基于水氮管理与种植结构优化的作物丰产高效管理策略

作     者：陈世超 刘文丰 杜太生 Chen Shichao;Liu Wenfeng;Du Taisheng

作者机构：中国农业大学中国农业水问题研究中心北京100083 甘肃武威绿洲农业高效用水国家野外科学观测研究站武威733000 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第16期

页      面：144-152页

核心收录：

学科分类：082802[工学-农业水土工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51725904、51861125103、52109071) 

主　　题：作物 灌溉 优化 种植结构 水氮管理 灌溉水生产力 氮肥利用效率 

摘      要：河西走廊农业生产受到水资源短缺与农业资源利用效率低的限制,制约着该地区的种子、粮食生产与农业可持续发展战略。该研究构建了考虑作物水氮需求量、降雨量、土壤初始含氮量的水氮管理制度优化方法,并结合所构建的考虑空间尺度作物产量与水氮利用效率的多目标种植结构优化方法,为河西走廊制种玉米、大田玉米和小麦制定丰产高效的水氮管理与种植结构调整策略,从而实现作物产量和水氮利用效率的协同提升。结果显示:优化的水氮管理制度相比管理现状可减少单位面积灌水量9.1%~27.3%、施氮量26.6%~50.0%;以作物产量和水氮利用效率最大为目标,以种植面积、产量需求和水氮投入量为约束,调整制种玉米、大田玉米和小麦的种植面积与空间分布,优化后制种玉米和小麦种植面积减少、大田玉米种植面积增加,总种植面积减少4874.8 hm^(2),且作物种植空间分布较优化前差异明显;水氮管理与种植结构优化协同作用可以在水氮用量分别减少0.29×10^(9) m^(3)和3.36×10^(7) kg的情况下,作物总产量提升0.16×10^(9) kg,区域灌溉水生产力和氮肥利用效率分别提升0.62 kg/m^(3)和18.97 kg/kg。该研究可以为产粮区和缺水区的作物丰产高效和农业可持续发展提供科学指导与决策参考。