本文關鍵詞：基于CERES模型的華北地區(qū)冬小麥—夏玉米周年土壤水分動態(tài)模擬及水利用特性分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：華北平原是我國重要的糧食生產(chǎn)基地,受全球氣候變暖以及水資源連年超負荷使用的影響,當?shù)厮Y源危機呈逐年加重的趨勢,水資源限制已經(jīng)成為制約當?shù)丶Z食生產(chǎn)最重要的生產(chǎn)要素。本研究以CERES模型為基礎,在模型應用驗證的基礎上,研究建立了基于大田實測數(shù)據(jù)與CERES-Wheat模型輸出結(jié)果的冬小麥土壤水分平衡模型(模式平衡模型),并應用CERES-Wheat模型和CERES-Maize模型對華北平原冬小麥-夏玉米輪作需水量進行了分析,以期為CERES模型生產(chǎn)應用及當?shù)囟←?夏玉米輪作體系水分的精確定量化管理提供技術支撐。研究結(jié)果如下： (1)對CERES-Wheat和CERES-Maize模型在華北平原冬小麥-夏玉米輪作體系中的應用進行了系統(tǒng)分析。經(jīng)過品種參數(shù)校正后的CERES-Wheat模型和CERES-Maize模型對冬小麥-夏玉米輪作體系生育期、產(chǎn)量、產(chǎn)量構成因素以及生物量的預測精度較高,對氮含量、蒸散量等指標的模擬效果精確度和穩(wěn)定性相對較差。要提高CERES-Wheat和CERES-Maize模型的系統(tǒng)性精度,單純靠調(diào)整品種參數(shù)很難實現(xiàn),需要在模型的品種水氮吸收特性、根系特性、模型機制上進一步校正。 (2)應用CERES-Wheat和CERES-Maize模型對0-200cm土體總水分含量及分層水分含量(每層20cm)的模擬效果進行了分析。結(jié)果表明,CERES-Wheat和CERES-Maize模型可以對土壤水分含量進行模擬,模型對0-120cm土層各層土壤水分含量模擬精度低于120-200cm土層各層的模擬精度,模型模擬精度還有待于進一步提高。 (3)研究提出了模型模擬的模式平衡法,并應用該方法建立了冬小麥土壤水分含量模式平衡模型。所建的模式平衡模型對20-120cm各土層所建回歸方程顯著,對0-20cm、120-200cm土層所建回歸方程不顯著。與CERES-Wheat模型模擬結(jié)果相比,模式平衡模型土壤水分含量模擬值與實測值之間的均方根誤差(RMSE)和相對均方根誤差(NRMSE)計算結(jié)果表明,在20-120cm土層范圍內(nèi)各土層土壤水分含量模擬的精確度更高,品種年際間穩(wěn)定性較高。說明模式平衡法可以對CERES-Wheat模型的20-120cm土層的水分含量預測精度進行改進提高。 (4)通過情景模擬分析,計算出了T0(不灌溉)、T1(拔節(jié)期灌水75mm)、T2(拔節(jié)期、揚花期各灌水75mm)、T3(起身期、孕穗期和揚花期各灌水75mm)四個水分處理下冬小麥季灌溉水和土壤水的需要量分別為189mm、264mm、298mm、319mm.雨養(yǎng)夏玉米季盈余水分量為57mm。冬小麥-夏玉米輪作(冬小麥季T0、T1、T2、T3四個水分處理,夏玉米季雨養(yǎng))周年作物灌溉水和土壤水需要量分別為132mm、207mm、241mm、262mm。在扣除土壤蒸發(fā)的情況下,冬小麥-夏玉米輪作周年作物灌溉水和土壤水需要量分別為0mm、14mm、48mm、70mm.
