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基于Cropwat模型的水稻需水量计算

作　者: Bouraima Abdel-kabirou
导　师: 张卫华; WEI CHAOFU
学　校: 西南大学
专　业: 水土保持与荒漠化治理
关键词: CROPWAT 有效降雨 作物系数(Kc) 蒸散发(ETO) 作物需水量
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


由于干旱半干旱地区水资源匮乏,掌握作物需水对指导该区进行节水及灌溉规划师非常必要的。本研究用Cropwat模型计算了西非地区贝宁尼日尔河子流域的水稻的参考蒸散发量以及该作物的需水量,模型利用该区域的气象观测站点的1943年至2010年的月平均降雨量以及作物和土壤的属性数据作为输入来得到计算结果,并利用世界粮农组织推荐的彭曼-蒙特斯公式以及作物水稻不同生长期的作物系数来计算作物需水量。尼日尔河子流域属于典型的西非热带草原气候,分雨季和旱季,雨季从4月份至10月份,旱季从11月份至次年3月份。该区域年平均降雨量849mm,全年分布不均匀,其中6月至9月占了全年降雨量的90%,其中多年平均中的8月份占了30%,即257.5mm。月平均最高温度介于39℃(4月份)和30℃(8月份)之间,而相对湿度介于25%-81%之间,最大湿度一般在4月至12月份之间。该区域地形相对平坦,平原中间歇流动的溪流。河谷平原土壤主要是粉粒和粘粒为主的疏水性土壤,以生长湿地植物为主。土壤的田间持水量介于0.30～0.42m3.m-3之间,凋萎含水量介于0.17～0.29m3.m-3之间,作物可用水量为0.13～0.19m3.m-3之间。地表水潜在需水量为2485亿立方米。该区域有516公顷土地种植有水稻,播种方式有直接播种和插秧。Oryza sativa是主要的水稻品种。另外也有多种品种被引进,其中‘’ADNY11"的生长周期为120天,生长初期、发展期、生长中期和晚期四个阶段天数分别为15/35/50/20。前110天的作物系数为1.1,而最后10天的作物系数为0.95,这也说明了作物在前面的生长期耗水比较大。播种或者插秧率主要以30cm x10cm;25cm x15cm or20cm x20cm为主。建议肥料使用率为60N和40P205,100公斤/公顷。播种时间是介于雨季的6月15日～7月15日之间和旱季的11月中旬至12月中旬。本研究中播种时间定为6月15日和11月15日。尼日尔河子流域年平均参考蒸散发量为1967mm,最低值为雨季的8月份,123mm,最高值为旱季的3月份,210mm。由于每年有8个月的平均降雨量低于100mm,在Cropwat模型中设置固定的80%有效降雨,因此对于平均降雨量为849mm来说,679mm降雨量为有效降雨。计算结果表明：雨季作物蒸散发量ET为669.5mm,而在旱季为879.4mm雨季的ET值介于658.6mm～669.5mm；有效降雨量介于607.6mm～636.4mm,灌溉水量为349.4mm～375.9mm.因此,作物的蒸散发量ET大于降雨量大于有效降雨量(ET>Rain> Irr.Req)。旱季ET值介于879.4mm～909.4mm,有效降雨为4.9mm～4.4mm,灌溉需水量为1121.5mm-1156.2mm之间,ET值小于灌溉需水量小于有效降雨(ET<Irr.Req.<Rain)。因此旱季灌溉需水量为1121.5mm大于雨季的349.4mm.作物在旱季消耗比雨季更多的水量。

全文目录


Abstract  9-11
摘要  11-13
CHAPTER 1 INTRODUCTION  13-21
  1.1 IMTRODUCTION  13-16
  1.2 STUDY AREA:BRNIN'S SUB-BASIN OF NIGER RIVER (BSBNR), WEST AFRICA  16-19
  1.3 OBJECTIVES OF STUDY  19
  1.4 MEHTHODOLOGY  19-21
CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW  21-35
  2.1 DEFINITION OF CROP WATER REQUIREMENT  21
  2.2 REVIEW OF REFERENCE EVAPOTRANSPIRATION METHODS  21-26
    2.2.1 Blaney-Criddle Method  22-23
    2.2.2 Radiation Method  23
    2.2.3 Pan Evaporation Method  23-26
  2.3 THE FAO PENMAN-MONTEITH EQUATION  26-28
  2.4 USE OF FAO PENMAN-MONTEITH WITH LIMITED CLIMATIC DATA  28-30
    2.4.1 Wind data  28-29
    2.4.2 Humidity data  29
    2.4.3 Radiation data  29-30
  2.5 HOW TO CALCULATE CROP WATER REQUIREMENT  30
  2.6 CROPWAT FOR WINDOWS  30-34
    2.6.1 Introduction  30-32
    2.6.2 What Data Do It Need for Calculations  32-33
    2.6.3 How to see the results  33-34
  2.7 OUTLINE OF THIS STUDY  34-35
CHAPTER 3 GENERAL FEATURES OF BSBNR  35-41
  3.1 INTRODUCTION  35
  3.2 PRECIPITATION  35-36
  3.3 WATER RESOURCES  36-39
    3.3.1 Surface water  36-37
    3.3.2 Hydrogeology  37-39
    3.3.3 Water Quality  39
  3.4 IDENTIFICATION OF PROBLEM  39-41
CHAPTER 4 DATA PROCESSING AND ANALYSIS  41-51
  4.1 INTRODUCTION  41
  4.2 CLIMATE  41-44
    4.2.1 Temperature  42
    4.2.2 Relative Humidity  42
    4.2.3 Wind and isolation  42-43
    4.2.4 Rainfall  43-44
  4.3 SOILS TOPOGRAPHY AND VEGETATION  44-47
    4.3.1 Typology of BSBNR soils  44-46
    4.3.2 BSBNR soil water content  46
    4.3.3 Vegetation and Fauna  46-47
  4.4 CROP DATA  47-51
    4.4.1 Rice variety: Oryza sativa and Oryza glaberrima  47
    4.4.2 Vegetative cycle  47-48
    4.4.3 Rice cultivation  48
    4.4.4 Rice Crop Fertilization  48-51
CHAPTER 5 ESTIMATED RICE WATER REQUIREMENT  51-65
  5.1 CALCULATION OF REFERENCE AND CROP EVAPOTRANSPIRATION  51-55
    5.1.1 Introduction  51
    5.1.2 Reference evapotranspiration (ETo)  51-53
    5.1.3 Effective rain  53-54
    5.1.4 Crop coefficient Kc  54-55
  5.2 CROP WATER REQUIREMENT (CWR)  55-65
    5.2.1 Crop Evapotranspiration (ETc) or crop water requirement (CWR)  56-58
    5.2.2 Irrigation Requirement  58-61
    5.2.3 Relations Crop evapotranspiration Etc, Rainfall and irrigation requirement  61-62
    5.2.4 Irrigation schedule  62-65
CHAPTER 6 DISCUSSION  65-73
  6.1 PRECIPITATION VARIABILITY  65-66
  6.2 REFERENCE EVAPOTRANSPIRATIPN (ETo)  66-67
  6.3 PLANT EVAPOTRANSPIRATION  67-68
  6.4 SOIL PHYSICAL CHARACTERISTICS:TEXTURE AND STRUCTURE  68-70
  6.5 CROP COEFFICIENT KC  70
  6.6 CROP WATER REQUIREMENT AND IRRIGATION EATER REQUIREMENT  70-73
CHAPTER 7 CONCLUSIONS  73-75
CHAPTER 8 REFERENCES  75-79
CHAPTER 9 ANNEXES  79-85

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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