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基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测

云文丽 侯琼 李建军 苗百岭 冯旭宇

云文丽, 侯琼, 李建军, 等. 基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测. 应用气象学报, 2015, 26(6): 705-713. DOI: 10.11898/1001-7313.20150607..
引用本文: 云文丽, 侯琼, 李建军, 等. 基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测. 应用气象学报, 2015, 26(6): 705-713. DOI: 10.11898/1001-7313.20150607.
Yun Wenli, Hou Qiong, Li Jianjun, et al. Yield prediction of sunflower based on crop coefficient and water production function. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(6): 705-713. DOI:  10.11898/1001-7313.20150607.
Citation: Yun Wenli, Hou Qiong, Li Jianjun, et al. Yield prediction of sunflower based on crop coefficient and water production function. J Appl Meteor Sci, 2015, 26(6): 705-713. DOI:  10.11898/1001-7313.20150607.

基于作物系数与水分生产函数的向日葵产量预测

DOI: 10.11898/1001-7313.20150607
资助项目: 

内蒙古自治区科技计划项目 20140427

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201206021

详细信息
    通信作者:

    云文丽, email: 564838918@qq.com

Yield Prediction of Sunflower Based on Crop Coefficient and Water Production Function

  • 摘要:

    利用河套灌区向日葵2012年田间水分、分期播种试验数据和两个站点的农业气象历史资料,研究基于向日葵作物系数和水分生产函数的产量预测方法。结果表明:向日葵标准作物系数在生育期内的变化规律是前期小、中期大、后期小, 最高值为1.21, 出现在开花期。标准作物系数与出苗后日数和大于0℃积温有很好的二次和三次多项式关系,拟合优度在0.93以上。在分析相对叶面积指数和作物系数关系的基础上,提出标准作物系数的相对叶面积指数订正方法,得出河套灌区向日葵作物系数的动态计算式,为水分生产函数中实际蒸散量的计算提供支撑。建立以Jensen模型为基础的向日葵水分生产函数,得到对水分亏缺的敏感顺序从高到低是开花期、花序形成期、成熟期、苗期。综合应用向日葵作物系数方程和水分生产函数模型计算分期播种产量,与实际产量分别相差4.4%和4.1%,初步证明该文提出的方法对产量预测较为理想,在该地区具有很好的适用性。

  • 图  1  标准作物系数与日序的关系

    Fig. 1  Relationship of standard crop coefficient to date of year

    图  2  标准作物系数与大于0℃的积温的关系

    Fig. 2  Relationship of standard crop coefficient to accumulated temperature greater than 0℃

    图  3  作物系数与相对叶面积指数关系

    Fig. 3  Relationship of crop coefficient to relative leaf area index

    图  4  总耗水量和总产量的关系

    Fig. 4  Relationship of total water consumption to total yield

    图  5  计算的产量和实际产量的比较

    Fig. 5  Comparison of calculated and actual yields

    图  6  Jensen模型计算产量和实际产量比较

    Fig. 6  Comparison of Jensen model calculated and actual yields

    表  1  河套灌区水分适宜条件下的标准作物系数、叶面积指数的动态模拟方程

    Table  1  Dynamic simulating equations of standard crop coefficient and leaf area index in Hetao irrigated area underappropriate conditions of water

    参数 模拟方程式 R2 样本量
    标准作物系数 Kc=-2E-10Tj3+8E-0.7Tj2-0.0005Tj+0.2638 0.927 26
    Kc=-0.0002D2+0.1011D-9.5528 0.949 26
    叶面积指数 LAID=-3E-0.9Tj3+2E-0.5Tj2-0.0276Tj+14.236 0.965 24
    注:D表示日序,150 < D < 270;Tj表示大于0℃积温,850℃ < Tj < 3600℃;LAID为水分适宜条件下期望的叶面积指数。
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    表  2  标准作物系数与FAO推荐值的比较

    Table  2  Compared with FAO recommended values and standard crop coefficient

    生育阶段 初期 前期 中期 后期 收获期 全生育期
    (始末日序) (148—164) (165—188) (189—243) (244—253) (254—271) (110)
    FAO推荐值 0.3~0.4 0.7~0.8 1.05~1.2 0.7~0.8 0.35~0.45 0.75~0.85
    标准作物系数 0.41 0.80 1.1 0.80 0.41 0.78
    计算阈值 0.33~0.49 0.67~0.94 0.97~1.21 0.7~0.85 0.24~0.55
    注:初期:播种-出苗;前期:出苗至13,14片叶;中期:13,14片叶至开花后1周;后期:开花后1周至开花后20 d;收获期:开花后20 d至成熟。
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    表  3  向日葵各生育阶段需水量

    Table  3  Water requirement of sunflower in different growth stages

    生育阶段 出苗期-二对真叶期 二对真叶期-花序形成期 花序形成期-开花期 开花期-成熟期 全生育期
    间隔时间/d 9 27 20 45 110
    需水量/mm 5 95 190 160 450
    时段需水量占总需水量比/% 1.11 21.11 42.22 35.56 100
    日耗水强度/(mm·d-1) 0.56 3.52 9.50 3.56 4.09
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    表  4  河套灌区向日葵水分生产函数模型敏感指标及检验参数 (n=18)

    Table  4  Sensitive index and parametric test of sunflower crop water production function in Hetao irrigated area (n=18)

    模型 生育期 相关系数 平均相对误差/%
    苗期 花序形成期 开花期 成熟期
    Jensen 0.001 0.0648 0.1567 0.0391 0.806* 10.78
    Minhas -0.0474 0.0587 0.1412 0.2247 0.652* 17.91
    Blank 0.0379 0.1882 0.6426 0.2945 0.700* 32.03
    Singh 0.1646 0.0577 0.5170 0.4687 0.742* 41.69
    注:*表示达到0.01显著性水平。
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    表  5  作物系数方程和水分生产函数模型计算及产量预测

    Table  5  Calculation of crop coefficient equation and water production function model and yield prediction

    播期 参数 出苗期-二对真叶期 二对真叶期-花序形成期 花序形成期-开花期 开花期-成熟期 计算产量/ (g·m-2) 实际产量/ (g·m-2)
    05-20 Kc 0.45 0.78 1.08 0.19
    Kcx 0.03 0.82 1.67 0.50
    ETa 1.48 129.44 157.80 122.93 504.36 527.24
    06-04 Kc 0.65 0.90 1.14 0.25
    Kcx 0.04 0.70 1.90 0.64
    ETa 1.32 98.64 155.72 121.22 493.83 514.07
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-05
  • 修回日期:  2015-07-22
  • 刊出日期:  2015-11-30

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