北方冬小麦水分利用及其应对气候变化的灌溉模式研究
发布时间：2021-06-30 13:38
水资源短缺使得亏缺灌溉逐渐成为主要的灌溉模式。探究不同水分供应条件对作物水分利用过程,特别是根系吸水的影响至关重要。然而由于取样困难等原因,有关水分胁迫及复水后,根系吸水的变化规律尚不明确。随着未来气候的变化,作物生长的水、热、光等环境条件发生了改变。量化这些因素对区域农业生产的影响,并通过调整栽培策略减少气候变化的不利作用,对于保障粮食安全和水资源高效利用十分关键。本研究以蒸渗仪实测的蒸发蒸腾量（evapotranspiration,ET）为标准,在冬小麦不同生长阶段,设置了无胁迫（100%ET）、中度胁迫（80%ET）和重度胁迫（60%ET）3种灌溉水平的田间试验。在此基础上,首先分析了农业水文模型SWAP（soil-water-atmosphere-plant）参数的敏感性,探究了其参数估计的顺序和方向;然后利用率定好的模型,在田间尺度上模拟了冬小麦根系吸水以及农田水分消耗途径,研究了SPAC（soil-plant-atmosphere continuum）系统中土壤水分被吸收及转化为蒸发蒸腾的过程;其次通过SWAP模型与参数自动优化程序PEST（parameter estima...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SWAP模拟域及传输过程(Kroesetal.,2017)
第二章材料与方法21第二章材料与方法2.1试验区域概况田间小区试验于2012年10月至2014年6月在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院（108°04′E，34°17′N，海拔521m）进行。试验区域地处陕西省关中平原（图2-1），属半干旱气候，多年平均气温为12.5°C，多年平均降水量和潜在蒸发量分别为609mm和1500mm。当地主要土壤为粉砂粘壤土，1m土层的平均田间持水量为0.32cm3cm-3，平均容重为1.39gcm-3（表2-1）。地下水埋深50m以下，可以忽略其补给。每个试验小区面积为6.6m2（长3.0m，宽2.2m，深3.0m），底部放置有过滤层以保证自由排水。各小区之间使用混凝土墙隔开（厚度25cm），以避免侧向渗漏。在试验小区上方安装有电动式移动遮雨棚（长48m，宽10m，高4m），可以避免降水对试验的影响。遮雨棚由透明塑料制成，减少了使用期间对作物遮蔽的影响（图2-2）。图2-1陕西关中地区地理位置示意图Fig.2-1.LocationofGuanzhonginShaanxiProvince.
西北农林科技大学博士学位论文22表2-1试验区主要土壤（粉砂粘壤土）特性（陕西，杨凌）Table2-1PropertiesofthesoilattheexperimentalareainYangling,ShaanxiProvince,China.土壤特性Soilproperties土层深度Soildepths（cm）0～2323～3535～9595～196196～250砂粒Sand（%）26.7124.9822.1121.3230.64粉砂粒Silt（%）50.8552.7854.7548.6047.55粘粒Clay（%）22.1022.1020.9030.1021.60容重Bulkdensity（gcm-3）1.321.401.411.361.32田间持水量Fieldcapacity（cm3cm-3）0.340.320.310.360.36图2-2试验小区布置Fig.2-2.Thelayoutoftheplots.图2-3大型称重式蒸渗仪Fig.2-3.Weighinglysimeter.2.2试验设计本试验选用的冬小麦品种为陕西省广泛种植的“小偃22”，其播种量为357万株hm-2。各处理在播种时施用24.4tkm-2的N（所使用的N肥为尿素）和27.0tkm-2的P2O5。研究中将冬小麦的生长过程划分为四个阶段：出苗～拔节期，拔节～抽穗期，抽穗～灌浆期，灌浆～成熟期（表2-2）。本研究以蒸渗仪观测的充分灌溉处理（W1为2012～2013生长季，T1为2013～2014生长季）的实际蒸发蒸腾（evapotranspiration，ET）为基础（图2-3），在冬小麦的不同生长阶段设置三个灌溉水平：无水分亏缺（100%ET），中度水分亏缺（80%ET）和重度水分亏缺（60%ET）。试验采用4因素3水平的部分正交设计，共有9个处理，进行3次重复（表2-3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MRI-CGCM3模式和遗传编程人工智能算法的逐日参考作物腾发量预报方法[J]. 姚顺秋,闫晓惠. 水利规划与设计. 2020(09)
