干旱地區(qū)壓砂地西瓜作物模型及專家系統(tǒng)研究.pdf

1、本文在綜述國內外作物模型和專家系統(tǒng)研究的基礎上，針對西北干旱地區(qū)壓砂地西瓜水肥高效利用存在的問題，立足寧夏中部干旱帶中衛(wèi)市香山鄉(xiāng)西北干旱地區(qū)壓砂地持續(xù)高效利用關鍵技術研究與示范基地，采用對比試驗和二次回歸通剛旋轉組合設計等方法，以田間試驗、計算機應用技術和應用數(shù)學等作為研究手段，對寧夏中部干旱帶壓砂地西瓜作物生長發(fā)育動態(tài)模型、作物-水靜態(tài)模型、水肥耦合模型以及基于作物模型的壓砂地西瓜專家系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的研究。主要成果如下：
　　

2、 1.建立了壓砂地西瓜作物生長發(fā)育動態(tài)模型
　　 (1)建立了壓砂地西瓜生長發(fā)育階段動態(tài)模型并進行了檢驗
　　 根據(jù)作物生長發(fā)育階段生理發(fā)育時間恒定的原理以及栽培試驗結果的統(tǒng)計分析，對壓砂地西瓜生長發(fā)育階段進行劃分，并建立了基于作物生理發(fā)育日(PDT)的壓砂地西瓜生長發(fā)育動態(tài)模型，并且對所建立的模型進行了檢驗，結果表明，模型對于出苗期、幼苗期、伸蔓期和膨果期的模擬達到極好的效果，對于成熟期的模擬達到好的效果，對于開花座果

3、期的模擬效果較差。
　　 (2)建立了壓砂地西瓜葉面積指數(shù)發(fā)育動態(tài)模型并進行了檢驗
　　 采用葉面積指數(shù)變化與生理發(fā)育時間的關系建立了壓砂地西瓜葉面積指數(shù)發(fā)育動態(tài)模型，通過對試驗數(shù)據(jù)的回歸分析得到相關參數(shù)，利用試驗資料對模型進行了檢驗，結果表明干旱年水分條件模擬模型的相對誤差在-29.07～28.27％之間，平水年條件模擬模型的相對誤差在-28.43～9.08％之間，豐水年水分條件下建立的模型模擬值和實測值相對誤差在-2

4、5.83～15.14％之間，說明模型具有較高的精度，能夠為壓砂地西瓜生產和科學研究提供參考依據(jù)。
　　 (3)建立了壓砂地西瓜光合作用動態(tài)模型
　　 本研究中引用簡便有效的高斯積分法來計算冠層每日的總光合同化量，考慮了光合有效輻射的日變化規(guī)律和太陽高度角的變化對冠層反射率的影響，建立了壓砂地西瓜冠層光合作用動態(tài)模型。
　　 (4)建立了壓砂地西瓜干物質積累動態(tài)模型并進行了檢驗
　　 建立了基于水氮條件的壓

5、砂地西瓜干物質積累動態(tài)模型，結果表明：絕對誤差在-7.0～12.2kg/hm2之間，相對誤差在-5.5～8.1％之間，相對誤差大于-10％且小于10％，可見模擬值與實測值非常接近，所以本研究建立的模型可以用于指導生產和科學研究的參考。
　　 建立了基于光合作用的普適干物質累積動態(tài)模型，利用觀測的干物質積累試驗數(shù)據(jù)進行了檢驗，結果表明：壓砂地西瓜干物質積累動態(tài)模型具有較高的精度，能夠達到模擬的效果。
　　 (5)建立了壓砂

6、地西瓜水氮產量模型，并采用絕對誤差和相對誤差的方法對回歸模型進行檢驗，檢驗結果表明：壓砂地西瓜水氮產量模型的絕對誤差在-229.5～391.5kg/hm2，相對誤差在-4.1～8.3％之間，說明回歸模型具有較高的精度，可以用于指導生產和科學研究的參考。
　　 2.利用Jensen模型建立了壓砂地西瓜作物-水模型，為制定壓砂地西瓜優(yōu)化灌溉制度提供了技術依據(jù)。
　　 3.建立了壓砂地西瓜作物水肥耦合模型并進行了檢驗，發(fā)現(xiàn)常數(shù)

7、項、一次項中的補水定額x1對產量的影響極顯著(***)，一次項中的施氮量x2、一次項中的施有機肥量x3、補水定額與施氮量的交互項x1x2、二次項中的施有機肥量平方項x32對產量影響較顯著；各因素對產量影響的順序為補水定額(x1)＞施有機肥量(x2＞施氮量(x3)；最優(yōu)水肥組合方案為產量在1500-3000kg/hm2之間的有68個組合；產量在3000～4500kg/hm2之間的有86個組合；產量在4500～6000kg/hm2之間的有7

8、3個組合。
　　 4.初步開發(fā)了基于作物模型的壓砂地西瓜種植管理專家系統(tǒng)。借鑒ESGRE專家系統(tǒng)，建立了基于壓砂地作物模型的水肥管理專家系統(tǒng)(ESWCM)，該系統(tǒng)具有壓砂地西瓜栽培技術咨詢、生產管理等方案設計、生長發(fā)育指標預測調控三大功能。系統(tǒng)將模型的預測功能與專家系統(tǒng)的邏輯推理相結合，可以準確預測的壓砂地西瓜生長發(fā)育期和產量，實現(xiàn)環(huán)境和作物生長發(fā)育精確化控制與定量化管理的目標。
　　 其主要創(chuàng)新點為：
　　 (

9、1)建立了壓砂地西瓜動態(tài)作物模擬模型，可以預測壓砂地西瓜生長發(fā)育日期，壓砂地西瓜葉面積指數(shù)、干物質積累和最終的西瓜產量，指導壓砂地西瓜栽培管理。
　　 (2)建立了壓砂地西瓜作物-水模型，得到壓砂地西瓜每個生長發(fā)育階段作物的土壤水分敏感系數(shù)，為確定壓砂地西瓜優(yōu)化灌溉制度提供了科學依據(jù)。
　　 (3)建立了壓砂地西瓜作物水肥耦合模型，得到了影響壓砂地西瓜產量的主要影響因素順序以及水肥耦合最優(yōu)組合方案。
　　 (4)