滴灌脐橙产量和品质的水肥生产函数研究

以‘纽荷尔’脐橙为试材,在2020年4月-2021年12月抽梢开花期(Ⅰ)、幼果期(Ⅱ)、果实膨大期(Ⅲ)和果实成熟期(Ⅳ)分别设置高水和低水2个亏水处理(灌水量分别为对照处理的70%和55%),高肥、中肥和低肥3个施肥处理(施肥量分别为对照处理的80%、60%和40%),以正常水肥管理为对照(CK)。CK处理Ⅰ~Ⅳ期灌水量分别为136.43、204.65、272.86、136.43 m^(3)·hm^(-2),施肥量分别为380.00、645.00、1550.00、400.00 kg·hm^(-2)。基于W×F-Jensen/Minhas/Rao模型模拟脐橙产量和品质与不同生育期耗水耗肥量的关系,进而评价模型预测性能与敏感性。研究表明:脐橙产量、单果质量和可溶性糖均对Ⅲ期水、肥亏缺最敏感;维生素C对Ⅲ期水分亏缺最敏感,对Ⅳ期肥料亏缺最敏感;可滴定酸对Ⅱ期水分亏缺最敏感,对Ⅳ期肥料变化最敏感。W×F-Jensen/Minhas/Rao模型均能较好地模拟脐橙产量(决定系数R^(2)=0.76~0.90,均方根误差RMSE=0.030~0.045,平均绝对误差AAE=0.023~0.036,建模效率EF=0.74~0.88,一致性指数dIA=0.91~0.96),其中W×F-Minhas模型表现最佳;W×F-Jensen/Minhas/Rao模型均能很好地模拟脐橙果实含水量(R^(2)=0.87~0.94,RMSE=0.010~0.011,AAE=0.008~0.009,EF=0.85~0.88,dIA=0.96~0.97),同时可较好地模拟单果质量和可滴定酸含量(R^(2)=0.54~0.65,RMSE=0.026~0.050,AAE=0.023~0.040,EF=0.42~0.65,dIA=0.86~0.92)。W×F-Minhas和W×F-Rao模型分别在模拟可溶性糖和维生素C时表现最佳,R^(2)分别为0.46和0.51。综上所述,推荐使用W×F-Minhas模型模拟脐橙产量和果实品质,以实现脐橙节水提质高效发展。

冬小麦水肥生产函数的Jensen模型和人工神经网络模型及其应用

作物水肥生产函数研究是非充分灌溉理论的重要内容,也是提高农田水、肥利用效率的基础。在作物水分生产函数Jensen模型的基础上,引入肥料因子构造了水肥生产函数的Jensen模型;同时构造了作物水肥生产函数的人工神经网络模型。利用北京地区冬小麦田间试验资料对以上2个模型进行了分析,表明以上模型均可用于描述水分、肥料等因素对作物产量的影响,进而可对作物产量进行预测,且模型都具备一定的精度。

冬小麦水肥生产函数最小二乘法回归建模及分析

将最小二乘回归应用于北京市水利科学研究所永乐店试验站冬小麦水肥生产函数建模,建立了合理的、具有较强稳定性和预测能力的水肥生产函数模型。由该模型可知,水、肥2个因素都具有明显的增产效应。水肥耦合效应表现为水肥对产量的协同作用关系。随着作物耗水量的增加,化肥的利用效率得到提高,而增加化肥的投入量又能提高水分利用效率。

潇河冬小麦水肥生产函数偏最小二乘回归建模及分析

在最小二乘回归失效的情况下,将偏最小二乘回归应用于山西潇河灌溉试验站冬小麦水肥生产函数建模。该方法可以克服多重相关引起的危害,建立合理的、具有较强的稳定性和预测能力的水、氮、磷生产函数模型。由模型分析可知,水、氮、磷三因素都具有明显的增产效应。水肥耦合效应表现为水肥对产量的协同作用和氮、磷之间的竞争关系。随着作物耗水量的增加,氮、磷的利用效率得到提高;而增加氮、磷投入亦能提高水分利用效率。此外,还提出了氮、磷有效组合区域的概念。

