山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.01.022

草地学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (1): 207-218.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.01.022

山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应

朱敏, 牛帅帅, 侯青青, 杨轩, 徐洪雨

山西农业大学草业学院, 山西太谷 030801

收稿日期:2023-06-12 修回日期:2023-07-31 出版日期:2024-01-15 发布日期:2024-01-30
通讯作者: 杨轩,E-mail:yangxuan2019@sxau.edu.cn
作者简介:朱敏(1998-),女,汉族,云南临沧人,硕士研究生,主要从事田间粮草耦合与模型应用研究,E-mail:zm981115xx@163.com
基金资助:
山西农业大学科技创新基金项目（2020BQ26）；国家自然科学基金青年科学基金项目（32001404）资助

The Response of Alfalfa Production in Jinzhong Basin, Shanxi Province to Water and Air Temperature

ZHU Min, NIU Shuai-shuai, HOU Qing-qing, YANG Xuan, XU Hong-yu

College of Grassland Industry, Shanxi Agricultural University, Taigu, Shanxi Province 030801, China

Received:2023-06-12 Revised:2023-07-31 Online:2024-01-15 Published:2024-01-30

摘要/Abstract

摘要： 为验证农业生产系统模型（Agricultural Production Systems sIMulator，APSIM）-苜蓿模型对山西晋中盆地地区的适应性，本研究基于晋中市太谷区6个紫花苜蓿（Medicago sativa）品种的田间观测数据和同期气象资料对模型进行校准，并设置不同水分处理与降水/气温梯度进行情景模拟，分析各品种的生产力及适应性。结果表明：APSIM模拟各茬紫花苜蓿干草产量的决定系数（Correlation coefficient，R²）为0.82~0.98，均方根误差（Root mean square error，RMSE）为440~633 kg·hm^-2，均一化均方根误差（Normalized root mean square error，NRMSE）为10.57%~14.98%，D指数（Index of agreement）为0.90~0.96，拟合度较高；情景模拟中，不同水分处理和降水梯度对紫花苜蓿产草量的效应极显著（P<0.01），但气温梯度间紫花苜蓿产草量的差异不显著；各紫花苜蓿品种的产量损失率（Yield lose rate，YLR）在不同温度、降水梯度和水分处理间差异显著（P<0.01），且雨养处理下YLR最高。虽未能充分发挥潜在产量，但总体而言"WL"系列品种在山西晋中盆地地区具有更好的生产适应性；APSIM模型对研究区紫花苜蓿生产有较好的模拟能力，对该地区的牧草种植管理具有一定指导意义。

关键词: APSIM模型, 紫花苜蓿, 晋中盆地, 生产力

Abstract: This study aimed to verify the applicability of the Agricultural production System sIMulator (APSIM) alfalfa sub-model to the alfalfa production in Jinzhong Basin, Shanxi Province, by taking a basis of the field observation of six alfalfa (Medicago sativa) cultivars and the meteorological data in the region. The parameters of APSIM were calibrated and verified, then different water treatments and precipitation/temperature gradients were set up for scenario simulation to investigate the productivity and adaptability of each alfalfa cultivar. The results showed that the R² (Correlation coefficient), RMSE (Root mean square error), NRMSE (Normalized root mean square error) and D (Index of agreement) index of hay yield were 0.82~0.98, 440~633 kg·hm^-2, 10.57%~14.98% and 0.90~0.96, respectively. In the scenario simulation, the effects of water treatment and precipitation gradient on alfalfa hay yield were extremely significant (P<0.01). The YLR (Yield loss rate) of each alfalfa cultivar was significantly different between temperature, precipitation gradient and water treatment (P<0.01), among which the highest value of YLR occurred under only rain-fed (RF). Although the potential yield was not fully taken place, the "WL" series cultivars showed better production adaptability in the Jinzhong Basin of Shanxi Province than others did;APSIM model had a good capability to simulate the alfalfa productivity in study region, and had a certain guiding significance for the forage prodcution management in the area.

