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基于墒情监测的冬小麦灌溉预报研究

作　者: 李迎
导　师: 段爱旺
学　校: 中国农业科学院
专　业: 农业水土工程
关键词: 冬小麦 叶面积指数 作物系数 参考作物需水量 灌溉预报
分类号: S512.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 72次
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内容摘要


本文以新乡地区冬小麦大田试验资料为基础，研究了冬小麦叶面积与作物系数的变化规律，并分别对冬小麦叶面积指数与作物系数进行了模拟；系统分析了ET0对气象因子的敏感性，对参考作物需水量的估算进行了分析研究；以田间水量平衡方程为基础，研究了基于土壤墒情监测的实时灌溉预报方法，建立了相应的灌溉预报模型。主要结论如下：（1）冬小麦生育前期，叶片生长缓慢，叶面积指数增加也很缓慢；越冬期间叶片基本停止生长，叶面积指数也基本保持稳定；返青后植株生长不断加速，叶面积指数也迅速增加，在抽穗前后达到最大值，维持一段时间后迅速下降，直到冬小麦成熟降为零。冬小麦叶面指数的增加与有效积温关系密切。对有效积温进行归一化处理后，按照冬小麦叶面积指数变化规律，将冬小麦生育期划分为三个阶段，即播种-越冬前，越冬期、返青-成熟，然后分段建立了根据积温估算叶面积指数的数学模型。通过分析冬小麦作物系数与叶面积指数之间的相关关系，并联立叶面积指数与有效积温间的模拟模型，建立了利用积温估算冬小麦作物系数的数学模型。利用2010-2011年冬小麦田间试验资料对模型估算结果进行验证，表明模型具有较高的精度，能够满足实际需求。（2）模拟分析结果显示，ET0对于各气象因子的敏感性具有明显差别，有时还随时间而变化。ET0对相对湿度在全年中都最为敏感，而对温度的敏感性最小。在气温较低的时间段，风速对ET0的影响要大于日照时数，而当气温较高时，日照时数对ET0的影响则要大于风速。温度、风速和日照时数与ET0成正相关关系，即ET0随着这些因子值的增加而增大，而相对湿度与ET0成负相关关系，即随着相对湿度的增大，ET0值会减小。（3）通过解析天气预报信息，利用最低气温估算实际水汽压，利用最高、最低气温估算太阳辐射，同时将风力等级转化为2米高处的风速值，即可利用P-M公式估算ET0值。结果显示，与实际值相比，估算值均能达到较好的效果，其统计参数分别为RMSE=0.5860，RE=0.198，IA=0.963，各项气象参数及ET0模拟结果均可以满足精度要求。利用历史气象资料，分三种时间步长估算ET0值，与实测值相比，旬时间步长估算结果误差较小，五日时间步长估算效果次之，无法满足需求，日时间步长估算效果更差。（4）将作物系数模拟模型和ET0预报模型耦合到水量平衡方程当中，以定期实测的土壤墒情为基础，分别利用天气预报资料和历史气象数据对冬小麦土壤水分的未来变化进行预测。原初的预测值与实测值在播种偏差较大，而越冬期和返青期之后，预测值与实测值基本一致。利用实测数据对原初预报结果进行修正，并以些为基础开展下一阶段的预报，结果显示修正后的预测结果与实测结果相对误差很小，精度能够满足冬小麦农田灌溉预报管理的要求。

全文目录


摘要  6-7
Abstracts  7-12
第一章 绪论  12-21
  1.1 研究目的与意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-19
    1.2.1 土壤墒情预报研究进展  13-19
  1.3 主要研究内容和技术路线  19-21
    1.3.1 研究的主要内容  19-20
    1.3.2 技术路线  20-21
第二章 试验材料与方法  21-23
  2.1 试验区基本情况  21
  2.2 试验设计  21
  2.3 试验监测内容  21-23
    2.3.1 叶面积  21
    2.3.2 株数  21-22
    2.3.3 土壤水分状况  22
    2.3.4 灌水量  22
    2.3.5 植株生育期  22
    2.3.6 气象资料  22-23
第三章 参考作物需水量预测模型的建立  23-31
  3.1 利用天气预报信息估算 ET_012  23-28
    3.1.1 相对湿度  24-25
    3.1.2 太阳辐射  25-27
    3.1.3 风速的预测  27-28
    3.1.4 ET_0预测结果分析  28
  3.2 利用历史气象资料估算 ET_017  28-30
  3.3 本章小结  30-31
第四章 参考作物需水量对气象要素的敏感性分析  31-36
  4.1 敏感曲线  31-33
  4.2 敏感系数  33-35
  4.3 本章小结  35-36
第五章 冬小麦生育期作物系数的模拟模型  36-45
  5.1 冬小麦生育期叶面积动态变化规律  36-38
    5.1.1 冬小麦叶面积指数  36-37
    5.1.2 冬小麦生育期叶面积指数变化规律  37-38
  5.2 基于有效积温的冬小麦叶面积指数动态模拟  38-39
    5.2.1 冬小麦有效积温的计算  38
    5.2.2 叶面积指数与积温的关系及动态模拟  38-39
  5.3 冬小麦作物系数变化规律及模拟模型  39-40
  5.4 模型的应用与检验  40-43
    5.4.1 冬小麦叶面积模拟模型验证  41-42
    5.4.2 冬小麦作物系数模拟模型验证  42-43
  5.5 本章小结  43-45
第六章 基于墒情监测的冬小麦灌溉预报模型的建立  45-53
  6.1 土壤含水量的实时预测方法  45-48
    6.1.1 参数的确定  45-47
    6.1.2 实际腾发量的预报  47
    6.1.3 灌溉日期和灌溉水量的预报  47-48
    6.1.4 实时灌溉预报的修正  48
  6.2 灌溉预报结果分析  48-52
    6.2.1 冬小麦生育期内的降水变化  48
    6.2.2 利用天气预报资料灌溉预报结果分析  48-50
    6.2.3 利用历史气象资料灌溉预报结果分析  50-52
  6.3 本章小结  52-53
第七章 结论与讨论  53-55
  7.1 结论  53-54
  7.2 讨论  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
作者简历  60

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 麦 > 小麦 > 冬小麦
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