水量平衡模型在德国奥斯纳布吕地区和安徽淮北地区对墒情预测的应用研究

摘要

土壤墒情,即土壤中的水分状况,是土壤环境重要的组成部分,也是土壤肥力的一个重要因素,同时也是农作物生长发育的先决条件。土壤墒情预测是农业生产中农田水分管理的前提和基础。土壤墒情的变化受多种气象因素的影响,以及受到人为、作物种类、土壤类型的影响,墒情的模拟预测研究需要掌握土壤水分的消退和增长规律。为了提高水分利用效率,推广节水灌溉发展新型农业,推动传统农业向可持续现代化农业转变,墒情的研究是现在国内外研究的热门课题,也是灌溉管理系统运行的核心技术。为了提高农业产量,有效利用水分,在更小的时间和空间尺度上掌握土壤水分的动态变化规律,提高墒情预测模拟技术显得尤为重要。
　　本文研究以水量平衡原理为基础,综合考虑土壤水分受土壤-作物-气候的多因素影响,对农作物耕层水分变化进行综合分析。研究内容分两部分:
　　第一部分以德国奥斯纳布吕克地区田间试验资料为基础,使用德国SIMPEL模型按照水量平衡原理分层模拟了试验区冬小麦0-40cm四个土层的土壤水分含量变化情况。农田潜在蒸散量的计算采用德国DVWK标准方法Haude计算方法。土壤的田间持水量和凋萎系数采用德国常用的水文模型SPAW(Soil-Plant-Air-Water)按照土壤参数分层计算。SIMPEL模型主要从时间和空间维度上分析了土壤水分的变化规律。SIMPEL模型模拟结果显示土壤体积含水量实测数据与模拟数据有显著的相关性,说明模型能够准确的预测此地区根层的土壤水分含量,能为当地农业生产,田间水分管理提供指导和服务。
　　第二部分试验以前期研究理论和原理为基础,收集安徽省淮北地区的气象资料和田间土壤数据结合安徽省淮北地区农业生产习惯,依照水量平衡原理建立了0-30cm单土层水分模拟模型,模拟淮北地区2008年-2012年的土壤水分含量情况,单土层模型模拟方法以实用性和可行性为出发点,按照实际情况进行时序过程模拟,模拟结果的精确度符合农业生产的要求。模型对安徽淮北地区的土壤水分季节变化规律进行了分析,为应对安徽省淮北地区旱涝无常提出了预测研究方法,并尝试性的探索未来研究方向和改进措施,也为今后的模型发展提供一个参考基础,为将来的农业灌溉节水系统的研究提供支持。
　　综合两部分研究,模型的模拟原理依据水量平衡原理,分别建立了适合当地水分研究的土壤水分预测模拟模型,结果表明模型的研究过程原理明确,模型物理概念清晰,可连续模拟和预测区域墒情变化。模拟精度达到了农业生产的要求,并为灌溉管理和旱涝预报提供了必要的支持。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3国内外研究进展

1.4 本文研究内容

第二章 德国奥斯纳地区土壤墒情初步研究

2.1 德国奥斯纳地区基本情况

2.2 SIMPEL模型介绍

2.3 SIMPEL模型的模拟结果分析

第三章 安徽省淮北地区土壤墒情预测分析

3.1安徽省淮北地区基本情况

3.2 安徽省淮北地区墒情预测原理

3.3 安徽淮北地区土壤墒情模拟分析

3.4安徽淮北地区土壤墒情模拟预测结果

第四章 讨论与结论

4.1本文主要工作及结论

4.2讨 论

参考文献

致谢

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