2007.
[2]丁福章，李继新，袁有波，等. 不同土壤水分对烤烟生长和产质量的影响[J]. 贵州农业科学，2009（11）：44-46.
[3]万书勤，康跃虎，王 丹，等. 华北半湿润地区微咸水滴灌番茄耗水量和土壤盐分变化[J]. 农业工程学报，2008，24（10）：29-33.
[4]马富裕，周治国，郑 重，等. 新疆棉花膜下滴灌技术的发展与完善[J]. 干旱地区农业研究，2004（3）：202-208.
[5]漆栋良，胡田田，李 瑞，等. 局部灌水条件下玉米根系的时空分布研究[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2013（3）：159-164.
[6]周青云，王仰仁，孙书洪. 根系分区交替滴灌条件下葡萄根系分布特征及生长动态[J]. 农业机械学报，2011，42（9）：59-63，58.
[7]Hou M M，Shao X H，Chen J N，et al. A simple method to estimatetobacco LAI and soil evaporation[J]. J Food Agric Environ，2013，11（2）：1216-1220.[HJ1.66mm]
[8]Qin F F，Xu H L，Ma G. Garlic sprouts grown indoors at kitchen sites[J]. Mediinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology，2008，2（2）：117-122.
[9]刘国顺，王 行，史宏志，等. 不同灌水方式对烤烟光合作用的影响[J]. 灌溉排水学报，2009，28（3）：85-88.
[10]闫玉民，王玉书，侯毛毛. 烟草田低压管道建设工程的经济效益分析[J]. 江苏农业科学，2013，41（3）：395-396.
[11]肖金香，周紫燕，叶 清，等. 水氮互作对烤烟产量和化学成分及生理特性的影响聚类分析[J]. 中国烟草学报，2011，17（5）：46-52.
[12]汪耀富，高华军，邵孝侯，等. 烤烟叶面积指数增长的优化模型研究[J]. 河南农业科学，2005（10）：42-45.
[13]杨 军. 膜下滴灌对不同施肥烤烟生长及品质的影响[D]. 长沙：湖南农业大学，2010.
[14]於国善，侯毛毛. 烟田微喷灌工程规划及其经济可行性分析[J]. 江苏农业科学，2013，41（5）：374-376.
[15]尹莹莹. 草地早熟禾匍匐茎数字化生长模型[J]. 江苏农业科学，2015，43（5）：192-194.
关键词：水利；烤烟；生长；经济效益；叶面积
中图分类号： S572.07 文献标志码： A
文章编号：1002-1302（2016）09-0122-04
烤烟是我国重要的经济作物，对促进西南地区国民经济的发展和人民生活水平的提高有十分重要的作用。然而，部分烟区出现水资源短缺、降水分布不均、水资源供需不平衡、工农业用水相互挤占等问题，严重制约了烟草农业的发展[1]。如贵州烟区，降雨主要集中在烤烟生长的前期和中期，后期时常出现阶段性干旱，导致上部烟叶无法正常成熟，经济产量受到影响[2]。因此，开展节水灌溉研究和水利基础设施建设对烟草农业的可持续发展有积极的意义。
目前，喷滴灌等水利措施主要应用于番茄[3]、棉花[4]、玉米[5]、葡萄[6]等作物的栽培中，在烤烟生产上的应用还不多见，不同水利措施对烤烟生理生长影响方面的研究则更为匮乏。本试验设计5种不同的水利措施，比较和分析烤烟叶面积、光合作用和干物质累积对不同水利措施的响应情况，以期为现代化水利措施在优质烤烟栽培中的应用提供理论和实践依据。
1 试验材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2014年在浙江省宁波市象山县定塘镇田洋湖片进行（121.80°E，29.48°N）。该片区属于典型的亚热带季风气候区，雨量充沛，年降水量约为1 284 mm，降水主要集中在5—7月。试验区四季分明，温暖湿润，年平均气温约为16.9 ℃，年蒸发量低于降水量。土壤主颗粒均匀，粉沙含量较高，土壤肥力较好。供试土壤pH值5.93，有机质含量12.29 g/kg，碱解氮101.24 mg/kg，速效磷含量11.28 mg/kg，速效钾含量147.76 mg/kg。
1.2 试验设计
试验共设计5种水利措施：沟灌、滴灌、微喷灌、渗灌及漫灌（CK）。上述处理均在同一块大田中进行，其中沟灌和CK处理的设计面积20 m×60 m，滴灌、微喷灌和渗灌处理的设计面积为50 m×60 m，处理之间不设重复，各处理试验区内设3次重复。不同水利处理之间配设0～80 cm深的纵向塑料薄膜，以隔绝处理之间水分的横向入渗。
