CN116508466A - 一种南瓜水氮调亏方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种南瓜水氮调亏方法，涉及农业领域，包括以下步骤：S1、采集区域内农民常规水氮管理方法和常规水文年份南瓜生育期平均降雨量；S2、开展南瓜不同水氮管理方法长期定位试验；S3、南瓜种植；S4、建立该区域不同水氮管理方法下南瓜产量、氮肥利用率、水分利用率回归方程；本发明中在南瓜水氮管理长期定位试验基础上，通过调查分析试验区域常规水文年份降雨量、灌溉模式、南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率等数据，借助数值模拟方法构建协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用的最优南瓜用水量和施氮量模式，可以达到对南瓜不同生育期灌溉水量、施氮量进行精确控制的目的，且能分发挥水氮耦合协同效应。

Description

一种南瓜水氮调亏方法

技术领域

本发明涉及农业领域，尤其涉及一种南瓜水氮调亏方法。

背景技术

近年来，研究发现适宜的灌溉管理、氮肥运筹、水氮互作调控措施对提高南瓜氮素吸收效率、促进增产和节约水资源均具有显著作用，因此，人们在南瓜适宜水氮管理方法上进行了广泛、大量的探索，积累了丰富的经验，但由于人力、资金等因素，不同试验所设置的灌溉水量、施氮肥量水平处理数量一般较少，难以反映产量等指标随水分、氮肥量要素的变化规律，且不同试验结果差异较大、缺乏可比性等，其次，不同控制灌溉方法中水分控制指标难以精确定量，不同区域水文气象条件的差异使田间试验结果仅适用于特定的气候环境，因而当前南瓜节水栽培中水分控制仍主要依靠当地农户的经验控制，因此，亟需一种适合不同气候条件下的南瓜水氮优化方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种南瓜水氮调亏优化方法，该方法以协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用为目标，探索一种可以实现南瓜水分用量、施氮量精确可控的最优水氮施用方法，进而指导南瓜生产实际。

本发明为解决上述技术问题，采用以下技术方案来实现：

一种南瓜水氮调亏方法，包括以下步骤：

S1、采集区域内农民常规水氮管理方法和常规水文年份南瓜生育期平均降雨量；

S2、开展南瓜不同水氮管理方法长期定位试验；

S3、南瓜种植；

S4、建立该区域不同水氮管理方法下南瓜产量、氮肥利用率、水分利用率回归方程；

S5、采用极大似然估计法建立协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用的最优南瓜用水量和施氮模式；

S6、水氮优化方法田间效果验证。

优选的，所述S1步骤中的采集范围为研究区域内南瓜农民习惯施氮量、年均灌水量，以及区域近5年来气象资源，包括降雨量、蒸发量，剔除降雨量过多和过少的异常年份，并计算该区域内常规水文年份下南瓜种植至成熟期平均降雨量，并统计南瓜幼苗期、抽蔓期、开花结果期和果实膨大期等关键生育期内累积降雨量、降雨频次，用以优化指导南瓜各时期精确灌溉水量。

优选的，所述S3中南瓜种植包括以下步骤：

S3.1、种植模式选择；

S3.2、播种前对地进行深翻耕；

S3.3、种植时间；

S3.4、田间管理；

S3.5、追施氮肥。

优选的，所述S5的具体步骤为：

S5.1、采用Matlab软件，对南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率进行数据归一化处理，进而分别以其作为目标值构建基于算术平均、相乘、均方根函数模型；

S5.2、采用极大似然估计法确定不同函数模型中目标值达到极大值条件下的最优施氮量和南瓜用水量；

S5.3、利用S4步骤所建立的回归方程计算上述最优施氮量和南瓜用水量条件下南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率。

本发明的有益效果是：

1.本发明中在南瓜水氮管理长期定位试验基础上，通过调查分析试验区域常规水文年份降雨量、灌溉模式、南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率等数据，借助数值模拟方法构建协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用的最优南瓜用水量和施氮量模式，可以达到对南瓜不同生育期灌溉水量、施氮量进行精确控制的目的，且能分发挥水氮耦合协同效应。