Key words: APSIM, Alfalfa, Jinzhong Basin, Productivity

中图分类号:

S963.22+3.3

朱敏, 牛帅帅, 侯青青, 杨轩, 徐洪雨. 山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 207-218.

ZHU Min, NIU Shuai-shuai, HOU Qing-qing, YANG Xuan, XU Hong-yu. The Response of Alfalfa Production in Jinzhong Basin, Shanxi Province to Water and Air Temperature[J]. Acta Agrestia Sinica, 2024, 32(1): 207-218.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/10.11733/j.issn.1007-0435.2024.01.022

https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/Y2024/V32/I1/207

参考文献

[1] 李欣鹏. 地区人居视野下晋中盆地县城空间形态演变研究[D]. 西安:西安建筑科技大学, 2014:2-3
[2] 乔磊, 黄明镜, 张吴平, 等. 晋中盆地典型耕地厚度、土壤养分空间变异[J]. 中国农学通报, 2020, 36(1):89-97
[3] 潘志华, 黄娜, 郑大玮. 气候变化影响链的形成机制及其应对[J]. 中国农业气象, 2021, 42(12):985-997
[4] 刘静, 梅旭荣, 连煜阳, 等. 黄河流域农业高质量发展中水土资源优化配置研究[J]. 中国农业资源与区划, 2022, 43(6):1-14
[5] 杨迎月, 毛桂莲, 麻冬梅, 等. 四种牧草种子在不同浓度NaCl或NaHCO₃胁迫下的萌发特性[J]. 草地学报, 2022, 30(3):637-645
[6] 张永锋, 梁正伟, 隋丽, 等. 盐碱胁迫对苗期紫花苜蓿生理特性的影响[J]. 草业学报, 2009, 18(4):230-235
[7] 于宗恺, 景煜都, 刘励, 等. 苜蓿地撂荒过程中土壤-微生物-胞外酶及化学计量的变化[J]. 草地学报, 2023, 31(4):1115-1124
[8] 刘沉默. 旱作条件下APSIM模型的适应性评价及应用[D]. 晋中:山西农业大学, 2019:4-5
[9] 刘宪锋, 傅伯杰. 干旱对作物产量影响研究进展与展望[J]. 地理学报, 2021, 76(11):2632-2646
[10] 赵俊芳, 蒲菲癱, 闫伟兄, 等. 基于APSIM模型识别气象因子对内蒙春小麦潜在产量的影响[J]. 生态学杂志, 2017, 36(3):757-765
[11] 奥海玮. 苜蓿生产力、土壤水分和轮作效应的APSIM模型评价与应用研究[D]. 宁夏:宁夏大学, 2015:29-51
[12] 古丽娜扎尔·艾力, 陶海宁, 王自奎, 等. 基于APSIM模型的黄土旱塬区苜蓿——小麦轮作系统深层土壤水分及水分利用效率研究[J]. 草业学报, 2021, 30(7):22-33
[13] SHEN Y Y, LI L L, CHEN W, et al. Soil water, soil nitrogen and productivity of lucerne-wheat sequences on deep silt loams in a summer dominant rainfall environment[J]. Field Crops Research, 2009, 111(1-2):97-108
[14] 刘瑞, 张亚红, 葛永琪, 等. 基于水氮因子的宁夏引黄灌区紫花苜蓿生长模拟模型[J]. 农业工程学报, 2019, 35(13):102-112
[15] 刘东霞, 刘贵河, 杨志敏. 种植及收获因子对紫花苜蓿干草产量和茎叶比的影响[J]. 草业学报, 2015, 24(3):48-57
[16] 李树岩, 余卫东. 基于WOFOST模型和水分胁迫的河南省冬小麦减产风险[J]. 应用生态学报, 2017, 28(3):911-917
[17] WANG J, WANG E, FENG L, et al. Phenological trends of winter wheat in response to varietal and temperature changes in the North China Plain[J]. Field Crops Research, 2013, 144(6):135-144
[18] IPCC. Climate Change 2013:The Physical Science Basis. Contribution of Working Group Ⅰ to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[R]. Cambridge:Cambridge University Press, 2013:1-1552
[19] 奥海玮, 谢应忠, 李永宏, 等. APSIM苜蓿模型在宁夏半干旱地区的适应性[J]. 草地学报, 2014, 22(3):535-541
