当前位置:主页 > 硕博论文 > 农业博士论文 >

改进CERES-Rice模型模拟覆膜旱作水稻生长

发布时间:2018-05-30 08:27

  本文选题:覆膜旱作水稻 + 数值模拟 ; 参考:《中国农业大学》2016年博士论文


【摘要】:传统水稻多采用耗水量较大的淹水方式栽培,水资源紧缺的形势促使节水稻作生产体系得到长足发展。覆膜旱作具有显著的节水、增温、防污和减排效应,是节水稻作生产体系的重要措施之一。CERES-Rice模型能较好地模拟传统淹水水稻生长发育和产量,采用CERES-Rice模型模拟覆膜旱作水稻生长需另外考虑覆膜的增温效应及根系层土壤水分分布的差异。本文借鉴部分旱地作物的相关研究结果,对原CERES-Rice模型中的积温和土壤温度、蒸发和土壤水分胁迫等模拟子模块的计算过程进行了改进,并进一步通过2个水稻生长季的田间试验予以检验验证。试验于2013、2014年在湖北房县进行,共涉及淹水(对照)、覆膜湿润栽培和覆膜早作共3个水分处理,采用原模型和改进模型分别对2个生长季、2个覆膜处理的物候期、叶面积指数与地上部干重的变化过程及产量进行了模拟。基于改进CERES-Rice模型及当地覆膜水稻灌溉制度,通过情景模拟,比较分析了覆膜湿润、覆膜轻旱、覆膜旱作和覆膜雨养四种灌溉方式对水稻生长、产量和水分利用效率的影响。主要结果如下:1.原CERES-Rice模型未涉及覆膜增温效应模拟,改进模型中应用热量传输理论及目前旱地作物生产系统中采用的覆膜增温效应模拟方法,来完成对模拟水稻覆膜旱作生产体系中增温效应的模拟。经过参数调校后,所建立的覆膜增温模型可较好地模拟覆膜稻田地表和剖面上土壤温度的变化规律,地表5 cm处土壤温度模拟值与实测值的均方根差(RMSE)、相对均方根差(NRMSE)分别低于1.8℃和10%,相关系数(r)在0.89以上(P0.01);尽管地下10、20 cm处的模拟误差稍大,也基本可满足要求,相应的RMSE3.2℃, NRMSE15%,r0.65 (P0.01)。2.原CERES-Rice模型难以准确刻画覆膜增温效应及早作水分胁迫等条件对水稻生长发育的影响,本文借鉴部分旱地作物的相关研究成果,对原CERES-Rice模型中的积温和土壤温度、蒸发和土壤水分胁迫等模拟计算过程进行了改进。经改进后,模拟效果大大改善,可有效反映环境变化(水分、温度)对覆膜水稻生育进程的影响和产量形成,维持物候期(孕穗期、开花期、成熟期)与产量模拟的相对误差(RE)在15%以内;对覆膜水稻叶面积指数的动态模拟基本满足要求,使RMSE ≤ 1.54 m2m-2、NRMSE≤27%、建模效率(EF)≥0.85;对覆膜水稻地上部干重的模拟也呈现出较好的效果,RMSE和NRMSE分别在1490 kg ha-1、16%之内,EF在0.95之上。3.基于当地覆膜水稻灌溉制度,设置覆膜湿润、覆膜轻旱、覆膜旱作和覆膜雨养灌溉方式,采用改进后的CERES-Rice模型对覆膜不同灌溉制度下的水稻生长(叶面积指数、地上部干重和产量)进行模拟。模拟结果表明:当水分充足以追求高产为目标时,覆膜湿润和覆膜轻旱灌溉制度产量最高(10493 kg ha-1),相比覆膜早作和覆膜雨养分别提高了3.1%、4.8%;当水分不足以追求水分利用效率为目标时,覆膜雨养灌溉制度的总水分利用效率最高(1.74 kg m-3),与覆膜湿润、覆膜轻旱和覆膜旱作相比,分别提高了45%、30%和18%。总体而言,经改进后的CERES-Rice模型可基本满足要求,较好地用于模拟覆膜旱作水稻的生长发育规律,为覆膜旱作水稻灌溉/施肥制度的合理制定、相关生态环境效应的准确评估以及当地农业的可持续发展提供科学依据。
[Abstract]:The traditional rice is mostly cultivated in the way of water consumption, and the shortage of water resources makes the production system of water-saving rice make great progress. The film mulching drought has significant water saving, temperature increasing, pollution prevention and emission reduction effect. It is one of the important measures for the production system of water-saving rice,.CERES-Rice model can better simulate the traditional flooded rice plant. For long development and yield, the CERES-Rice model was used to simulate the growth of the mulched upland rice in addition to the difference between the warming effect of the mulching film and the distribution of soil water in the root layer. In this paper, the simulation submodules of the accumulated temperature and soil temperature, evaporation and soil water stress in the original CERES-Rice model were used for reference. The calculation process was improved and verified through field experiments of 2 rice growing seasons. In 20132014 years, the experiment was carried out in Fangxian, Hubei, involving flooding (control), film mulching humid cultivation and film mulching early 3 water treatments. The original model and improved model were used for 2 growing seasons and 2 mulching phenology respectively. The change process and yield of leaf area index and dry weight were simulated. Based on improved CERES-Rice model and local mulching rice irrigation system, the effects of four kinds of irrigation methods on rice growth, yield and water use efficiency were compared and analyzed through scenario simulation. The main results are as follows: 1. the original CERES-Rice model does not involve the simulation of the warming effect of the film mulching, the application