张掖市加工番茄膜垄沟灌的优化灌溉制度研究

张掖市加工番茄膜垄沟灌的优化灌溉制度研究本研究以张掖市气候条件和膜垄沟灌种植模式为基础,以加工番茄里格尔15号品种为试验作物,通过设计五个移栽后不同的灌溉制度做为处理因子,分析了不同灌溉制度对加工番茄土壤含水率、耗水规律、生物学性状、产量、品质以及水分利用效率的影响,求出了加工番茄的水分生产函数,并在此基础上,对原有的灌溉制度进行了优化。研究结论如下:(1)土壤含水率随灌水量的增加而增加,但灌水对20～80cm土层的土壤含水率影响最大,反映灌水量的差异也最为明显,处理之间0～20cm土层的土壤含水率之间差异不显著,80～100cm土层的土壤含水率则基本保持稳定。(2)加工番茄在整个生育期的耗水强度变化呈单峰曲线,其在开花着果期的耗水强度最大,平均为5.72mm/d,结果后期的最小,平均为2.29mm/d。(3)灌水量的增大会延长加工番茄的生育进程,使生育阶段推后2～6天,结果导致高水分处理的弃果数增加,经济产量降低。(4)灌水量对加工番茄的株高、径粗、叶片数、分枝数影响显著,除苗期以外,各水分处理之间差异显著。(5)加工番茄的产量随灌水量的增加而增加,但幅度逐渐减小,在灌溉定额>3899.945m3/hm2,产量随灌水量增加已不明显,为报酬递减阶段,此时,单靠增加水量来实现增产已变得十分有限,必须辅以其它的农业措施。(6)加工番茄单株果数和单株果重随灌水量的增加而增加,但水分过高时,由于弃果数增加其反而会减小。灌水量对果实纵径和横径以及单果重没有显著影响。坏果数和坏果率均随灌水量的增大而增大,最大坏果率达12.1%。(7)灌水量对水分利用效率影响显著。处理Ⅰ的WUEI最高,为24.421kg/m~3,但由于产量最低,在节水的同时,经济效益也显著降低了,为不合理灌溉。处理Ⅴ(CK)由于是充分灌溉,虽然产量最高,但由于耗水量很大,结果使水分利用效率最低,仅为20.083kg/m3,也为不合理灌溉。从产量和水分利用效率看,本试验处理Ⅳ的灌水方案为最佳方案。(8)灌水量和产量之间存在显著的二次抛物线关系,二者相关系数为0.976,耗水量和产量之间的线性关系则更为明显,相关系数0.9998。用Jensen模型和Blank模型求解阶段水分生产函数,所求得的加工番茄需水临界期是一致的,即均为开花着果期,两种模型在该生育期的敏感指标分别为0.8340和0.6938。两种模型的敏感指标在整个生育期内的变化规律一样,即开花着果期>结果盛期>结果后期>苗期。(9)在现有灌水方案的基础上,用动态规划的方法并借助于Matlab软件的优化工具箱对灌水制度进行了优化计算。过去求解动态规划的方法一般用Qbasic、Basic或其它计算机语言编程求解,采用Matlab软件的优化工具求解动态规划还是一个新的尝试。优化结果表明,在灌溉总水量不变的情况下,预测产量最大可增加4567.35kg/hm~2,增收1461.55元/hm~2。(10)经过对现有五种灌水方案的比较,本研究认为处理Ⅳ应为推荐灌溉制度,优化后的结果为:灌溉定额4650m3/hm~2,整个生育期分六次灌水,一水(移栽水)1050m3/hm~2,灌水时间为移栽大田的同时(5月10日左右);二水950m3/hm~2,灌水时间为苗期的5月28日左右;三水570m3/hm~2,时间为开花着果期的6月16日左右;四水600m3/hm2,时间为开花着果期的7月2日左右;五水790m3/