南疆骏枣水分养分效应动力学模拟研究

Due to the superior natural conditions, the southern XinJiang has become an important production base of high quality red dates. However, the red jujube has significantly declined in the quality due to the lack of scientific management of the jujube tree fertilizer under different natural conditions. This project studies on the "Junzao" which is widely planted in the southern border region, by the use of the soil-plant- atmosphere continuum (SPAC) analysis, combined with the role of the law of the meteorological factors and soil environment of the southern border region of the jujube tree to set up the jujube tree canopy evapo transpiration model (Jujube tree crown structure model and evapotranspiration model coupling); jujube three-dimensional root water uptake model (three-dimensional root growth and distribution model and root water uptake model coupling) and NPK comprehensive dynamic model. According to the actual measurement of the above three sub-models correction, the combined effect of three-dimensional dynamic model of water and nutrient is finally established. And under VC++ development environment, using the 3D image manipulation functions, OpenGL and NURBS curves, we can make the three-dimensional dynamic simulation of the southern border region red jujube on water and nutrient effects.The research results has an important guiding significance and application value on the reveal the mechanism of the water and nutrient effects of red jujule and on how to irrigate and fertilize properly and effectively.

南疆地区由于自然条件优越已成为我国重要的优质红枣生产基地，但由于缺乏对不同自然条件下枣树水肥、树体的科学管理，使红枣品质大幅降低。项目以南疆地区种植面积最广的骏枣为研究对象，利用土壤-植物-大气连续体（SPAC）分析方法，结合南疆地区气象因素和土壤环境对枣树的作用规律，建立枣树冠层蒸发蒸腾模型（枣树冠层结构模型和蒸发蒸腾模型耦合）、枣树三维根系吸水模型（根系三维生长分布模型和根系吸水模型耦合）和NPK综合动力学模型，依据实测数据对以上三个子模型进行校正，最终建立水分养分综合效应三维动力学模型，并在VC++开发环境下，以三维图像操作函数OpenGL和NURBS曲线为工具，实现南疆地区骏枣水分养分效应动力学三维动态模拟。项目研究成果对揭示骏枣水分养分效应的作用机理和合理有效的灌溉施肥具有重要的指导意义和实用价值。

项目以土壤-植物-大气连续体（SPAC）分析理论为依据，基于3个灌溉水平和7个施肥水平小区试验的结果，综合考虑气象因素和耕地地力条件，利用WOFOST 模型，对骏枣蒸发蒸腾、根系吸水、养分运移等过程进行了模拟研究，分析了水分、养分胁迫对骏枣树体生长的影响，主要研究成果如下：①通过研究2年内南疆不同骏枣种植区的温度、日照量、降雨量等12项气象因子对单果重、Vc和可溶性总糖含量等7项骏枣果实品质的作用规律，确定了影响骏枣关键品质的气象因子。其中，在P<0.01水平上，单果重与平均最高气温相关系数为0.979；可溶性糖与平均日照百分率相关系数为0.996，与平均年降水量相关系数为-0.966；蛋白质含量与总日照时数相关系数为0.987，与平均年降水量相关系数为-0.956。②利用试验观测结果对WOFOST模型所需的作物参数和土壤参数进行了潜在生产和水分胁迫的矫正，矫正的模型参数很好的反映了总地上生物量（TAGP）与叶面积指数（LAI）在生长季的动态变化，矫正的决定系数（R2）分别为0.963和0.933，均方根误差(RMSE)分别是0.851t/ha和0.144 m2/m2。③进行了水分胁迫下骏枣生育期蒸发蒸腾与根系吸水模拟研究，不同灌溉梯度下的骏枣产量模拟产量对实际产量的决定系数（R2）为0.902，均方根误差（RMSE）为196.446kg/ha。结果表明：灌水量对骏枣产量影响显著，其中产量最高的处理灌水总量为250m3/mu，田间持水量下限为萌芽期60%，新梢生长期70%，开花坐果期65%-85%，成熟期55%。④进行枣树生育期养分需求分析与产量模拟研究，不同施肥配比下的骏枣产量模拟产量对实际产量的决定系数（R2）为0.929，均方根误差（RMSE）为322.688 kg/ha。结果表明：骏枣在坐果期对氮素需求最高，在生长中后期对钾素需求递增，氮磷钾不同配比的施肥用量对骏枣产量影响显著，当氮磷钾比例为1:0.65:0.81时产量最高。项目探索了南疆地区骏枣主要种植区的气候条件和土壤水分养分对骏枣产量和品质的作用机理，为降低南疆地区骏枣种植的物化成本、合理有效的灌溉施肥具有一定指导意义。