[20] YANG X, WANG Z K, CAO Q, et al. Effects of precipitation and air temperature changes on yield of winter wheat,maize and lucerne in Eastern Gansu of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016, 32(9):106-114
[21] 戴彤, 王靖, 赫迪, 等. APSIM模型在西南地区的适应性评价——以重庆冬小麦为例[J]. 应用生态学报, 2015, 26(4):1237-1243
[22] 杨轩, 王自奎, 曹铨, 等. 陇东地区几种旱作作物产量对降水与气温变化的响应[J]. 农业工程学报, 2016, 32(9):106-114
[23] BOWMAN A M, SMITH W, BROCKWELL J. Forecasting lucerne productivity under dryland farming conditions in central-western and western New South Wales[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2004, 36(8):1253-1260
[24] 韩明鹏, 高永革, 王成章, 等. 高温胁迫对紫花苜蓿的影响及其适应机制的相关研究[J]. 基因组学与应用生物学, 2010, 29(3):563-569
[25] GUITJENS J C. Alfalfa irrigation during drought[J]. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 1993, 119(6):1092-1098
[26] 李天琦, 赵力兴, 林志玲, 等. 灌溉量对科尔沁沙地紫花苜蓿产量和水分利用效率的影响[J]. 中国草地学报, 2020, 42(2):117-123
[27] AHUJA L R, KESEBAUM K C, WENDROTH O. Modeling Processes and Their Interactions in Cropping Systems:Challenges for the 21 st Century[M].New York:John Wiley & Sons, Inc, 2022:291-331
[28] 孙万斌, 马晖玲, 侯向阳, 等. 20个紫花苜蓿品种在甘肃两个地区的生产性能及营养价值综合评价[J]. 草业学报, 2017, 26(3):161-174
[29] 马晓霞, 秘一先, 陈宏亮, 等. 14个引进紫花苜蓿品种在宁夏引黄灌区的生产性能和营养价值综合分析[J]. 草业科学, 2022, 39(2):328-342
[30] 赵祥, 岳文斌, 任有蛇, 等. 不同秋眠级苜蓿品种数量性状的相关分析[J]. 草地学报, 2005, 13(4):282-286
[31] 高婷, 孙启忠, 王川, 等. 秋季刈割时期对不同秋眠性苜蓿品种生产性能的影响[J]. 中国草地学报, 2017, 39(1):27-34
[32] BASSU S, ASSENG S, MOTZO R, et al. Optimising sowing date of durum wheat in a variable Mediterranean environment[J]. Field Crops Research, 2009, 111(1-2):109-118
[33] 王运涛, 杨志敏, 李广有, 等. 6个苜蓿品种在冀西北地区的生产性能[J]. 草业科学, 2014, 31(6):1141-1146
[34] 石嘉琦, 刘忠宽, 王东奎,等. 河北滨海盐碱地14个苜蓿品种光合性能与产量性状分析[J]. 草地学报, 2023, 31(7):2107-2115
[35] 李少昆. 关于光合速率与作物产量关系的讨论(综述)[J]. 石河子大学学报(自然科学版), 1998(S1):117-126
[36] 刘钰, 汪林, 倪广恒, 等. 中国主要作物灌溉需水量空间分布特征[J]. 农业工程学报, 2009, 25(12):6-12
[37] SHEN Y J, LI S, CHEN Y N, et al. Estimation of regional irrigation water requirement and water supply risk in the arid region Northwestern China 1989-2010[J]. Agricultural Water Management, 2013, 128:55-64
[38] 杨敏慎, 刘晓雨, 郭辉. 气候变暖和CO₂浓度升高对农作物的影响[J]. 江苏农业学报, 2021, 37(1):246-258
[39] 马晓霞, 秘一先, 陈宏亮, 等. 14个引进紫花苜蓿品种在宁夏引黄灌区的生产性能和营养价值综合分析[J]. 草业科学, 2022, 39(2):328-342
[40] 廖亚一, 吕海深, 李占玲. 气象数据不确定性对SWAT模型径流模拟影响[J]. 人民长江, 2014, 45(9):34-38

