陇中黄土丘陵区不同耕作措施对春小麦土壤水分利用效率的影响
发布时间：2022-01-25 17:31
陇中黄土高原区是我国西北地区的重要粮食生产基地,也是世界上水土流失最为严重的地区之一,降水少、蒸发强烈再加上季节的分配不均以及长期不合理的耕作都导致了该区春小麦的产量一直低而不稳。为提高农作物产量和有限降水资源的利用率,减少水土流失,改善生态环境,本研究以我国甘肃省定西市安家坡村甘肃农业大学旱农综合试验站2016、2017年不同耕作措施下的春小麦产量以及土壤水分含量等田间试验资料为基础,对DSSAT-Wheat模型参数进行了调试与验证,并对模型在陇中黄土高原区的适用性进行了评价,利用验证后的模型对2017年传统耕作（T）、传统耕作+秸秆覆盖（TS）、免耕（NT）和免耕+秸秆覆盖（NTS）措施下春小麦主要生育期天数、产量和土壤含水量进行了模拟,在实测结果和模拟结果误差较小的基础上,对四种不同耕作措施下1987-2016年春小麦土壤水分利用效率和产量进行模拟和分析,结果表明:1.DSSAT模型对陇中黄土高原区春小麦主要生育期天数进行模拟,实测值和模拟值的相对误差都在5%以内,产量模拟的标准化均方根误差（n RMSE）在8.89%-10.98%范围内,平均相对误差（MRE）在8.51%-9....
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
1983-1993 年间由美国农业部组织，在美国夏威夷大学主持下的多所大学和科研单位联合开发研制出的由多种作物模拟模型组成的综合计算机系统，该计算机系统中涵盖了CERES 的系列模型以及CROPGRO 模型等几个著名的作物模拟模型[64,65]。DSSAT 的第一次发布是 1989 年的 2.1 版本，2017 年发布的 4.7 版本是DSSAT 的最新版本，包括了 42 种不同的作物模拟模型，主要包括 CERES（CropEnvironment REsource Synthesis）系列模型、CROPGRO 豆类作物模型、SUBSTORpotato 马铃薯模型、CROPSIMcassava 木薯模型、OILCROP 向日葵模型以及 CANEGRO 甘蔗模型。DSSAT 模型中还包含了同种作物的连做模拟（SEQUENCE）、作物的耕作方式、不同作物间的轮作以及作物的施肥管理，灌溉管理和其它管理等模拟研究选项，是近年来应用比较广泛的作物模型软件之一[66,67]。如图 2 所示，DSSAT 模型主要由数据库管理模块、作物模型模块、应用分析模块、后援软件、模型使用界面模块共五大部分组成。
发散量(mmd-1)，R 为地表径流量(mmd-1)，D 为土壤剖面底部深层渗漏量 (mmd-1)。应该注意的是在上述的公式中并没有考虑到作物冠层对水分的截获作用，因为截获量通常都较小，可以忽略不计。式中采用的是 Curve Number（CN）[71]方法，也称为 SCS（SoilConservationService）方法来计算的地表径流量。图 3 表明了 DSSAT 模型模拟的土壤中水分运动的过程，模型将土壤剖面最多可分为 20 层，每层土壤中的水分含量都在土壤含水量的下限和土壤的饱和含水量之间进行变动。当土壤中的水分含量高于土壤的排水上限时，水分就会在重力的作用下向下一层的土壤中流动。当土壤中的水分含量处于土壤含水量的下限和土壤的排水上限之间时，则土壤中的非饱和水流（即土壤中的水分再分配）与相邻的两层土壤中的作物可利用的水分含量的差值成比例。土壤中水分的再分配在上下两个方向都可以进行。当某一层中的土壤含水量超过了土壤的排水上限的时候，模型采用“翻斗（tipping bucket）”的方法来计算土层中的排水量[72]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证[J]. 姚宁,周元刚,宋利兵,刘健,李毅,吴淑芳,冯浩,何建强. 农业工程学报. 2015(12)
[2]DSSAT-CERES模型在黄土高原丘陵沟壑地区春玉米生产中的适用性评价[J]. 邹龙,冯浩. 植物营养与肥料学报. 2014(06)
