發(fā)布時間：2018-05-30 08:27

  本文選題：覆膜旱作水稻 + 數(shù)值模擬　； 參考：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：傳統(tǒng)水稻多采用耗水量較大的淹水方式栽培,水資源緊缺的形勢促使節(jié)水稻作生產(chǎn)體系得到長足發(fā)展。覆膜旱作具有顯著的節(jié)水、增溫、防污和減排效應(yīng),是節(jié)水稻作生產(chǎn)體系的重要措施之一。CERES-Rice模型能較好地模擬傳統(tǒng)淹水水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量,采用CERES-Rice模型模擬覆膜旱作水稻生長需另外考慮覆膜的增溫效應(yīng)及根系層土壤水分分布的差異。本文借鑒部分旱地作物的相關(guān)研究結(jié)果,對原CERES-Rice模型中的積溫和土壤溫度、蒸發(fā)和土壤水分脅迫等模擬子模塊的計算過程進(jìn)行了改進(jìn),并進(jìn)一步通過2個水稻生長季的田間試驗(yàn)予以檢驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)于2013、2014年在湖北房縣進(jìn)行,共涉及淹水(對照)、覆膜濕潤栽培和覆膜早作共3個水分處理,采用原模型和改進(jìn)模型分別對2個生長季、2個覆膜處理的物候期、葉面積指數(shù)與地上部干重的變化過程及產(chǎn)量進(jìn)行了模擬�；诟倪M(jìn)CERES-Rice模型及當(dāng)?shù)馗材に竟喔戎贫?通過情景模擬,比較分析了覆膜濕潤、覆膜輕旱、覆膜旱作和覆膜雨養(yǎng)四種灌溉方式對水稻生長、產(chǎn)量和水分利用效率的影響。主要結(jié)果如下：1.原CERES-Rice模型未涉及覆膜增溫效應(yīng)模擬,改進(jìn)模型中應(yīng)用熱量傳輸理論及目前旱地作物生產(chǎn)系統(tǒng)中采用的覆膜增溫效應(yīng)模擬方法,來完成對模擬水稻覆膜旱作生產(chǎn)體系中增溫效應(yīng)的模擬。經(jīng)過參數(shù)調(diào)校后,所建立的覆膜增溫模型可較好地模擬覆膜稻田地表和剖面上土壤溫度的變化規(guī)律,地表5 cm處土壤溫度模擬值與實(shí)測值的均方根差(RMSE)、相對均方根差(NRMSE)分別低于1.8℃和10%,相關(guān)系數(shù)(r)在0.89以上(P0.01)；盡管地下10、20 cm處的模擬誤差稍大,也基本可滿足要求,相應(yīng)的RMSE3.2℃, NRMSE15%,r0.65 (P0.01)。2.原CERES-Rice模型難以準(zhǔn)確刻畫覆膜增溫效應(yīng)及早作水分脅迫等條件對水稻生長發(fā)育的影響,本文借鑒部分旱地作物的相關(guān)研究成果,對原CERES-Rice模型中的積溫和土壤溫度、蒸發(fā)和土壤水分脅迫等模擬計算過程進(jìn)行了改進(jìn)。經(jīng)改進(jìn)后,模擬效果大大改善,可有效反映環(huán)境變化(水分、溫度)對覆膜水稻生育進(jìn)程的影響和產(chǎn)量形成,維持物候期(孕穗期、開花期、成熟期)與產(chǎn)量模擬的相對誤差(RE)在15%以內(nèi)；對覆膜水稻葉面積指數(shù)的動態(tài)模擬基本滿足要求,使RMSE ≤ 1.54 m2m-2、NRMSE≤27%、建模效率(EF)≥0.85；對覆膜水稻地上部干重的模擬也呈現(xiàn)出較好的效果,RMSE和NRMSE分別在1490 kg ha-1、16%之內(nèi),EF在0.95之上。3.基于當(dāng)?shù)馗材に竟喔戎贫?設(shè)置覆膜濕潤、覆膜輕旱、覆膜旱作和覆膜雨養(yǎng)灌溉方式,采用改進(jìn)后的CERES-Rice模型對覆膜不同灌溉制度下的水稻生長(葉面積指數(shù)、地上部干重和產(chǎn)量)進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明：當(dāng)水分充足以追求高產(chǎn)為目標(biāo)時,覆膜濕潤和覆膜輕旱灌溉制度產(chǎn)量最高(10493 kg ha-1),相比覆膜早作和覆膜雨養(yǎng)分別提高了3.1%、4.8%;當(dāng)水分不足以追求水分利用效率為目標(biāo)時,覆膜雨養(yǎng)灌溉制度的總水分利用效率最高(1.74 kg m-3),與覆膜濕潤、覆膜輕旱和覆膜旱作相比,分別提高了45%、30%和18%�？傮w而言,經(jīng)改進(jìn)后的CERES-Rice模型可基本滿足要求,較好地用于模擬覆膜旱作水稻的生長發(fā)育規(guī)律,為覆膜旱作水稻灌溉/施肥制度的合理制定、相關(guān)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)的準(zhǔn)確評估以及當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。
[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.
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S511

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王永石,徐蔚琦;于長征水稻旱種獲高產(chǎn)[J];新農(nóng)業(yè);2001年05期

