SPAC理论及其在川中丘陵区节水农业中的应用研究

摘要

水资源短缺已经成为21世纪全球经济、社会发展的主要影响因素,作为用水部门大户的农业,占总用水量的70﹪,如何节水,发展节水型农业,已成为世界各国发展农业的主攻方向.SPAC理论(土壤-植物-大气连续体,Soil-Plant-Atmosphere Continuum,简称SPAC)就是把植物和它生长的环境看成一个系统,来研究水分在这个连续体系统中的运移规律,从而达到植物节水的目的.SPAC理论自上个世纪60年代提出以来,无论在理论和应用上都得到了迅速的发展.目前SPAC理论在中国西北干旱地区应用的较多,主要侧重土壤-植物-大气整个连续体水分运移规律的研究.对这连续体的各个组成部分中的水分变化规律没有进行过较为系统的探索性研究.该文主要针对南方(川中)丘陵区近年来易发生季节性干旱的特点,应用SPAC理论,对土壤、植物、大气中的水分变化规律进行了较为系统的探索,为川中丘陵区节水农业实行取得了以下具有创新意义的研究成果.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1选题背景

1.2 SPAC理论的国内外研究进展

1.2.1关于SPAC水分运移力能关系的研究

1.2.2关于作物蒸发蒸腾计算方法的研究

1.3研究的主要内容及技术路线

1.3.1主要内容

1.3.2技术路线

1.3.3田间试验观测方法

1.4试验点的自然概况

1.4.1自然概况

1.4.2气候概况

1.4.3农业气候资源

1.4.4光能资源

参考文献

第2章川中丘陵区土壤—植物—大气连续体中的水分传输

摘要

2.1土壤—植物—大气连续体的基本概念

2.2 SPAC中的水势分布及与气象因子的关系

2.2.1 SPAC中的水势分布

2.2.2水势与气象因子的关系

2.3作物叶水势的预报模型

2.3.1偏最小二乘回归方法概述

2.3.2偏最小二乘回归分析的原理

2.3.3交叉有效性分析

2.3.4作物叶水势预报的偏最小二乘回归模型

2.4小结

参考文献

第3章川中丘陵区农作物(玉米)茎流规律研究

摘要

3.1引言

3.2基本资料

3.3茎流测量结果分析

3.3.1夏玉米茎流日变化规律

3.3.2茎流与太阳辐射的关系

3.4小结

参考文献

第4章川中丘陵区土壤含水量的预测模型

摘要

4.1非平稳时序模型

4.1.1土壤含水量的时间序列分析方法及其分解模型

4.1.2模型实例

4.2土壤含水量预测的人工神经网络模型

4.2.1人工神经网络的特点

4.2.2 BP网络

4.2.3基于MATLAB神经网络工具箱的土壤含水量预测的BP网络模型

4.3小结

参考文献

第5章川中丘陵区参考作物蒸腾量的确定

摘要

5.1概述

5.2川中丘陵区参考作物蒸散量的计算

5.2.1基本数据搜集

5.2.2计算方法

5.2.3结果分析

5.3小结

参考文献

第6章川中丘陵区枯水年预测

摘要

6.1引言

6.2 R/S分析的原理和方法

6.2.1一维布朗运动

6.2.2一维分数布朗运动

6.2.3变尺度混沌优化的R/S模型(MSCOA-R/S)

6.3实例应用

6.4小结

参考文献

第7章川中丘陵区气象因子的混沌特性分析

摘要

引言

7.1混沌理论

7.1.1 Lyapunov指数

7.1.2关联维数

7.1.3 Kolomogrov熵

7.2计算过程的实现

7.2.1数据收集

7.2.2确定时间序列的延迟时间

7.2.3计算嵌入维数

7.2.4计算Lyapunov指数

7.2.5计算Kolomogrov熵

7.3小结

参考文献

第8章川中丘陵区水稻水分生产函数及敏感指数、系数的变化规律研究

摘要

8.1作物水分生产函数的数学模型

8.1.1乘法模型

8.1.2加法模型

8.2作物水分生产函数数学模型的建立

8.2.1模型建立和应用的基本概念

8.2.2模型参数推求

8.3川中丘陵区水稻水分生产函数的确定

8.3.1基本资料

8.3.2数据整理

8.3.3模型求解

8.3.4结果分析

8.4 Stewart模型敏感系数B在全生育期内的变化规律

8.5小结

参考文献

第9章川中丘陵区水稻非充分灌溉制度的确定

摘要

9.1概述

9.2非充分灌溉制度的优化设计

9.2.1作物水分生产函数的确定

9.2.2有效降雨量及稻田渗漏量

9.2.3数学模型

9.2.4数学模型的求解方法

9.3基于遗传算法的动态规划在川中丘陵区水稻非充分灌溉制度优化中的应用

参考文献

第10章结论

10.1主要研究成果

10.2展望

声明

攻读博士学位期间发表的学术论文

致谢