基于Jensen模型与SSA-BP模型的宽垄沟灌冬小麦水氮生产函数研究  

Study on water and nitrogen production function of winter wheat under wide-furrow irrigation based on Jensen model andSSA-BP model

作　　者：汪顺生 杨成宇 黄一丹 柳腾飞 杨金月 张昊 Wang Shunsheng

机构地区：[1]黄河流域水资源高效利用省部共建协同创新中心,河南郑州450046 [2]华北水利水电大学水利学院,河南郑州450046

出　　处：《江苏农业科学》2023年第9期207-215,共9页Jiangsu Agricultural Sciences

基　　金：国家自然科学基金(编号:52079051);河南省高等学校重点科研项目(编号:22A570004)。

摘　　要：为了明确宽垄沟灌下不同水氮处理冬小麦的产量、耗水特性和水氮生产函数,本研究设计灌水下限为田间持水率的60%(W1)、70%(W2)和80%(W3)3种灌溉处理,120 kg/hm^(2)(N1)、220 kg/hm^(2)(N2)和320 kg/hm^(2)(N_(3))_(3)种施氮处理,共9组试验处理,运用耗水量-施氮量-产量构建水氮生产函数的Jensen模型与SSA-BP模型。结果表明,宽垄沟灌下冬小麦产量在N2W2处理最大,为8121.75 kg/hm^(2);耗水量在N3W3处理最大,为444.61 mm;水分利用效率在N2W2处理最大,为2.07 kg/m^(3);氮肥偏生产力在N1W2处理最大,为64.03 kg/kg;Jensen模型下的水分敏感指数累积曲线表明,在整个生育阶段拔节-抽穗期的水分敏感指数最大;针对BP神经网络收敛速度慢等问题,引入麻雀搜索算法进行优化,构建SSA-BP模型下的水氮生产函数,通过多次训练对比发现,SSA-BP模型比原始BP模型迭代次数更少,误差更小;对水氮生产函数进行产量的模拟值与实测值对比,发现Jensen模型、SSA-BP模型和BP模型均能得到线性拟合接近y=x的实测产量与预测产量,且SSA-BP模型效果更好;综合考虑冬小麦产量及水氮利用,宽垄沟灌下冬小麦可以选择70%田间持水率的灌水下限和235.98 kg/hm^(2)的水氮方案,结果可为宽垄沟灌冬小麦水氮施用制度提供参考依据。

关 键 词：冬小麦 宽垄沟灌 水氮生产函数 JENSEN模型 SSA-BP模型 

分 类 号：S275.3[农业科学—农业水土工程] S512.110.6[农业科学—农业工程] S512.110.7