AquaCrop模型在华北地区夏玉米生产中的应用研究

山东农业大学硕士学位论文AquaCrop模型在华北地区夏玉米生产中的应用研究姓名：项艳申请学位级别：硕士专业：水利水电工程指导教师：白清俊20090618AquaCrop模型在华北地区夏玉米生产中的应用研究作者：项艳学位授予单位：山东农业大学相似文献(4条)1.学位论文薛玲基于NDVI遥感数据的华北平原作物蒸散量、产量时空分布研究（1981-2001）2004华北平原是中国主要的粮食产区之一,水资源短缺是农业生产的重要限制因子,自然降水少且分布不均,远不能满足农作物生长需要,灌溉是作物稳产高产的重要手段之一,由于水资源特别是地下水资源的过渡开采导致了一系列的生态环境问题.研究华北平原作物蒸散量和产量的时空分布特征和变异规律,对合理制定灌溉制度,节约有限的水资源,提高农业生产潜力有重要理论和实践意义.该文将基于过程的VIP(VegtationInterfaceProcesses)蒸散量模拟模型与光能利用率产量模型相结合,模拟了1981~2001年华北平原主要作物(冬小麦和夏玉米)的蒸散量和产量.VIP模型包含双源蒸散子模型和三层土壤湿度动态子模型,分别用于模拟作物蒸腾和土壤蒸发,并考虑冠层截留水的蒸发项.光能利用率产量模型是以Monteith1972年提出的光能利用率模型为基础,模拟作物总生物量,从而估算作物产量.根据旱地和水浇地作物生长状况的差异,利用5月上旬的归一化植被指数(NDVI),区分旱地和水浇地.NDVI数据和植被覆盖/利用类型数据用于反演作物的叶面积指数(LAI)、作物吸收的光合有效辐射与冠层光合有效辐射的比值(FPAR).将全区栅格化为8km×8km的6908个网格点,气象数据利用距离平方反比法在整个区域上进行空间插值.研究结果表明:华北平原冬小麦和夏玉米生育期内平均降水量分别为231.8mm和428.2mm,90年代降水波动大于80年代.冬小麦生育期内多年等雨量线呈纬向带状分布,夏玉米生育期内则呈西南—东北走向,东部沿海地区和南部地区降水较多.冬小麦蒸散量呈现出南高北低的趋势,年际变化不明显,多年平均值为359mm,水浇地和旱地分别为403mm和217mm.冬小麦的NDVI累积值和生物量在80年代呈线性增加的趋势(R2分别为0.68和0.86),到90年代二者趋于稳定;而产量在20年内具有明显增加的趋势(R2):1981~1982年度平均单产仅为1892kg/bm2;1996~1997年单产最高,达5820kg/hm2.模拟单产与统计单产的验证结果表明,除个别年份外,统计产量与模拟产量的相关系数均能通过信度为0.01的T检验.夏玉米蒸散量多年均值为389mm,水浇地和旱地分别为335mm和413mm,二者差异不大,这与夏玉米生育期内天然降水量基本能满足作物需水量有关.海河低地平原地区的蒸散量最低,小于380mm;苏北、皖北地区的蒸散量最大,大于430mm.夏玉米NDVI累积值和生物量在21年内变化趋势不明显,多年均值分别为4.8和13076kg/hm2.夏玉米多年平均单产为4584kg/hm2,由于收获指数的增加,平均单产有明显增加趋势,1981年仅为3031kg/hm2,2001年达6189kg/hm2.夏玉米模拟单产与统计单产验证结果表明,除个别年份外,统计产量与模拟产量的相关系数均能通过信度为0.01的T检验.海河低地平原地区的冬小麦和夏玉米的蒸散量和产量都有大幅度的提高,引起这些变化的主要原因是灌溉条件的改善及黄淮海平原的综合治理力度的加大.2.学位论文刘占锋利用作物模拟模型辅助冬小麦限水灌溉决策的研究2004该文在田间试验的基础上,针对河北冬小麦产区,以CERES-Wheat2.0模型为研究工具,以中国的主要作物小麦为研究材料,探讨了CERES-Wheat模型在麦田水分管理和灌溉决策方面的潜在应用.