2.根据本发明推荐的水氮优化方法指导南瓜种植，可协同实现南瓜高产、水分和氮素高效利用的目标，其预测产量、水分和氮肥利用率数据与实际值基本一致，说明本发明的优化方法可靠、准确性较高，能有效指导南瓜生产实际。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明，但下述实施例仅仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面描述本发明的具体实施例。

实施例1

一种南瓜水氮调亏方法，包括以下步骤：

S1、明确区域内农民常规水氮管理模式：以甘肃省张掖市民乐县为水氮优化方法具体试验区域，该区域内南瓜施氮量为160-200kg/hm²，水分管理模式采用膜下滴灌，水氮利用效率较低，剔除雨量过低或过高的异常年份，该区域内年均降雨量为359-400mm之间，且主要分布南瓜生育期内；

S2、开展南瓜不同水氮管理方法长期定位试验：参照当地农民习惯水管理模式，甘肃张掖市民乐县益民灌溉试验站开展水氮耦合长期定位试验，设置调亏水平为充分(75％～85％)、轻度(65％～75％)和中度调亏(55％～65％)，记录各调亏水平下南瓜种植至成熟期灌溉水用量以及南瓜生育期降雨量数据，如表1所示，施氮量设置：以当地农民常规施氮量为中氮水(200kg/hm²)，施氮量设低氮(100kg/hm²)、较低氮(150kg/hm²)、中氮(200kg/hm²)、高氮(250kg/hm²)4个不同等级，氮肥按基肥：开花期：果实膨大期＝3:2:5分次施用，钾肥和磷肥均作为基肥一次性施入，为消除土壤前期肥效对肥料试验的影响，该试验至少连续进行3年，采用最近2年或1年数据计算南瓜产量、氮肥利用率和水分利用率数据；

表1试验设计方案/％

说明：土壤水分指的是占田间持水量的百分比。

S3、南瓜种植包括以下步骤：

S3.1、种植模式选择：

种植模式设置为一垄单行，南瓜苗与苗之间的间距为30cm，每个试验小区种植两行，分三个处理，每条垄中间铺设一条滴头间距为30cm的滴灌带，并在每个小区的支管上安有闸阀和水表，最后在上覆一层宽为75cm的薄膜，每个小区内膜与膜之间的间距为60cm，不同小区之间的间距为30cm；

S3.2、播种前对地进行深翻耕：

南瓜播种前对地进行深翻耕，并测量种植面积，并划分小区，将底肥进行混合，采用开沟施肥法施加底肥，然后将底肥埋入土中，并进行覆膜；

S3.3、种植时间：

于5月中上旬种植南瓜，将南瓜种植在滴灌带下，播种后严禁灌水，防止土壤结块影响出苗，在播种后一周左右，对南瓜进行放苗，防止其发生烧苗现象；

S3.4、田间管理：

南瓜生长过程中应重点防治病虫害，定期对南瓜生长过程进行查验，土壤含水量：土壤水分测定采用传统的土钻取土烘干法，在每个小区随机选取样点测定，测定完成后并进行填埋，根据南瓜根系活动范围，将取土深度选择为100cm，分5个剖面梯度测定：0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm、80-100cm，每隔10天测定一次土壤水分，此外在灌水后和降雨后各加测一次，且在种植南瓜前和收获后各测一次土壤水分，南瓜苗期取0～40土层内水分的平均值为该处土壤水分的灌溉依据，南瓜抽蔓期、开花坐果期和果实膨大期取0～60土层内水分的平均值为该处土壤水分的灌溉依，土壤温度：每个生育期选择三天晴朗无风的天气，利用温度计对土壤温度进行测定；

S3.5、追施氮肥：

采用文丘里施肥罐对各小区南瓜进行追肥。

S4、建立该区域不同水氮管理方法下南瓜产量、氮肥利用率、水分利用率回归方程：以南瓜用水总量、施氮量为变量，基于最小二乘法，建立南瓜产量、氮肥利用率和水分利用率与南瓜用水总量、施氮量的二元二次回归方程；其中南瓜用水总量为南瓜种植至成熟收获灌溉水量和降雨量的总和，其中二元二次回归拟合方程具体如下：

