基于AquaCrop模型的河套灌区向日葵灌溉制度研究

摘要

本文针对河套灌区向日葵灌溉用水现状需进一步完善的问题，采用FAO推荐的AquaCrop模型对河套灌区向日葵进行水分利用情况、冠层覆盖度、产量及生物量进行模拟，以求研究出适用于当地的向日葵灌溉制度，为当地及下游用水缓解压力。该模型在国外及国内干旱半干旱地区都有应用，但模型精度大小不一，且在河套灌区向日葵方面的应用较少。试验采用2015年的收集数据对模型进行率定，2016年试验数据进行模型验证，以期得到模型在该地区适用性情况。
　　其主要研究成果如下:
　　(1)通过2015年和2016年田间试验基础数据分析发现，向日葵生育期内土壤含水量呈逐渐递减趋势，并在现蕾至开花阶段下降最为明显;两年叶面积指数和株高变化趋势一致，且二者在播种至现蕾生长发育最快;2015年由于秋浇和播前洗盐水的灌溉的影响，各处理产量差异不显著，2016年减少洗盐水各处理产量和灌溉水分生产率出现差异，在播种至现蕾干旱、现蕾至开花灌水产量最大且灌溉水利用效率较高，较传统灌溉增产4.85％。
　　(2)通过两年的试验数据对AquaCrop模型率定和验证发现，冠层覆盖度、土壤含水量模拟值和实测值较为吻合;决定系数R2分别达到0.86、0.63以上，均方根误差RMSE在4.02～18.19％、1.37～2.67(m3·m-3)，模型效率系数在0.67、0.56以上;产量和生物量相对误差在0.11～13.39％、0.41～21.05％之间。
　　(3)考虑试验区地下水位埋深较浅情况下，利用参数化的AquaCrop模型模拟了地下水位大于2.5m和小于2.5m的情况发现，在两种情形下，现蕾前对作物进行适当蹲苗处理都有利于作物生长;地下水位小于2.5m产量相对较高;模拟的现状灌水水分利用率均不高;在现蕾至开花或开花至灌浆期间灌水农户收益最高，更加有利于节水增收。
　　(4)综合田间试验数据和AquaCrop模型模拟的情况认为，现状年情况下，河套灌区向日葵关键灌水期为现蕾至开花期，全生育期灌两次水能节水增产，即播种前洗盐水灌60mm，现蕾至开花灌50mm，灌溉定额为110mm;采用推荐的灌溉制度，较2016年现状灌溉制度减少了近180mm灌溉水量，产量提高了7％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的与意义

1．2．1 灌溉制度研究现状

1．2．2 农作物模型研究现状

1．3 AquaCrop模型国内外研究现状

1．4 拟解决的关键问题、技术路线和创新点

1．4．1 拟解决的关键问题

1．4．2 技术路线

1．4．3 创新点

2．1 试验区概况

2．2 试验设计及布置方案

2．3 试验材料与实施

2．4 试验观测项目与方法

2．5 试验区气象资料情况

3．1 引言

3．2 试验材料与方法

3．2．1 试验区概况

3．2．2 试验设计

3．2．3 试验观测指标

3．2．4 试验观测项目与方法

3．3 结果与分析

3．3．1 土壤含水量分析

3．3．2 不同灌溉制度株高影响分析

3．3．3 不同灌溉制度叶面积指数影响分析

3．3．4 不同灌溉制度地上生物量影响分析

3．3．5 不同灌溉制度产量和灌溉水利用效率影响分析

3．3．6 向日葵全生育期需水量分析

3．4 本章小结

4．1 模型简介

4．1．1 模型基本原理

4．1．2 模型主要功能

4．1．3 模型参数输入

4．1．4 模型参数输出

4．1．5 模型参数有效性评价指标

4．2 AquaCrop模型参数敏感性分析及确定

4．2．1 AquaCrop模型作物参数敏感性分析

4．2．2 AquaCrop模型土壤参数敏感性分析

4．2．3 AquaCrop模型参数确定

4．3 AquaCrop模型参数率定

4．3．1 向日葵冠层生长模拟结果分析

4．3．2 向日葵土壤含水量模拟结果分析

4．3．3 向日葵生产力模拟结果分析

4．4 AquaCrop模型参数验证

4．4．1 向日葵冠层覆盖度生长模拟结果分析

4．4．2 向日葵土壤含水量动态变化过程模拟结果分析

4．4．3 向日葵生产力模拟结果验证

4．5 本章小结

第五章 AquaCrop模型应用

5．1 模拟情景设计

5．2 地下水位大于2．5m情景

5．3 地下水位小于2．5m情景

5．4 两年情景收益分析

5．5 本章小结

第六章 结论与讨论

6．1 主要结论

6．2 不足与展望

参考文献

致谢

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