冬小麦水肥生产函数的PSO-SVM模型

作物的水肥生产函数研究是非充分灌溉理论的重要内容,也是通过灌溉制度优化提高农田水、肥利用效率的基础。本文建立了施肥-灌水-产量的支持向量机(SVM)预测模型,并通过粒子群优化算法(PSO)对支持向量机(SVM)的参数进行优化选择,得出最优的水-肥-产量支持向量机(SVM)预测模型,基于潇河试验站的灌水试验数据,分别建立了水肥生产函数的BP神经网络模型和PSO-SVM模型,并结合文献[12]中的作物生长模型进行了对比分析,结果表明PSO-SVM模型精度优于其他模型。

夏玉米水肥生产函数的建立及分析

夏玉米是我国北方主要粮食作物之一。然而在现有的研究当中关于夏玉米水肥生产函数的研究较少。本文开展了夏玉米非充分灌溉试验,利用实验实测数据,基于MATLAB建立了腾发量、施肥量对玉米产量的回归模型,并对其进行分析。结果表明:在适宜的土壤水分环境和养分条件下,水肥对产量具有明显的协同作用,过量的灌水和施肥均会造成玉米减产。

膜上灌玉米水肥耦合模型及其最佳组合方案研究

采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法 ,得出宁夏引黄灌区利通区玉米膜上灌条件下 ,不同灌水量、施氮量和施磷量与产量的回归模型 ,并进行了主因素效应、单因素效应和交互作用分析。经模型寻优 ,求出了不同目标产量下的水、氮。

压砂地西瓜水肥耦合模型及优化组合方案

采用三因素五水平二次回归通用旋转组合设计方法,在宁夏中部干旱带进行了压砂地西瓜水肥耦合试验,结果表明：在该试验条件下,灌水定额对产量的影响极显著,株距对产量影响较显著,施氮量对产量无显著影响。水氮交互对产量有一定的影响效果,低氮配以高水、中氮配以高水能够达到高产。并且经过水肥耦合模型模拟,得到了实现不同产量目标的最佳水肥组合指标,压砂地西瓜不同产量水平下的因素最优组合方案为：（1）压砂地西瓜产量12000-15000 kg/hm2,补水定额48-61.5 m3/hm2,施氮量24-31.5 kg/hm2,株距1.7-1.9 m;（2）压砂地西瓜产量15000-18000 kg/hm2,补水定额55.5-69 m3/hm2,施氮量24-30 kg/hm2,株距1.4-1.6 m;（3）压砂地西瓜产量18 000-21 000 kg/hm2,补水定额58.5-72 m3/hm2,施氮量24-30 kg/hm2,株距1.2-1.3 m。

河西内陆区玉米膜下滴灌高效节水供水供肥模式研究

为提高河西干旱内陆区水资源的利用效率,合理控制化肥施用量、减少土壤化肥污染,提高农业生产效益,开展膜下滴灌玉米水肥田间试验。利用回归分析方法,构建膜下滴灌玉米产量与灌水量、施肥量的水肥生产函数模型,模型具有较强的适用性和预测能力。由模型可以确定河西内陆区玉米膜下滴灌较适宜的灌溉定额及施肥量,同时得出水、肥两因子都具有增产效应,同时也存在边际效应,水肥偶合效应表现为水肥对产量的互作负效应,随着灌水量、施肥量的增加,不仅会增加生产成本,而且会导致产量下降。适宜河西内陆区玉米膜下滴灌的灌溉定额为4 200 mm/hm^(2),施肥量为600 kg/hm^(2)。

灌溉施肥动态调控决策与实施效果分析

针对当前我国农业灌溉水资源不能满足作物充分灌溉需水要求的现状,将非充分灌溉、水肥耦合增产效应及土壤溶质运移理论与田间土壤水分和养分的实时监测预测技术有机结合,构建了水肥生产函数模型,提出了动态灌水下限概念,形成了灌溉施肥动态决策方法,建立了动态灌水下限预测模型;同时选取农户进行灌溉预报,示范应用灌水施肥动态决策方法,经济效益显著。该成果为有限供水条件下灌溉施肥制度的田间实施提供了重要方法,为类似地区冬小麦生产管理提供了技术依据。