本文關(guān)鍵詞：內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水文過程模擬與作物水分生產(chǎn)率評估，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：干旱缺水及土壤次生鹽漬化問題是影響我國干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。制定科學(xué)合理的灌排措施是調(diào)控灌區(qū)土壤水鹽狀況、保障作物正常生長的重要手段。應(yīng)用農(nóng)業(yè)水文過程模型評估不同人類活動及氣候變化對灌區(qū)土壤水鹽動態(tài)和作物生長的影響,對于制定節(jié)水高效、生態(tài)安全的水資源管理措施具有重要意義。本文以內(nèi)蒙古河套灌區(qū)解放閘灌域為背景,構(gòu)建了可模擬農(nóng)田土壤水鹽運移和作物生長過程的耦合模型。進一步結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)和遙感(RS)技術(shù),構(gòu)建了可模擬灌區(qū)尺度土壤水鹽和作物生長的分布式農(nóng)業(yè)水文模型。利用試驗監(jiān)測和收集資料,對所建模型進行了系統(tǒng)地率定和驗證,并應(yīng)用模型分析了現(xiàn)狀灌溉條件及未來節(jié)水情景下灌區(qū)農(nóng)田水文和作物生長過程。主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下： (1)于2012年和2013年在研究區(qū)布置40個定位監(jiān)測點,定期監(jiān)測其土壤水鹽和作物生長狀況。結(jié)合監(jiān)測資料和當(dāng)?shù)毓嗨�、地下水埋深等長系列統(tǒng)計資料分析了實施節(jié)水工程以來研究區(qū)農(nóng)田水鹽環(huán)境和作物產(chǎn)量的變化。結(jié)果表明,現(xiàn)狀節(jié)水強度下,研究區(qū)土壤水鹽和作物產(chǎn)量基本保持不變；同時研究區(qū)存在井灌區(qū)地下水位逐步下降和部分渠灌區(qū)地下水埋深過淺的問題。 (2)根據(jù)河套灌區(qū)地下水淺埋深的特點,在HYDRUS-1D模型的基礎(chǔ)上,耦合了可模擬作物生長的EPIC作物生長模塊,并借鑒雙作物系數(shù)法對HYDRUS-1D的土壤蒸發(fā)模塊進行修正,構(gòu)建了可模擬農(nóng)田尺度土壤水鹽運移和作物生長的耦合模型。采用2012年和2013年典型農(nóng)作物(小麥、玉米、葵花)田塊的監(jiān)測資料對模型進行了詳細的率定和驗證。結(jié)果表明,模型能較好的模擬地下水淺埋深干旱灌區(qū)典型農(nóng)田的土壤水鹽運移和作物生長過程。 (3)結(jié)合GIS技術(shù),在考慮研究區(qū)氣象、土壤、灌溉、種植結(jié)構(gòu)和地下水狀況等多種因素空間差異的基礎(chǔ)上,采用分布式模擬的方式將農(nóng)田尺度模型拓展至區(qū)域尺度,構(gòu)建了區(qū)域尺度的分布式農(nóng)業(yè)水文模型。采用監(jiān)測資料對模型進行了率定和驗證。應(yīng)用該模型評估了研究區(qū)現(xiàn)狀灌溉條件下土壤水鹽、灌溉效率和作物水分生產(chǎn)率狀況。結(jié)果表明,現(xiàn)狀灌溉條件下研究區(qū)土壤水分基本滿足作物生長需求,部分地區(qū)地下水埋深過淺(不足1.0m)對作物生長造成不利影響,土壤鹽分過高是限制研究區(qū)作物生長的主要因子；現(xiàn)狀條件下,研究區(qū)平均灌溉效率為0.7左右,小麥、玉米、葵花的水分生產(chǎn)率(WPET)約為1.19、2.17和0.59kg m-3；土壤無效耗水過大(約占作物騰發(fā)量的40%)是影響作物水分生產(chǎn)率提高的重要因素。 (4)應(yīng)用構(gòu)建的農(nóng)田水文模型評估了研究區(qū)典型農(nóng)田(土壤質(zhì)地、鹽漬化程度、作物種類)對灌水和地下水埋深的響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明,研究區(qū)地下水埋深控制在1.5m左右時對作物生長最為有利：現(xiàn)狀條件下小麥的灌水量明顯偏大。區(qū)域節(jié)水情景分析表明,當(dāng)?shù)叵滤裆罘謩e控制在1.5m和2.5m時,在保持灌區(qū)糧食產(chǎn)量穩(wěn)定情況下,灌水量可分別削減28%和17%。 (5)基于農(nóng)田水文模型分析了歷史(1960-2013年)和未來變氣候情景下研究區(qū)的糧食生產(chǎn)狀況。歷史模擬結(jié)果表明,無水鹽脅迫條件下小麥、玉米、葵花的潛在產(chǎn)量均有一定的上升趨勢。未來變化氣候情景(以2013年為基礎(chǔ))分析表明,降雨增加20%對研究區(qū)作物產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率無顯著影響：作物產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率與太陽輻射呈正相關(guān)關(guān)系；溫度升高2℃,玉米、小麥水分生產(chǎn)率分別下降6.1%和8.2%,而葵花水分生產(chǎn)率提高3.4%。
【關(guān)鍵詞】：區(qū)域尺度 土壤水鹽運移 作物生產(chǎn) 節(jié)水灌溉 氣候變化
【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】：2015
【分類號】：S274
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 插圖目錄10-12
• 附表清單12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 研究背景與意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究進展14-19
• 1.3 研究內(nèi)容和方法19-22
• 第二章 河套灌區(qū)農(nóng)業(yè)水文要素監(jiān)測與分析22-34
• 2.1 研究區(qū)簡介22-23
• 2.2 試驗布置與資料收集23-24
• 2.3 區(qū)域農(nóng)田水文要素的時空變化規(guī)律24-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 農(nóng)田土壤水鹽動態(tài)與作物生長過程模擬34-58
• 3.1 模型構(gòu)建34-41
• 3.2 模型率定與驗證41-45
• 3.3 結(jié)果分析與討論45-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第四章 基于分布式農(nóng)業(yè)水文模型的灌區(qū)水分生產(chǎn)率評估58-77
• 4.1 分布式模型構(gòu)建58-61
• 4.2 模型率定和驗證61-63
• 4.3 結(jié)果分析與討論63-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 第五章 作物產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率對節(jié)水灌溉和氣候變化的響應(yīng)模擬77-94
• 5.1 不同土壤和作物組合下作物產(chǎn)量對節(jié)水灌溉的響應(yīng)分析77-89
• 5.2 區(qū)域節(jié)水潛力評估89-90
• 5.3 作物水分生產(chǎn)率對氣候變化的響應(yīng)規(guī)律90-93
• 5.4 本章小結(jié)93-94
• 第六章 結(jié)論與展望94-96
• 6.1 結(jié)論94-95
• 6.2 論文主要創(chuàng)新點95
• 6.3 研究不足與展望95-96
• 參考文獻96-103
• 致謝103-104
• 作者簡介104

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：318143