山西晋中盆地紫花苜蓿生产对水分和气温的响应

The Response of Alfalfa Production in Jinzhong Basin, Shanxi Province to Water and Air Temperature

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	郭美琪, 郭童天, 徐民乐, 张英俊. 补播苜蓿对退化草地植物群落结构和生产力的影响途径[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 46-53.
[2]	李心, 武敬也, 陈菲儿, 樊璐, 马琳, 王学敏. MsWRKY33转录调控MsACS2影响紫花苜蓿耐盐性的研究[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 54-65.
[3]	张玲, 麻冬梅, 刘晓霞, 马巧利, 侯汶君, 李嘉文, 苏立娜, 杭嘉慧. 根灌外源褪黑素对干旱胁迫下紫花苜蓿生理特性的影响研究[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 198-206.
[4]	陈海雁, 黄荣, 赵亮, 杨杰, 谢金晶, 张振粉. Cp2-EPS对盐胁迫下紫花苜蓿苗期形态及光合特性的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 229-238.
[5]	李青璞, 白建海, 姚拓, 雷杨, 周泽, 张琛, 付卫刚. 微生物菌剂与氮肥配施对紫花苜蓿生长及土壤性质的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 314-321.
[6]	武玲玲, 谢永丽, 杨杰, 杨雪, 李俊熹, 王添, 高英, 常斐斐. 萎缩芽孢杆菌WL520生物活性及干旱胁迫下促紫花苜蓿生长效应[J]. 草地学报, 2024, 32(1): 322-330.
[7]	唐芳, 梅亭, 高佳荷, 王佳妮, 石凤翎, 高翠萍. 紫花苜蓿GPAT基因家族鉴定及在盐碱胁迫下的表达模式分析[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2608-2620.
[8]	李乐, 李丹宁, 杨叶研, 潘新雅, 万懿琦, 张国云, 席杰军, 王亚芳, 杨培志. 干旱胁迫下紫花苜蓿叶片代谢组分析及气孔调节物质的筛选[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2671-2683.
[9]	苏淑兰, 姬海娟, 张东, 张帅旗, 李晓东, 苏文将. 青海草地生态系统水分利用效率特征及其影响因素分析[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2814-2825.
[10]	夏方山, 王勃, 阴禹舟, 李尹琳, 岑慧芳, 朱慧森. 硒引发对紫花苜蓿幼苗抗氧化特性的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2875-2881.
[11]	邓得婷, 武玉坤, 赖锋, 孙建财, 史惠兰. 不同高寒草地植物群落生态系统多功能性分析[J]. 草地学报, 2023, 31(8): 2505-2515.
[12]	闫丽娟, 谈燕, 马维伟, 常海刚, 谢明君, 陆燕花, 张建喜. 节水减氮对甘肃河西灌区青贮玉米生长及水氮利用效率的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(8): 2545-2553.
[13]	阚海明, 徐恒康, 鲁佳男, 孙鑫博, 武菊英. 不同丛枝菌根真菌接种对3种草地植物生长特性的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 1922-1930.
[14]	任忠敏, 刘畅, 李珊珊, 李波. 外源激素和⁶⁰Co-γ辐射对苜蓿愈伤组织分化及内源激素水平的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(7): 2162-2169.
[15]	岑慧芳, 黄洁琼, 申王晖, 朱慧森, 夏方山, 许涛. 紫花苜蓿MsUGT87A1基因克隆及其对非生物胁迫的响应分析[J]. 草地学报, 2023, 31(6): 1682-1692.