河南省夏玉米水肥最优配比及产量效应研究
土壤中水分和养分不仅是作物生长的基础条件，还是生育期中最为关键的可控指标。河南省作为玉米的主要产地之一，同时也是我国农产品和粮食的重要生产地。然而，在夏玉米生育期内进行不合理的灌水施肥处理会对其造成高消耗低成效的风险。因此，本研究寻求合理的水肥配施组合，使得作物达到高产高效，为河南省夏玉米水肥管理提供决策参考。 为高效利用农业水资源，本文以夏玉米为研究对象，设置了3个灌溉水平(80％fc、70％fc、60％fc)和3个施肥水平(216kg/hm2、180kg/hm2、114kg/hm2)。将灌水量和施肥量作为试验因子，系统研究非充分灌溉条件下，不同灌溉施肥水平对夏玉米全生育期株高、茎粗、叶面积指数、产量以及水分利用率的影响。随后，以夏玉米产量和水分利用率为目标建立优化模型，利用快速非支配排序遗传算法NSGA-II得到最佳水肥配施组合以及该组合下的夏玉米产量和水分利用率。最后，建立熵权-TOPSIS模型对夏玉米水肥方案进行优劣评价。本研究取得的主要结论如下： (1)灌水量与施肥量对夏玉米形态指标，即株高、茎粗、叶面积指数均有极显著影响(P＜0.01)。随着灌溉水平和施肥水平的增加，植株形态增长逐渐加快，然而过高的水肥施用量则会造成植株徒长。随着生育期的推进，玉米形态指标增长速率均呈现出先快后慢趋势，灌浆期后茎粗与叶面积指数均呈现出减小趋势。最后分析得出：在本试验条件下，中水中肥(70％fc，180kg/hm2)环境适应于夏玉米生长。 (2)以灌水量和施肥量作为自变量，夏玉米产量作为因变量，通过二元二次回归分析建立产量回归模型，经检验，回归模型达到显著性水平。对模型进行单因子效应分析、边际效应分析以及水肥耦合效应分析。经分析得出，夏玉米产量随着灌水量和施肥量的增加呈现出先增后减趋势。水肥两因子对夏玉米产量的影响程度大小为：灌水量＞施肥量。在一定范围内，灌水量、施肥量与水肥耦合对夏玉米产量均具有正效应。 (3)建立水分利用率回归模型，模型达到显著性水平。经分析得出，水分利用率随着水肥两因子的增加呈现开口向下的单峰抛物线趋势。灌水量对水分利用率的影响程度大于施肥量。在一定范围内，施肥量与水肥耦合对水分利用率均具有正效应，灌水量对水分利用率具有负效应。 (4)以灌水量和施肥量作为决策变量，建立玉米产量和水分利用率双目标条件下的优化模型，利用快速非支配排序遗传算法NSGA-II对模型进行求解，得到最佳水肥配施组合：灌水量为848.24m3/hm2，施肥量为192.66kg/hm2，在该组合下玉米产量为10667.52kg/hm2，水分利用率为3.11kg/m3。 (5)建立熵权-TOPSIS评价模型，设置夏玉米品质和效益两个一级指标，株高、叶面积、茎粗、产量和水分利用率五个二级指标，构建水肥方案评价体系。结果表明，在本试验条件下，中水中肥(70％fc，180kg/hm2)为最优方案，雨养低肥(0％fc，114kg/hm2)为最劣方案。
夏玉米;水肥耦合;水分利用率;双目标优化;熵权-TOPSIS模型
华北水利水电大学
硕士
水利工程
马建琴
2020
中文
S513
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）