不同水利措施中，滴灌采用固定式，毛管间距1 m，滴头间距0.5 m，流量3.5 L/（h·m）；微喷灌采用固定式，支管间间距2 m，喷头间距1 m，流量 40 L/（h·m）；渗灌采用垄下埋管的方法，每隔50 cm打1个渗水孔，渗水孔孔径1 mm，垄下埋深20 cm。
试验选取烤烟K326为材料，当幼苗达到6片新叶时将其移栽至大田。将烤烟生育期划分为伸根期、旺长期和成熟期分别进行土壤水分灌溉下限控制，控制条件为土壤相对含水量占田间持水量的60%、80%和70%。各处理施纯氮8 g/株，K2O 15 kg/667 m2，P2O5 10 kg/667 m2。肥料按照基肥 ∶追肥=7 ∶3施用，基肥在烤烟移栽前一次性穴施，追肥时间为移栽后30 d。不同处理除灌溉方式不同外，其余田间管理方式均保持一致。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 烤烟叶面积与叶面积指数（LAI） 烤烟移栽一段时间后，每隔7 d测定烟株的株高，茎围，最大叶长与叶宽，烤烟单株叶面积和LAI的计算方法如下[7]：
1.4 数据处理
采用SPSS 17.0软件进行显著性分析[11]。
2 结果与分析
2.1 不同水利措施对烤烟叶面积和LAI的影响
图1所示为不同水利措施对旺长期（42 d）和成熟期（77 d）烤烟叶面积的影响。由图1可看出，旺长期烤烟单株叶面积由大到小依次为：滴灌>微喷灌>沟灌>渗灌>CK，其中滴灌处理烤烟单株叶面积显著（P<0.05）高于其他处理，渗灌和CK处理烤烟单株叶面积差异并不显著（P>0.05）。进入成熟期后，不同水利措施下烤烟单株叶面积达到较高水平，仍以滴灌处理最高，达到26 263.67 cm2；微喷灌次之，为23 849.67 cm2；而CK显著低于其他处理（P<0.05）。
图2所示为不同水利措施下烤烟LAI的动态变化。由图2中可看出，LAI的增长分为2个主要阶段：0～35 d为缓慢增长期，不同处理LAI差异不大；35～77 d为快速增长期，不同处理LAI的差异相对明显。这与汪耀富等的研究结果[12]一致。采用作物生长模型对不同水利措施下烤烟理论最大叶面积指数LAIM进行计算，结果如表1所示。由表1可看出，模型模拟的相关系数达到0.922 0～0.993 7，体现了较高的拟合精度。不同水利措施以滴灌处理LAIM值最大，达到6.364；微喷灌次之，为5.865；沟灌处理最低，仅为4.488，这暗示采用滴灌处理可获得更高的理论产量。
2.2 不同水利措施对烤烟光合特性的影响
表2所示为不同水利措施对烤烟光合特性的影响。由表2可看出，不同处理烤烟Pn达到峰值的时间有所不同，其中CK、沟灌和渗灌处理均在成熟期达到峰值，而滴灌和微喷灌处理在旺长期达到峰值。烤烟生长后期光合作用的减弱有利于烟叶正常落黄成熟，说明滴灌和微喷灌处理为较优水利措施。相同生育阶段，不同水利措施均提高了烤烟Pn值（与CK相比），其中滴灌处理使得烤烟Pn值提高了14.81%～39.24%，这对烤烟植株光合物质的累积十分有利。 由于不同水利措施改变了土壤水分状况及空气湿度，烤烟Gs值发生了差异。CK、沟灌和渗灌处理烤烟Gs值随生育期的推进不断上升；滴灌和微喷灌处理烤烟Gs值在旺长期达到峰值，成熟期时有所下降。这说明CK、沟灌和渗灌处理烤烟生长后期生理代谢仍较为旺盛。
CK和渗灌处理烤烟Ci值随生育期的推进不断增加，而沟灌、滴灌和微喷灌均在旺长期达到峰值，这主要由于CK和渗灌处理在成熟期Pn有所上升，这需要更多的CO2来用于光合作用。旺长期滴灌处理烤烟Pn值最高，然而其Ci值与其他处理相比并无显著差异（P>0.05），这可能由于进入细胞间隙的CO2量较多，其合成能力有限故略有盈余[9]。
各处理蒸腾速率在成熟期达到较高水平，其中滴灌和微喷灌处理烤烟Tr值显著（P<0.05）低于其他处理，但该时期滴灌和微喷灌处理烤烟Pn值略高于其他处理，这说明在不影响烤烟光合作用及植株矿物质合成的同时，滴灌和微喷灌降低了烤烟叶片的无谓耗水。
2.3 不同水利措施对烤烟干物质累积的影响
表3所示为不同水利措施对烤烟干物质累积的影响。由表3可看出，烤烟根、茎和叶的干物质累积量均以滴灌处理最高，分别达到59.43、66.21、158.92 g/株；微喷灌处理次之，与滴灌处理差异并不显著（P>0.05）；CK处理烤烟各器官干物质累积总体处于较低水平。然而，虽然滴灌处理烤烟器官干物质累积情况较优，但其经济系数处于较低水平，仅为0.558；CK和沟灌处理经济系数较高，分别为0.584和0.578。