[2]作物生长模型（CropGrow）研究进展[J]. 朱艳,汤亮,刘蕾蕾,刘兵,张小虎,邱小雷,田永超,曹卫星. 中国农业科学. 2020(16)
[3]作物生长模型的应用研究进展[J]. 孙扬越,申双和. 中国农业气象. 2019(07)
[4]基于APSIM模型旱地小麦叶面积指数相关参数的优化[J]. 聂志刚,李广,王钧,马维伟,雒翠萍,董莉霞,逯玉兰. 中国农业科学. 2019(12)
[5]气候变化情景下广西参考作物腾发量估算及时空分布[J]. 白凯华,张帅普,代俊峰,甘磊,陈晓冰,罗玉峰. 水电能源科学. 2019(01)
[6]基于通径分析法的漳河灌区参考作物蒸发蒸腾量变化成因研究[J]. 李家明,何军,贺胜男,叶磊,高明利. 安徽农业科学. 2018(27)
[7]黄淮海地区麦玉周年土壤肥力与玉米产量相关和通径分析[J]. 李春喜,韩蕊,邵云,马建辉,冯荣成,李昊烊. 玉米科学. 2019(03)
[8]基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数[J]. 李爽,赵相杰,谢云,翟俊瑞,刘刚,高晓飞,李晶,高燕. 地理科学. 2018(07)
[9]基于WCSODS的小麦旱涝灾损区域化监测与精细化评估[J]. 葛道阔,曹宏鑫,杨余旺,马晓群,张文宇,张伟欣. 江苏农业学报. 2017(05)
[10]几种常见作物模型的研究进展及其参数优化[J]. 周彤,刘涛,武威,陈雯,陈晨,李瑞,姚照胜,孙成明. 上海农业学报. 2017(04)
博士论文
[1]作物模型参数敏感性和不确定性分析方法研究[D]. 谭君位.武汉大学 2017
[2]关中地区冬小麦水分产量效应及气候变化条件下产量响应模拟研究[D]. 郑珍.西北农林科技大学 2016
[3]不同水分供应条件下夏玉米农田SPAC系统水热传输模拟[D]. 虞连玉.西北农林科技大学 2016
[4]基于遥感与作物生长模型的冬小麦生长模拟研究[D]. 郭建茂.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]基于LAI的吉林春玉米作物模型与遥感的同化及灌溉模拟[D]. 张阳.南京信息工程大学 2018
[2]基于PEST的土壤水力参数数值反演研究[D]. 孙颖.中国地质大学(北京) 2017
[3]基于遥感数据修正WOFOST模型的江苏省冬小麦生长模拟研究[D]. 徐胜男.南京信息工程大学 2016
本文编号：3257845
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：145 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SWAP模拟域及传输过程(Kroesetal.,2017)
第二章材料与方法21第二章材料与方法2.1试验区域概况田间小区试验于2012年10月至2014年6月在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院（108°04′E，34°17′N，海拔521m）进行。试验区域地处陕西省关中平原（图2-1），属半干旱气候，多年平均气温为12.5°C，多年平均降水量和潜在蒸发量分别为609mm和1500mm。当地主要土壤为粉砂粘壤土，1m土层的平均田间持水量为0.32cm3cm-3，平均容重为1.39gcm-3（表2-1）。地下水埋深50m以下，可以忽略其补给。每个试验小区面积为6.6m2（长3.0m，宽2.2m，深3.0m），底部放置有过滤层以保证自由排水。各小区之间使用混凝土墙隔开（厚度25cm），以避免侧向渗漏。在试验小区上方安装有电动式移动遮雨棚（长48m，宽10m，高4m），可以避免降水对试验的影响。遮雨棚由透明塑料制成，减少了使用期间对作物遮蔽的影响（图2-2）。图2-1陕西关中地区地理位置示意图Fig.2-1.LocationofGuanzhonginShaanxiProvince.