目的在于应用CERES-Wheat模型的动态性和预测性功能,通过利用品种遗传参数、气象资料、土壤资料,对限水灌溉条件下小麦的生长发育、产量形成、土壤水分、作物蒸腾、土壤蒸发进行逐日动态模拟,通过适时地做出土壤水分预报来辅助冬小麦的水分管理和灌溉决策.CERES-Wheat模型对灌溉措施有较高的敏感性,它可以较好地反映不同灌溉处理对冬小麦生长发育的影响.该文利用该模型对限水条件下冬小麦的叶面积指数、地上部分生物量、茎蘖数、物候期和生育期进行了逐日动态模拟,并将模拟结果与实测数据进行了比较.结果表明,在水分胁迫条件下,CERES-Wheat模型明显低估了冬小麦的叶面积指数和地上部分生物量,模拟的准确度不够高.CERES-Wheat模型可以反映灌溉措施对小麦产量的影响,模拟结果表明产量随着灌水量的增加而增加,符合小麦产量与水分的关系.但是,模型低估了限水条件下小麦的产量,与实测值相比,模拟值偏低,两者拟合得不够好.CERES-Wheat模型可以对土壤中的水分进行逐日分层动态模拟,而且能反映出不同灌溉处理对各层土壤含水量的影响,模拟值与实测值拟合得较好,模拟的精度也可以接受.CERES-Wheat模型通过计算各阶段的水分胁迫因子CSD1和CSD2来描述水分状况对冬小麦各阶段的影响程度.CSD1和CSD2可以很好地描述由于灌溉处理的差异而引起水分对各阶段胁迫程度的差异.CERES-Wheat模型可以通过逐日模拟不同灌溉处理下冬小麦的叶面积系数、茎蘖数、物候期、生育期和产量,来反映不同灌溉处理下冬小麦的生长发育状况和产量形成的影响,这可以为评价不同灌溉措施对作物生长发育和产量的影响和优化灌溉计划提供科学依据和辅助决策.CERES-Wheat模型可以对土壤中的水分和土壤中可利用水分的储量进行逐日分层动态模拟,而且能反映出不同灌溉处理对它们的影响,这可为动态监测土壤水分状况和科学制定节水灌溉计划提供科学依据,进一步辅助灌溉决策和农田水分管理.该文利用CERES-Wheat模型对土壤水分的模拟结果和前人的研究结果,进一步对小麦生长期内的需水量,缺水量和阶段缺水量(以10天位单位)进行了计算.此外,该文利用CERES-Wheat模型对不同灌溉处理下冬小麦的蒸腾量、麦田蒸散量和土壤中作物可利用水分的模拟结果对不同灌溉处理的水分管理反应指标WMRIs进行了计算,结果表明,通过水分管理反应指数可以很好地理解不同灌溉处理对灌溉表现的影响,对水分管理反应指数的评价可以作为一种技术来优化灌溉计划.3.期刊论文王国梁.刘国彬.党小虎.WangGuoliang.LiuGuobin.DangXiaohu黄土丘陵区不同土地利用方式对土壤含水率的影响-农业工程学报2009,25(2)在干旱半干旱地区,土壤含水率是影响作物生长和植被恢复的重要因子.采用土钻法对黄土丘陵区典型流域不同土地利用方式下土壤含水率进行了比较.结果表明,农田土壤含水率显著较高,这与农田坡度较小及梯田建设有关,还与农作物蒸腾耗水相对较小有关.林地、灌木地和草地_十壤含水率相对较低,且相互间无显著差别.黄土丘陵区土壤含水率主要受坡度和土壤稳定入渗速率的影响.但草地十壤含水率还与坡向及年生物量有关.土壤水分分布格局与该区土层深厚,地下水埋藏较深,土壤水分收入主要受降雨的补给有关.因此,该区农田建设应在坡度较小(10.)的地形上进行,并优先考虑梯田.坡度较大的地方应以天然灌木和草本群落的保育为主.人工乔灌林只适宜在沟道等水分条件较好的地方种植.4.学位论文邵景安西南山地景观土地利用变化的特征及管理实践对土壤水、养分和有机碳动态的影响2006本文研究的目的：在中国西南山区，识别土地利用变化的轨迹，决定不同土地管理实践对土壤水、养分和有机碳的影响，厘定合适的土地利用方案，推荐有效的管理实践。研究包括两个部分：不同功能间土地利用转换和同一功能内土地利用修改对土壤水、养分和有机碳的影响。前者涉及了遥感数据、统计数据和农户调查数据，而后者则主要使用了田间或实验监测数据。