of the theory of heat transfer in the improved model and the simulation method of the film warming effect in the dry land crop production system to complete the simulation of the temperature increasing effect in the simulated rice mulching dry production system. After adjusting the parameters, the model has been established. The film warming model can better simulate the change law of soil temperature on the surface and section of film mulched rice field. The root mean square difference (RMSE) of the soil temperature simulated value and the measured value at 5 cm of the surface (RMSE), the relative mean square root difference (NRMSE) is lower than 1.8 C and 10% respectively, the correlation coefficient (R) is above (P0.01), although the simulation error of the underground 10,20 cm is slightly larger, too, The corresponding RMSE3.2 C, NRMSE15%, r0.65 (P0.01).2. original CERES-Rice model is difficult to accurately describe the effect of film warming effect and water stress on the growth and development of rice. In this paper, the related research results of some dryland crops are used for reference to the accumulated temperature and soil temperature, evaporation and soil in the original CERES-Rice model. The simulation results, such as soil water stress, were improved. After improvement, the simulation effect was greatly improved, which could effectively reflect the effect of environmental change (water, temperature) on the growth process of the film mulching rice and yield formation, and maintain the relative error (RE) within 15% of the phenological phase (booting, flowering, mature period) and yield simulation. The dynamic simulation of the area index is basically satisfied, making RMSE less than 1.54 m2m-2, NRMSE less than 27%, modeling efficiency (EF) more than 0.85. The simulation of dry weight of the top of the mulched rice also shows a good effect, RMSE and NRMSE are within 1490 kg ha-1,16%, EF above 0.95, and.3. based on the local mulching rice irrigation system, setting film mulching wetting and mulching film The improved CERES-Rice model was used to simulate the growth of rice under different irrigation systems (leaf area index, dry weight and yield) under different irrigation systems. The simulation results showed that the maximum yield of mulching and mulching was the highest when the water filling was sufficient to pursue high yield (10 493 kg HA-1), compared with film mulching early and film mulching, the rain raised by 3.1%, 4.8% respectively. When water was not enough to pursue the water use efficiency, the total water use efficiency of the mulching rain irrigation system was the highest (1.74 kg M-3). Compared with the film wetting, the film mulching drought and the film mulching drought, the total water utilization efficiency was improved by 45%, 30% and 18%., respectively, after the improvement. The CERES-Rice model can basically meet the requirements and can be used to simulate the growth and development of rice mulched dry rice. It provides a scientific basis for the rational formulation of the irrigation / fertilization system for rice mulching dry rice, the accurate assessment of the related ecological environment effects and the sustainable development of local agriculture.
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S511