西北农林科技大学博士学位论文22表2-1试验区主要土壤（粉砂粘壤土）特性（陕西，杨凌）Table2-1PropertiesofthesoilattheexperimentalareainYangling,ShaanxiProvince,China.土壤特性Soilproperties土层深度Soildepths（cm）0～2323～3535～9595～196196～250砂粒Sand（%）26.7124.9822.1121.3230.64粉砂粒Silt（%）50.8552.7854.7548.6047.55粘粒Clay（%）22.1022.1020.9030.1021.60容重Bulkdensity（gcm-3）1.321.401.411.361.32田间持水量Fieldcapacity（cm3cm-3）0.340.320.310.360.36图2-2试验小区布置Fig.2-2.Thelayoutoftheplots.图2-3大型称重式蒸渗仪Fig.2-3.Weighinglysimeter.2.2试验设计本试验选用的冬小麦品种为陕西省广泛种植的“小偃22”，其播种量为357万株hm-2。各处理在播种时施用24.4tkm-2的N（所使用的N肥为尿素）和27.0tkm-2的P2O5。研究中将冬小麦的生长过程划分为四个阶段：出苗～拔节期，拔节～抽穗期，抽穗～灌浆期，灌浆～成熟期（表2-2）。本研究以蒸渗仪观测的充分灌溉处理（W1为2012～2013生长季，T1为2013～2014生长季）的实际蒸发蒸腾（evapotranspiration，ET）为基础（图2-3），在冬小麦的不同生长阶段设置三个灌溉水平：无水分亏缺（100%ET），中度水分亏缺（80%ET）和重度水分亏缺（60%ET）。试验采用4因素3水平的部分正交设计，共有9个处理，进行3次重复（表2-3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MRI-CGCM3模式和遗传编程人工智能算法的逐日参考作物腾发量预报方法[J]. 姚顺秋,闫晓惠. 水利规划与设计. 2020(09)
[2]作物生长模型（CropGrow）研究进展[J]. 朱艳,汤亮,刘蕾蕾,刘兵,张小虎,邱小雷,田永超,曹卫星. 中国农业科学. 2020(16)
[3]作物生长模型的应用研究进展[J]. 孙扬越,申双和. 中国农业气象. 2019(07)
[4]基于APSIM模型旱地小麦叶面积指数相关参数的优化[J]. 聂志刚,李广,王钧,马维伟,雒翠萍,董莉霞,逯玉兰. 中国农业科学. 2019(12)
[5]气候变化情景下广西参考作物腾发量估算及时空分布[J]. 白凯华,张帅普,代俊峰,甘磊,陈晓冰,罗玉峰. 水电能源科学. 2019(01)
[6]基于通径分析法的漳河灌区参考作物蒸发蒸腾量变化成因研究[J]. 李家明,何军,贺胜男,叶磊,高明利. 安徽农业科学. 2018(27)
[7]黄淮海地区麦玉周年土壤肥力与玉米产量相关和通径分析[J]. 李春喜,韩蕊,邵云,马建辉,冯荣成,李昊烊. 玉米科学. 2019(03)
[8]基于土壤理化性质估计土壤水分特征曲线Van Genuchten模型参数[J]. 李爽,赵相杰,谢云,翟俊瑞,刘刚,高晓飞,李晶,高燕. 地理科学. 2018(07)
[9]基于WCSODS的小麦旱涝灾损区域化监测与精细化评估[J]. 葛道阔,曹宏鑫,杨余旺,马晓群,张文宇,张伟欣. 江苏农业学报. 2017(05)
[10]几种常见作物模型的研究进展及其参数优化[J]. 周彤,刘涛,武威,陈雯,陈晨,李瑞,姚照胜,孙成明. 上海农业学报. 2017(04)
博士论文
[1]作物模型参数敏感性和不确定性分析方法研究[D]. 谭君位.武汉大学 2017
[2]关中地区冬小麦水分产量效应及气候变化条件下产量响应模拟研究[D]. 郑珍.西北农林科技大学 2016
[3]不同水分供应条件下夏玉米农田SPAC系统水热传输模拟[D]. 虞连玉.西北农林科技大学 2016
[4]基于遥感与作物生长模型的冬小麦生长模拟研究[D]. 郭建茂.南京信息工程大学 2007
硕士论文
[1]基于LAI的吉林春玉米作物模型与遥感的同化及灌溉模拟[D]. 张阳.南京信息工程大学 2018
[2]基于PEST的土壤水力参数数值反演研究[D]. 孙颖.中国地质大学(北京) 2017
[3]基于遥感数据修正WOFOST模型的江苏省冬小麦生长模拟研究[D]. 徐胜男.南京信息工程大学 2016
本文编号：3257845
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