对于坡地土壤水，试验包括6个处理：①横坡耕作(Cross-slopingtillage(CST))、②横坡耕作+有机肥(Cross-slopingtillagewithorganicmanure(CST/OM))、③横坡耕作+秸秆覆盖(Cross-slopingtillagewithstrawmulch(CST/SM))、④等高垄作(Contourridgeculture(CRC))、⑤等高垄作+有机肥(Contourridgeculturewithorganicmanure(CRC/OM))、⑥等高垄作+秸秆覆盖(Contourridgeculturewithstrawmulch(CRC/SM))。对于稻田土壤养分和有机碳，实验涉及4个处理：①常规平作+水稻-休闲轮作(Conventionaltillage(rice-fallow)(CT/RF))、②常规平作+水稻-小麦轮作(Conventionaltillage(rice-wheat)(CT/RW))、③垄作免耕+水稻-休闲轮作(Notillageandridgeculture(rice-fallow)(NTR/RF))、④垄作免耕+水稻-小麦轮作(Notillageandridgeculture(rice-wheat)(NTR/RW))。结果表明：(1)研究区土地利用变化呈现显著的区域异质性，不管是土地转化的速度还是方向。对于两个时段，研究区土地利用变化呈现显著的不同的态势，分别拥有占研究区总面积18.37﹪和4.18﹪的斑块发生了利用方式的变化。在1986-1997年间，耕地被用为建设用地、草地和未利用地被开发为耕地和林地组成研究区三大土地利用格局。而在1997-2005年间，耕地被退为林地、耕地被用为建设用地、耕地转换为水域和未利用地开发为耕地和林地是研究区主要的土地转换类型。就土地利用转换方向看，在1986-1997年间，建设用地的扩张是以耕地为代价的，而同期大量的草地和未利用地也被开发成耕地。林地的快速增加主要源于不同空间位置上草地和未利用地的开发和建设用地的复垦。在1997-2005年间，大量耕地被退为林地。而对于这一时期，建设用地的扩张除了卷入大量未利用地外，而且还占用了大量耕地，但占用耕地的速度较1986-1997年的慢。同时，三峡工程的修建也使得沿江及其支流的部分耕地转换为水域。(2)农户层面对解释村庄或田块层面土地利用方式选择具有不可或缺的重要性。农户土地利用方式选择行为受家庭目标驱动，同时这一行为还受资源的可得性、可能的生产活动及外部经济和自然生物因素的约束。对于水稻模型，农户层面的信息不能通过村庄层面信息的综合来代替，而村庄层面的信息综合也不能表达农户层面的任何信息。村庄层面的变量实际上能由田块和农户层面变量来解释。农户和村庄层面变量综合了稻田发生的信息，它们分别解释稻田发生的¨.3﹪和4.5﹪的变异程度。水稻主要分布在地势平缓、接近水源、接近居民点和农贸市场的地方。对于玉米模型，玉米发生的依靠变量并未展现任何显著的变异成分。农户和村庄层面变量对玉米的发生有很低的影响，但玉米耕作的选择与田块坡度间存在显著的相关性。农户层面的田块大小、投入产出比、交通花费、甚至家庭收入和村庄层面的路网密度和农产品市场发育，在很大程度上，受制于土地坡度。这也即是这些变量并没有显著影响玉米耕作发生的主要原因。(3)土地流转中理应把握宏观经济环境变化背景下的农户心理及其对现有土地流转驱动因素的响应。土地流转总量具有明显的区域差异性，总体呈渝西经济走廊快于都市发达圈，更快于三峡库区生态经济圈。土地转包已逐渐被农民所接受和采用，而以现金兑换的出租和转让方式，也渐渐被部分农民所喜好，都市发达圈以脱离原承包关系的出租为主，渝西经济走廊和三峡库区生态经济圈则以转包为主。土地在利用格局和利用环境对土地流转响应明显，都市发达圈土地流转后土地利用主要向非农用转变，而渝西经济走廊和三峡库区生态经济圈大部分土地流转后提高了原有土地利用的集约度。土地权属在总量上制约着土地流转的规模，但这一作用的区域差异不明显。农村土地市场发育程度不仅影响区域土地流转的规模，而且是导致不同区域流