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 王永石,徐蔚琦;于长征水稻旱种获高产[J];新农业;2001年05期

2 孙满柱,王俊茹,赵松竹;浅议水稻旱种技术[J];垦殖与稻作;2002年03期

3 季相金,芦纯德;水稻旱种技术[J];垦殖与稻作;2002年S1期

4 张蕴珉;怎样进行水稻旱种[J];中国农村科技;2003年03期

5 时美雪,何泉宝,时滨,管继中;水稻旱种水管技术[J];新农业;2005年06期

6 邹世杰;吴丽敏;吴利华;;水稻旱种技术[J];新农业;2006年07期

7 王军厚;孙炀;;水稻旱种保苗技术的探讨[J];农村实用科技信息;2007年03期

8 ;天津市1976年水稻旱种试验协作会召开[J];天津农业科学;1976年03期

9 李禾,喻景亮;水稻旱种的几个技术环节[J];新农业;1981年02期

10 刘忠良,孙长礼;水稻旱种也能高产[J];新农业;1982年03期

相关会议论文 前4条

1 高晶柱;孙红闯;周波;白铁强;;贵州农业发展战略水稻重要生产环节实施新技术建议[A];第十届沈阳科学学术年会论文集(农业科学与医药科学分册)[C];2013年

2 张洪熙;;水稻抗旱栽培与旱稻育种实践[A];2006年中国植物逆境生理生态与分子生物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年

3 刘芳;樊小林;李天安;汪强;;覆盖旱种水稻稻田土壤剖面硝态氮和铵态氮的动态变化[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年

4 林均和;孙红闯;周波;;贵州水稻机械作业与生态环保种植技术[A];第十五届中国科协年会第24分会场:贵州发展战略性新兴产业中的生态环境保护研讨会论文集[C];2013年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;水稻旱种水管节水栽培[N];云南科技报;2005年

2 李刚 记者 贾红路;我省今年水稻旱种将达600万亩[N];黑龙江日报;2013年

3 通讯员 李刚 记者 周妍;黑龙江水稻旱种面积将达600万亩[N];中国水利报;2013年

4 记者 杜君;种水稻像种小麦一样简单[N];河南日报;2014年

5 杨玉凤 李小玲 刘剑霞 胡枭;粮油作物 水稻旱种水管节水栽培[N];福建科技报;2006年

6 刘剑霞 胡枭;水稻旱种水管节水栽培[N];四川科技报;2006年

7 侬辛;水稻旱种节水灌溉技术[N];中国水利报;2003年

8 本报记者 韩贤普;彩色水稻的秘密[N];毕节日报;2011年

9 本报记者 杨春莲 通讯员 杨永期;点亮水稻旱种的科技之花[N];钦州日报;2010年

10 陈俊;柳江县水稻旱种成功[N];农民日报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 段素梅;水分调控及水氮联合对杂交中稻生理及产量等指标的影响[D];安徽农业大学;2015年

2 王士梅;籼型旱稻“绿旱1号”的耐旱机理研究[D];安徽农业大学;2013年

3 金欣欣;覆膜栽培对水稻耗水和节水特性的影响[D];中国农业大学;2016年

4 马雯雯;改进CERES-Rice模型模拟覆膜旱作水稻生长[D];中国农业大学;2016年

5 石英;半腐解秸秆覆盖下旱作水稻氮素营养调控研究[D];南京农业大学;2001年

6 柏彦超;不同水、氮条件对水稻生长及部分生理特征的影响[D];扬州大学;2008年

7 陈海生;水稻的遗传生理研究[D];中国农业科学院;2005年

8 汪强;旱作水稻节水及其产量效应机理的研究[D];华南农业大学;2004年

9 秦江涛;水稻不同栽培模式的节水效应、生产力特征及土壤微生物学性状研究[D];南京农业大学;2007年

10 武美燕;连续覆膜旱作稻田土壤肥力及水稻营养特性研究[D];浙江大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 夏扬;水稻生长对干旱胁迫的响应[D];南京农业大学;2008年

2 王娟娟;旱作水稻的水分和氮素利用特征[D];扬州大学;2003年

3 张玉良;水稻节水机械自动覆膜装置的试验研究[D];吉林农业大学;2012年

4 李庆江;水稻地表覆膜栽培体系中氮素营养特征研究[D];中国农业大学;2005年

5 柏彦超;不同水分条件下水稻的部分生理特征研究[D];扬州大学;2005年

6 黄新宇;不同地表覆盖旱作水稻的生长与水分利用效率的研究[D];南京农业大学;2004年

7 徐国伟;旱种水稻产量形成特性与生理基础的研究[D];扬州大学;2004年

8 程旺大;水稻节水高效栽培的生理生态效应及对产量与品质的影响[D];浙江大学;2001年

9 中奕;莆田市半干旱地耐旱水稻品种筛选与栽培技术研究[D];中国农业科学院;2011年

10 李荣;水分胁迫条件下水稻的部分营养与生理特征研究[D];扬州大学;2006年



本文编号:1954620

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/nykjbs/1954620.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户1d2f0***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com