[3]黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟[J]. 徐建文,梅旭荣,居辉,李迎春,刘勤,杨建莹. 作物学报. 2014(08)
[4]基于DSSAT模型的氮肥管理下华北地区冬小麦产量差的模拟[J]. 刘建刚,褚庆全,王光耀,陈阜,张耀耀. 农业工程学报. 2013(23)
[5]Optimizing Parameters of CSM-CERES-Maize Model to Improve Simulation Performance of Maize Growth and Nitrogen Uptake in Northeast China[J]. Craig F Drury,Gerrit Hoogenboom. Journal of Integrative Agriculture. 2012(11)
[6]国外主要作物模型研究进展与存在问题[J]. 王文佳,冯浩. 节水灌溉. 2012(08)
[7]基于CROPWAT-DSSAT关中地区冬小麦需水规律及灌溉制度研究[J]. 王文佳,冯浩. 中国生态农业学报. 2012(06)
[8]DSSAT作物系统模型的发展与应用[J]. 刘海龙,诸叶平,李世娟,杨靖一,白由路. 农业网络信息. 2011(11)
[9]作物模型发展探讨[J]. 曹宏鑫,赵锁劳,葛道阔,刘永霞,刘岩,孙金英,岳延滨,张智优,陈煜利. 中国农业科学. 2011(17)
[10]应用DSSAT模型对吉林省黑土玉米最佳栽培技术的模拟和校验研究 Ⅰ.模型品种参数校验和产量的敏感性分析[J]. 杨靖民,刘金华,窦森,杨靖一,Gerrit Hoogenboom. 土壤学报. 2011(02)
博士论文
[1]作物生产系统水分和氮素管理的DSSAT模型模拟与评价[D]. 刘海龙.中国农业科学院 2011
[2]黄土塬区麦田水分、氮素平衡及生产力的试验与模拟研究[D]. 张益望.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[3]不同耕作措施下黄土高原旱地土壤质量综合评价[D]. 罗珠珠.甘肃农业大学 2008
[4]保护性耕作措施对农田土壤健康状况的影响及作物响应研究[D]. 韩宾.山东农业大学 2007
硕士论文
[1]西北干旱区CERES-Maize模型率定验证及节水潜力分析[D]. 邢健.山西农业大学 2016
[2]运用DSSAT-CENTURY模型研究长期施肥对黑土碳氮循环的影响[D]. 郭薇.吉林农业大学 2015
[3]基于CERES玉米模型的黄淮海夏玉米水肥管理技术研究[D]. 张艳红.中国农业大学 2004
本文编号：3608952
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
1983-1993 年间由美国农业部组织，在美国夏威夷大学主持下的多所大学和科研单位联合开发研制出的由多种作物模拟模型组成的综合计算机系统，该计算机系统中涵盖了CERES 的系列模型以及CROPGRO 模型等几个著名的作物模拟模型[64,65]。DSSAT 的第一次发布是 1989 年的 2.1 版本，2017 年发布的 4.7 版本是DSSAT 的最新版本，包括了 42 种不同的作物模拟模型，主要包括 CERES（CropEnvironment REsource Synthesis）系列模型、CROPGRO 豆类作物模型、SUBSTORpotato 马铃薯模型、CROPSIMcassava 木薯模型、OILCROP 向日葵模型以及 CANEGRO 甘蔗模型。DSSAT 模型中还包含了同种作物的连做模拟（SEQUENCE）、作物的耕作方式、不同作物间的轮作以及作物的施肥管理，灌溉管理和其它管理等模拟研究选项，是近年来应用比较广泛的作物模型软件之一[66,67]。如图 2 所示，DSSAT 模型主要由数据库管理模块、作物模型模块、应用分析模块、后援软件、模型使用界面模块共五大部分组成。
