不同耕作措施下旱地小麦产量形成过程对光温的响应

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为了探索光照和温度因子对旱地小麦生育期、叶面积指数以及产量的影响,本文以APSIM模型为平台,在田间定位试验的基础上调试APSIM模型参数,对模型进行检验。然后运用APSIM模型模拟三种不同耕作方式下,不同光照、温度条件对小麦生育期叶面积指数及产量的变化规律和影响,并运用多元回归及通径分析等方法进行分析。结果表明:(1)APSIM模型可以对研究区不同耕作措施下的旱地小麦进行有效模拟。根据对试验站2002~2012年不同耕作方式的定位试验研究,对模型的参数进行反复的校正:不同耕作方式下小麦叶面积、生物量和产量的模拟值与实测值的吻合度较好,误差较小,决定系数(R2)均达到0.92以上。(2)温度升高导致旱地小麦生育期缩短。温度每升高1℃,整个生育期(出苗—成熟)缩短了3d,但是随着温度持续升高3℃时,生育期天数相对于温度上升2℃时无变化;太阳辐射的逐日升高对小麦生育期影响不明显。(3)不同耕作措施下小麦LAI应对光照增加均表现为相似的单峰曲线,LAI在苗期缓慢增长,拔节之后增长加快,直至抽穗期小麦LAI达到一生最大值,随后开始逐渐下降,直至成熟。不同耕作措施下在孕穗期出现的最大LAI均表现为:NTS>T>NT,即免耕覆盖LAI大于传统耕作大于免耕方式,且在相同光照条件下,免耕覆盖方式相对于其他两种耕作方式在全生育期均保持较高的LAI。光照增大对小麦LAI的变化在抽穗期表现为负效应,即光照越大,LAI增加的幅度越缓慢,且此阶段出现的最大LAI也表现为光照越大,最大LAI越小。(4)不同耕作措施下小麦LAI应对温度增加均表现单峰态,且不同温度下,抽穗期最大叶面积指数均表现为:NTS>T>NT。温度升高一方面导致LAI出现时间和到达最大值的时间提前,另一方面对峰值即最大LAI的高低造成影响,表现为:温度升高,最大LAI增大,但是当温度升高到一定程度时,如继续升高,最大LAI不再升高反而有略微下降,即随着温度增高最大LAI表现为先增大后减小。(5)不同耕作措施条件下,小麦产量随年平均光照、温度升高呈二次抛物线下降型变化,且免耕覆盖(NTS)的减产效应大于传统耕作(T)和免耕(NT)。相同光照下,年平均温度每上升1℃,三种差异耕作处理的小麦减收量高达16.2%,平均减产量7.6%。当温度不变时,年平均光照每增加1 MJ/M2,不同处理的小麦最大减产量可达到13.8%,平均减产量3.9%。三种耕作方式中,免耕覆盖(NTS)的主效应均大于传统耕作(T)和免耕(NT),表明光照或者温度升高相同的值时,免耕覆盖(NTS)耕作措施下的小麦产量减产效应大于其他两种耕作方式。
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