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东北地区是我国重要的粮食生产基地。近几年,水土流失、黑土地肥力降低问题越来越明显,关于管理措施的建议大多集中于农业经验,没有很好的依据支撑。本文搜集气象数据,土壤数据以及实地调查东北24个地点的产量和耕作措施等资料,首先根据试验资料率定模型的参数,利用实际调查数据进行验证。在此基础上,分别用模型模拟了在不同气候年景下,土地质量变化,施肥量变化,以及品种变化对产量的影响,进而为东北农业的生产投入提供参考。主要结论如下:
1.模型率定后的参数与原参数变化较大。率定的主要参数5个,变化范围在9.4-87.5%。大豆收获指数比原值提高了45.2%,叶面积衰减率比原来提高70%;玉米收获指数比原值降低了45.2%,叶面积衰减率比原来降低87.5%。另外作物的一些动态变化参数,比如:作物群体动态参数PPL1和PPL2、叶面积指数曲线参数DLAP1和DLAP2等都有一定的改变。
2.模型对黑龙江、吉林和辽宁三省大豆和玉米产量模拟效果很好,实际调查地块的验证中大豆2005年和2006年模拟的平均相对误差分别为-0.06%和-0.17%,玉米2005年和2006年模拟的平均相对误差分别为-0.07%和0.13%。同时,模型很好的模拟了不同土地质量下的大豆和玉米产量。
3.气候年景和土地质量组合的模拟。气候年景之间产量差异比地块等级产量差异明显。大豆多雨年,一等地到五等地产量降低33.3%,平常年从一等地到五等地产量降低78.7%少雨年,从一等地到五等地产量降低60%。一等地从多雨年到少雨年产量降低52.3%,二等地从多雨年到少雨年产量降低15.5%,三等地从多雨年到少雨年产量降低38.7%,四等地从多雨年到少雨年产量降低47.6%,五等地从多雨年到少雨年产量降低47.8%。从产量降低幅度来看,气候年景对产量的影响高于土地质量。玉米多雨年,一等地到五等地产量降低32.4%,平常年从一等地到五等地产量降低37.5%,少雨年,从一等地到五等地产量降低3.8%。一等地从多雨年到少雨年产量降低36.3%,二等地从多雨年到少雨年产量降低26.5%,三等地从多雨年到少雨年产量降低68.2%,四等地从多雨年到少雨年产量降低26.8%,从产量降低幅度来看,玉米气候年景对产量的影响高于土地质量。
4.气候年景、土地质量和施肥水平组合的模拟。施肥水平引起的产量变化气候年景比土地质量要大。土地等级一定,气候年景对产量的影响高于施肥水平,气候年景一定,土地等级对产量的影响高于施肥变化。大豆土地质量一定气候年景不变的情况下,施肥变化引起的产量变化范围在0-38%,在施肥量不变的情况下,气候年景变化引起产量变化范围在20%-303%,大豆相同地块气候年景变化对产量的影响高于施肥水平变化.玉米土地质量一定气候年景不变的情况下,施肥变化引起的产量变化范围在3-30%,在施肥量不变的情况下,气候年景变化引起产量变化范围在34%-74%,玉米相同地块气候年景变化对产量的影响高于施肥水平变化。
5.对品种变化,主要包括密度和生育期变化的模拟。大豆对生育期的变化不是很敏感,中熟以后产量基本保持不变,对密度的模拟相对生育期变化显著,随着密度增加产量在增加,但是增加的幅度在减小,品种从早熟到晚熟产量变化不大,产量增加4.2%,从低密度到高密度产量增加19.2%。大豆对生育期的变化不是很敏感,中熟以后产量基本保持不变,对密度的模拟相对生育期变化显著,随着密度增加产量在增加,但是增加的幅度在减小。对于玉米生育期模拟结果,从早熟到晚熟品种产量在逐渐增加,产量增加14.1%,从低密度到高密度产量增加20.9%,同样密度增加产量增加,但增加的幅度在减小。