滴灌处理烤烟根冠比最高，为0.264；微喷灌处理次之，为0.259；CK最低，为0.224，说明滴灌处理对烤烟根系的生长发育有利，这与杨军的研究结果[13]一致。
2.4 不同水利措施的经济效益分析
表4所示为不同水利措施的经济效益分析。下述水利工程年运行费均按照总概算的5%计算，烤烟收购价按照4.24元/kg计算，增产量按照不同水利措施烤烟产量与CK处理产量的差值计算。工程运行后，预计每年每667 m2可节省劳力3工（一般情况下，试验区一季烤烟栽培需要用30～35工），每工50元，可节工150元/（667 m2×年）[14]。
由表4可看出，不同水利措施建设工程的造价为1 771～2 281元/667 m2，其中滴灌工程造价最高，微喷灌工程次之，渗灌工程最低。当EIRR、ENPV和EBCR值分别大于12%、0和1.0时，说明工程在经济上可行，具有较好的经济效益。由此可见，本试验中滴灌、微喷灌和渗灌3种水利措施经济效益均处于较优水平，以滴灌工程经济效益最佳，EIRR、ENPV和EBCR值分别为30.6%、3 640.74元和2.19，而渗灌工程经济效益不如滴灌和微喷灌工程。
3 结论
与CK相比，各水利措施均提高了烤烟单株叶面积和LAI值，其中滴灌处理增幅最大。利用作物生长模型[15]模拟烤烟LAI的动态变化，精度较高，相关系数达0.922 0～0.993 7。模型计算结果表明，滴灌处理烤烟理论最大LAI值最高，达到6.364。
滴灌、微喷灌和渗灌等水利措施均提高了烤烟Pn值，并降低了烤烟Tr值，其中滴灌和微喷灌更符合烤烟生长规律，有利于成熟期烟叶的落黄成熟。不同水利措施下烤烟干物质累积情况以滴灌处理较优，经济系数以CK和沟灌处理较优。
试验中不同水利工程的造价约为1 771～2 281元/667 m2，滴灌工程造价相对较高，但经济效益显著，EIRR、ENPV和EBCR值分别为30.6%、3 640.74元和2.19，可优先考虑作为烟田供水选择。
参考文献：
[1]刘玉青. 烤烟节水灌溉条件下水氮耦合效应研究[D]. 南京：河海大学，2007.
[2]丁福章，李继新，袁有波，等. 不同土壤水分对烤烟生长和产质量的影响[J]. 贵州农业科学，2009（11）：44-46.
[3]万书勤，康跃虎，王 丹，等. 华北半湿润地区微咸水滴灌番茄耗水量和土壤盐分变化[J]. 农业工程学报，2008，24（10）：29-33.
[4]马富裕，周治国，郑 重，等. 新疆棉花膜下滴灌技术的发展与完善[J]. 干旱地区农业研究，2004（3）：202-208.
[5]漆栋良，胡田田，李 瑞，等. 局部灌水条件下玉米根系的时空分布研究[J]. 西北农林科技大学学报：自然科学版，2013（3）：159-164.
[6]周青云，王仰仁，孙书洪. 根系分区交替滴灌条件下葡萄根系分布特征及生长动态[J]. 农业机械学报，2011，42（9）：59-63，58.
[7]Hou M M，Shao X H，Chen J N，et al. A simple method to estimatetobacco LAI and soil evaporation[J]. J Food Agric Environ，2013，11（2）：1216-1220.[HJ1.66mm]
[8]Qin F F，Xu H L，Ma G. Garlic sprouts grown indoors at kitchen sites[J]. Mediinal and Aromatic Plant Science and Biotechnology，2008，2（2）：117-122.
[9]刘国顺，王 行，史宏志，等. 不同灌水方式对烤烟光合作用的影响[J]. 灌溉排水学报，2009，28（3）：85-88.
[10]闫玉民，王玉书，侯毛毛. 烟草田低压管道建设工程的经济效益分析[J]. 江苏农业科学，2013，41（3）：395-396.
[11]肖金香，周紫燕，叶 清，等. 水氮互作对烤烟产量和化学成分及生理特性的影响聚类分析[J]. 中国烟草学报，2011，17（5）：46-52.
[12]汪耀富，高华军，邵孝侯，等. 烤烟叶面积指数增长的优化模型研究[J]. 河南农业科学，2005（10）：42-45.
[13]杨 军. 膜下滴灌对不同施肥烤烟生长及品质的影响[D]. 长沙：湖南农业大学，2010.
[14]於国善，侯毛毛. 烟田微喷灌工程规划及其经济可行性分析[J]. 江苏农业科学，2013，41（5）：374-376.
[15]尹莹莹. 草地早熟禾匍匐茎数字化生长模型[J]. 江苏农业科学，2015，43（5）：192-194.