发散量(mmd-1)，R 为地表径流量(mmd-1)，D 为土壤剖面底部深层渗漏量 (mmd-1)。应该注意的是在上述的公式中并没有考虑到作物冠层对水分的截获作用，因为截获量通常都较小，可以忽略不计。式中采用的是 Curve Number（CN）[71]方法，也称为 SCS（SoilConservationService）方法来计算的地表径流量。图 3 表明了 DSSAT 模型模拟的土壤中水分运动的过程，模型将土壤剖面最多可分为 20 层，每层土壤中的水分含量都在土壤含水量的下限和土壤的饱和含水量之间进行变动。当土壤中的水分含量高于土壤的排水上限时，水分就会在重力的作用下向下一层的土壤中流动。当土壤中的水分含量处于土壤含水量的下限和土壤的排水上限之间时，则土壤中的非饱和水流（即土壤中的水分再分配）与相邻的两层土壤中的作物可利用的水分含量的差值成比例。土壤中水分的再分配在上下两个方向都可以进行。当某一层中的土壤含水量超过了土壤的排水上限的时候，模型采用“翻斗（tipping bucket）”的方法来计算土层中的排水量[72]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同水分胁迫条件下DSSAT-CERES-Wheat模型的调参与验证[J]. 姚宁,周元刚,宋利兵,刘健,李毅,吴淑芳,冯浩,何建强. 农业工程学报. 2015(12)
[2]DSSAT-CERES模型在黄土高原丘陵沟壑地区春玉米生产中的适用性评价[J]. 邹龙,冯浩. 植物营养与肥料学报. 2014(06)
[3]黄淮海地区冬小麦关键生育期不同灌溉水平对产量影响的模拟[J]. 徐建文,梅旭荣,居辉,李迎春,刘勤,杨建莹. 作物学报. 2014(08)
[4]基于DSSAT模型的氮肥管理下华北地区冬小麦产量差的模拟[J]. 刘建刚,褚庆全,王光耀,陈阜,张耀耀. 农业工程学报. 2013(23)
[5]Optimizing Parameters of CSM-CERES-Maize Model to Improve Simulation Performance of Maize Growth and Nitrogen Uptake in Northeast China[J]. Craig F Drury,Gerrit Hoogenboom. Journal of Integrative Agriculture. 2012(11)
[6]国外主要作物模型研究进展与存在问题[J]. 王文佳,冯浩. 节水灌溉. 2012(08)
[7]基于CROPWAT-DSSAT关中地区冬小麦需水规律及灌溉制度研究[J]. 王文佳,冯浩. 中国生态农业学报. 2012(06)
[8]DSSAT作物系统模型的发展与应用[J]. 刘海龙,诸叶平,李世娟,杨靖一,白由路. 农业网络信息. 2011(11)
[9]作物模型发展探讨[J]. 曹宏鑫,赵锁劳,葛道阔,刘永霞,刘岩,孙金英,岳延滨,张智优,陈煜利. 中国农业科学. 2011(17)
[10]应用DSSAT模型对吉林省黑土玉米最佳栽培技术的模拟和校验研究 Ⅰ.模型品种参数校验和产量的敏感性分析[J]. 杨靖民,刘金华,窦森,杨靖一,Gerrit Hoogenboom. 土壤学报. 2011(02)
博士论文
[1]作物生产系统水分和氮素管理的DSSAT模型模拟与评价[D]. 刘海龙.中国农业科学院 2011
[2]黄土塬区麦田水分、氮素平衡及生产力的试验与模拟研究[D]. 张益望.中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心） 2010
[3]不同耕作措施下黄土高原旱地土壤质量综合评价[D]. 罗珠珠.甘肃农业大学 2008
[4]保护性耕作措施对农田土壤健康状况的影响及作物响应研究[D]. 韩宾.山东农业大学 2007
硕士论文
[1]西北干旱区CERES-Maize模型率定验证及节水潜力分析[D]. 邢健.山西农业大学 2016
[2]运用DSSAT-CENTURY模型研究长期施肥对黑土碳氮循环的影响[D]. 郭薇.吉林农业大学 2015
[3]基于CERES玉米模型的黄淮海夏玉米水肥管理技术研究[D]. 张艳红.中国农业大学 2004
本文编号：3608952
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