(1)：Y＝a₁+b₁W+c₁N+d₁W²+e₁N²+f₁WN

方程(1)中：Y为产量，W为南瓜用水总量，N为施氮肥，a₁、b₁、c₁、d₁、e₁、f₁为常数；

(2)：WUE＝a₂+b₂W+c₂N+d₂W²+e₂N²+f₂WN

方程(2)中：WUE为水分利用效率，W为南瓜用水总量，N为施氮肥，a₂、b₂、c₂、d₂、e₂、f₂为常数；

(3)：NRE＝a₃+b₃W+c₃N+d₃W²+e₃N²+f₃WN

方程(3)中：NRE为氮素回收利用率，W为南瓜用水总量，N为施氮肥，a₃、b₃、c₃、d₃、e₃、f₃为常数。

S5、采用极大似然估计法建立协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用的最优南瓜用水量和施氮模式：

S5.1、采用Matlab软件，对南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率进行数据归一化处理，进而分别以其作为目标值构建基于算术平均、相乘、均方根函数模型；

S5.2、采用极大似然估计法确定不同函数模型中目标值达到极大值条件下的最优施氮量和南瓜用水量；

S5.3、利用S4步骤所建立的回归方程计算上述最优施氮量和南瓜用水量条件下南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率，通过比较不同方程中南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率间的变异系数，评价不同水氮优化方法的稳定性和可靠性，以南瓜产量为例，计算公式为：变异系数C_v＝产量的标准差×100/产量均值，若不同方程间南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率变异系数均小于5％，表示该水氮优化方法可协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用；

S6、水氮优化方法田间效果验证：基于南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率反应，对最优施氮量、南瓜用水量田间实际应用效果进行验证、评价。

表2南瓜生育期不同处理下耗水量及总产量

其中的，所述S1步骤中的采集范围为研究区域内南瓜农民习惯施氮量、年均灌水量，以及区域近5年来气象资源，包括降雨量、蒸发量，剔除降雨量过多和过少的异常年份，并计算该区域内常规水文年份下南瓜种植至成熟期平均降雨量，并统计南瓜幼苗期、抽蔓期、开花结果期和果实膨大期等关键生育期内累积降雨量、降雨频次。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种南瓜水氮调亏方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集区域内农民常规水氮管理方法和常规水文年份南瓜生育期平均降雨量；

S2、开展南瓜不同水氮管理方法长期定位试验；

S3、南瓜种植；

S4、建立该区域不同水氮管理方法下南瓜产量、氮肥利用率、水分利用率回归方程；

S5、采用极大似然估计法建立协同实现南瓜高产、水分和氮肥高效利用的最优南瓜用水量和施氮模式；

S6、水氮优化方法田间效果验证。

2.根据权利要求1所述的一种南瓜水氮调亏方法，其特征在于：所述S1步骤中的采集范围为研究区域内南瓜农民习惯施氮量、年均灌水量，以及区域近5年来气象资源，包括降雨量、蒸发量，剔除降雨量过多和过少的异常年份，并计算该区域内常规水文年份下南瓜种植至成熟期平均降雨量，并统计南瓜幼苗期、抽蔓期、开花结果期和果实膨大期等关键生育期内累积降雨量、降雨频次。

3.根据权利要求1所述的一种南瓜水氮调亏方法，其特征在于，所述S3中南瓜种植包括以下步骤：

S3.1、种植模式选择；

S3.2、播种前对地进行深翻耕；

S3.3、种植时间；

S3.4、田间管理；

S3.5、追施氮肥。

4.根据权利要求1所述的一种南瓜水氮调亏方法，其特征在于：所述S5的具体步骤为：

S5.1、采用Matlab软件，对南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率进行数据归一化处理，进而分别以其作为目标值构建基于算术平均、相乘、均方根函数模型；

S5.2、采用极大似然估计法确定不同函数模型中目标值达到极大值条件下的最优施氮量和南瓜用水量；

S5.3、利用S4步骤所建立的回归方程计算上述最优施氮量和南瓜用水量条件下南瓜产量、水分利用率和氮肥利用率。