【關鍵詞】：CERES模型 冬小麥 夏玉米 土壤水分平衡 模式平衡法 需水量 吳橋地區(qū)
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S512.11;S513
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.1.1 華北平原水資源現(xiàn)狀10-11
• 1.1.2 研究目的與意義11
• 1.2 作物模型及其在農(nóng)田水資源分析與水分管理方面的應用研究進展11-17
• 1.2.1 作物生長模擬模型簡介11-13
• 1.2.2 CERES模型研究與應用現(xiàn)狀13-16
• 1.2.3 作物模型在華北平原水資源分析以及農(nóng)田水分管理方面的應用前景16-17
• 1.3 研究內(nèi)容和技術路線17-19
• 1.3.1 研究內(nèi)容17-18
• 1.3.2 技術路線18-19
• 第二章 材料與方法19-24
• 2.1 試驗數(shù)據(jù)來源及試驗區(qū)域概況19-22
• 2.1.1 試驗數(shù)據(jù)來源19
• 2.1.2 試驗地基本情況19
• 2.1.3 氣象數(shù)據(jù)19-22
• 2.2 2012-2014年大田試驗22
• 2.2.1 試驗設計22
• 2.2.2 測定項目與方法22
• 2.3 前期研究數(shù)據(jù)搜集22-24
• 2.3.1 試驗材料與試驗設計22-23
• 2.3.2 測定項目及方法23-24
• 第三章 CERES模型參數(shù)調(diào)整與驗證24-38
• 3.1 材料與方法24-26
• 3.1.1 試驗設計與管理24
• 3.1.2 CERES模型所需的輸入資料與模型輸出介紹24-25
• 3.1.3 模型參數(shù)簡介25
• 3.1.4 DSSAT模型實驗基礎數(shù)據(jù)庫的建立25-26
• 3.1.5 CERES-Wheat模型的品種參數(shù)修正方法26
• 3.2 結(jié)果與分析26-36
• 3.2.1 CERES模型對華北平原冬小麥-夏玉米模擬應用過程中品種參數(shù)的確定26-27
• 3.2.2 CERES模型對冬小麥-夏玉米主要生育時期、產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的模擬效果27-32
• 3.2.3 CERES模型對冬小麥-夏玉米生物量模擬值與實測值的對比分析32-34
• 3.2.4 不同灌溉條件下CERES-Wheat模型對氮含量的模擬效果34-35
• 3.2.5 CERES模型對冬小麥-夏玉米生長季蒸散量的模擬效果35-36
• 3.3 小結(jié)36-38
• 第四章 基于CERES模型的吳橋地區(qū)冬小麥-夏玉米土壤水分含量的模擬效果分析38-52
• 4.1 材料與方法38
• 4.2 結(jié)果與分析38-51
• 4.2.1 CERES-Wheat對冬小麥季土壤水分含量的模擬結(jié)果38-47
• 4.2.2 CERES-Maize對夏玉米季土壤水分含量的模擬結(jié)果47-51
• 4.3 小結(jié)51-52
• 第五章 基于CERES-Wheat模型的吳橋冬小麥土壤水分模式平衡模型的建立52-65
• 5.1 材料與方法52-53
• 5.1.1 試驗設計與管理52
• 5.1.2 模式平衡法52
• 5.1.3 建模思路52-53
• 5.1.4 建模方法53
• 5.2 結(jié)果與分析53-64
• 5.2.1 不同品種土壤水分含量模式平衡模型的建立53-57
• 5.2.2 土壤水分含量模式平衡模型模擬效果的驗證57-64
• 5.3 小結(jié)64-65
• 第六章 基于CERES模型的吳橋地區(qū)冬小麥-夏玉米輪作體系需水量分析65-78
• 6.1 研究方法65-66
• 6.2 結(jié)果與分析66-76
• 6.2.1 CERES-Wheat模型對冬小麥季的模擬結(jié)果66-71
• 6.2.2 CERES-Maize模型對夏玉米季的模擬結(jié)果71-74
• 6.2.3 吳橋地區(qū)冬小麥-夏玉米輪作灌溉水和土壤水需水量估算74-76
• 6.3 小結(jié)76-78
• 第七章 結(jié)論與討論78-83
• 7.1 結(jié)論78-79
• 7.2 討論79-83
• 7.2.1 CERES模型模擬效果的系統(tǒng)性與復雜性79
• 7.2.2 CERES模型參數(shù)優(yōu)化方案79-80
• 7.2.3 土壤水分含量模式平衡模型的建立與生產(chǎn)意義80
• 7.2.4 用CERES模型分析華北平原冬小麥-夏玉米輪作體系需水量的優(yōu)缺點80-82
• 7.2.5 CERES模型在華北平原冬小麥-夏玉米輪作體系研究前景82-83
• 參考文獻83-92
• 致謝92-93
• 個人簡介93

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于CERES模型的華北地區(qū)冬小麥—夏玉米周年土壤水分動態(tài)模擬及水利用特性分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：345218