2 孫滿柱,王俊茹,趙松竹;淺議水稻旱種技術(shù)[J];墾殖與稻作;2002年03期

3 季相金,蘆純德;水稻旱種技術(shù)[J];墾殖與稻作;2002年S1期

4 張?zhí)N珉;怎樣進(jìn)行水稻旱種[J];中國農(nóng)村科技;2003年03期

5 時美雪,何泉寶,時濱,管繼中;水稻旱種水管技術(shù)[J];新農(nóng)業(yè);2005年06期

6 鄒世杰;吳麗敏;吳利華;;水稻旱種技術(shù)[J];新農(nóng)業(yè);2006年07期

7 王軍厚;孫煬;;水稻旱種保苗技術(shù)的探討[J];農(nóng)村實(shí)用科技信息;2007年03期

8 ;天津市1976年水稻旱種試驗(yàn)協(xié)作會召開[J];天津農(nóng)業(yè)科學(xué);1976年03期

9 李禾,喻景亮;水稻旱種的幾個技術(shù)環(huán)節(jié)[J];新農(nóng)業(yè);1981年02期

10 劉忠良,孫長禮;水稻旱種也能高產(chǎn)[J];新農(nóng)業(yè);1982年03期

相關(guān)會議論文 前4條

1 高晶柱;孫紅闖;周波;白鐵強(qiáng);;貴州農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略水稻重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)施新技術(shù)建議[A];第十屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集（農(nóng)業(yè)科學(xué)與醫(yī)藥科學(xué)分冊）[C];2013年

2 張洪熙;;水稻抗旱栽培與旱稻育種實(shí)踐[A];2006年中國植物逆境生理生態(tài)與分子生物學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文摘要匯編[C];2006年

3 劉芳;樊小林;李天安;汪強(qiáng);;覆蓋旱種水稻稻田土壤剖面硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的動態(tài)變化[A];第九屆中國青年土壤科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會暨第四屆中國青年植物營養(yǎng)與肥料科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2004年

4 林均和;孫紅闖;周波;;貴州水稻機(jī)械作業(yè)與生態(tài)環(huán)保種植技術(shù)[A];第十五屆中國科協(xié)年會第24分會場：貴州發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)研討會論文集[C];2013年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 ;水稻旱種水管節(jié)水栽培[N];云南科技報;2005年

2 李剛 記者 賈紅路;我省今年水稻旱種將達(dá)600萬畝[N];黑龍江日報;2013年

3 通訊員 李剛 記者 周妍;黑龍江水稻旱種面積將達(dá)600萬畝[N];中國水利報;2013年

4 記者 杜君;種水稻像種小麥一樣簡單[N];河南日報;2014年

5 楊玉鳳 李小玲 劉劍霞 胡梟;糧油作物 水稻旱種水管節(jié)水栽培[N];福建科技報;2006年

6 劉劍霞 胡梟;水稻旱種水管節(jié)水栽培[N];四川科技報;2006年

7 儂辛;水稻旱種節(jié)水灌溉技術(shù)[N];中國水利報;2003年

8 本報記者 韓賢普;彩色水稻的秘密[N];畢節(jié)日報;2011年

9 本報記者 楊春蓮　通訊員 楊永期;點(diǎn)亮水稻旱種的科技之花[N];欽州日報;2010年

10 陳俊;柳江縣水稻旱種成功[N];農(nóng)民日報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 段素梅;水分調(diào)控及水氮聯(lián)合對雜交中稻生理及產(chǎn)量等指標(biāo)的影響[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 王士梅;秈型旱稻“綠旱1號”的耐旱機(jī)理研究[D];安徽農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

3 金欣欣;覆膜栽培對水稻耗水和節(jié)水特性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

4 馬雯雯;改進(jìn)CERES-Rice模型模擬覆膜旱作水稻生長[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

5 石英;半腐解秸稈覆蓋下旱作水稻氮素營養(yǎng)調(diào)控研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2001年

6 柏彥超;不同水、氮條件對水稻生長及部分生理特征的影響[D];揚(yáng)州大學(xué);2008年

7 陳海生;水稻的遺傳生理研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2005年

8 汪強(qiáng);旱作水稻節(jié)水及其產(chǎn)量效應(yīng)機(jī)理的研究[D];華南農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

9 秦江濤;水稻不同栽培模式的節(jié)水效應(yīng)、生產(chǎn)力特征及土壤微生物學(xué)性狀研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

10 武美燕;連續(xù)覆膜旱作稻田土壤肥力及水稻營養(yǎng)特性研究[D];浙江大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 夏揚(yáng);水稻生長對干旱脅迫的響應(yīng)[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

2 王娟娟;旱作水稻的水分和氮素利用特征[D];揚(yáng)州大學(xué);2003年

3 張玉良;水稻節(jié)水機(jī)械自動覆膜裝置的試驗(yàn)研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

4 李慶江;水稻地表覆膜栽培體系中氮素營養(yǎng)特征研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

5 柏彥超;不同水分條件下水稻的部分生理特征研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2005年

6 黃新宇;不同地表覆蓋旱作水稻的生長與水分利用效率的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

7 徐國偉;旱種水稻產(chǎn)量形成特性與生理基礎(chǔ)的研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2004年

8 程旺大;水稻節(jié)水高效栽培的生理生態(tài)效應(yīng)及對產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[D];浙江大學(xué);2001年

9 中奕;莆田市半干旱地耐旱水稻品種篩選與栽培技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

10 李榮;水分脅迫條件下水稻的部分營養(yǎng)與生理特征研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2006年

，

本文編號：1954620