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基于SIMETAW模型的河西走廊地区主要作物蒸散量研究

作　者: 史金丽
导　师: 邱建军；王立刚
学　校: 中国农业科学院
专　业: 生态学
关键词: 河西走廊 SIMETAW模型作物蒸散量灌溉需水量
分类号: S311
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

蒸散是农田中最主要的水分消耗,精确估算作物蒸散量是提高农业水资源灌溉效率的首要基础,对水资源的科学管理具有重要作用。本研究选择在河西走廊的张掖市布置田间试验,测定三种主要作物(春小麦、春玉米、马铃薯)的田间蒸散量,并测算作物系数;利用田间实测数据对美国加州大学开发的作物蒸散量模型-SIMETAW(Simulation of Evapotranspir-ation of Applied Water)进行验证和参数校正,并利用经有效化后的模型模拟分析河西走廊地区主要作物蒸散量和灌水量的历史变化情况。主要研究结论如下:(1)通过2007、2008年田间试验测定张掖地区春小麦、春玉米和马铃薯在生育期内的作物蒸散量(ETc)分别为470mm、600mm、480mm;全生育期三种作物的作物系数(Kc)平均值分别为0.71、0.82和0.66。(2)SIMETAW模型有效化研究表明:SIMETAW模型能较好地模拟张掖地区主要作物蒸散变化规律,尤其是对生育期内蒸散总量的模拟效果更为理想,春小麦、春玉米和马铃薯的ETc模拟值与实测值相对误差分别为1.46%、2.33%和10.85%。(3)利用1960～2006年气象资料,运用SIMETAW模型对河西走廊地区参考作物蒸散量(ET0)进行了模拟分析。河西走廊不同分区内ET0差异均达到0.01极显著水平,西部地区ET0呈极显著下降趋势,南部地区ET0则呈显著上升趋势。这与该地区气象要素区域差异巨大直接相关,西部地区风速对ET0影响最大,中、南部地区辐射对ET0影响最大。(4)1960～2006年间河西走廊西部地区春小麦、春玉米和马铃薯的ETc和灌溉需水量(ETaw)均呈极显著下降趋势,中南部地区变化不明显。由西到南同种作物ETc、ETaw逐渐减少,其中西部与中、南部地区不同作物间ETc差异均达到极显著水平,不同分区内、不同作物间ETaw差异同样达到极显著水平。不同月份ETc、ETaw多年模拟结果表明:5、6月份是春小麦的水分敏感期,春小麦蒸散量多年平均值在170～190mm左右;春玉米的需水关键期为7月,蒸散量变化范围在200～220mm;马铃薯在7月份的蒸散量最大,为180～200mm。不同分区内作物需水关键期需要补充灌水量均占蒸散量的85%以上。(5)1980～2006共27年间河西走廊11个区县小麦、玉米和马铃薯总播种面积呈极显著下降趋势,三种作物总耗水量和总灌水量变化趋势不明显。播种面积的极显著下降使小麦总耗水量减少了6.09亿m3,净灌溉需水量减少了5.35亿m3;玉米播种面积呈极显著增加趋势,其耗水量和灌水量分别增加了3.45和2.77亿m3;马铃薯播种面积变化趋势不明显,其耗水量和灌水量分别增加了0.43和0.35亿m3。(6)河西走廊各区县间三种作物总播种面积、耗水量和灌水量差异较大。武威地区播种面积、耗水量和灌溉需水量数值最大,且耗水量和灌水量逐年呈显著上升趋势;敦煌、安西、玉门、金塔、高台和永昌地区播种面积、耗水量和灌水量相对较小,且逐年呈极显著下降趋势;其它地区变化趋势不显著。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-22
  1.1 研究目的与意义  12-13
  1.2 国内外研究进展  13-20
    1.2.1 节水农业的发展  13
    1.2.2 作物需水量的定义及影响因素  13-14
    1.2.3 作物蒸散量的测定方法  14-16
    1.2.4 作物需水量的计算方法  16-18
    1.2.5 作物蒸散模型研究进展  18-20
  1.3 试验区概况  20-22
第二章研究内容与方法  22-26
  2.1 研究内容  22
  2.2 研究方法与技术路线  22-23
    2.2.1 研究方法  22-23
    2.2.2 技术路线  23
  2.3 田间试验方案  23-25
    2.3.1 田间试验布置  23-24
    2.3.2 农艺性状的测定  24
    2.3.3 土壤含水量的测定  24
    2.3.4 土壤温度和土壤水势的测定  24-25
    2.3.5 农田小气候的观测  25
    2.3.6 其它指标的测定与记录  25
  2.4 相关资料搜集  25
  2.5 数据分析与处理  25-26
第三章河西走廊地区主要作物蒸散规律及影响因素分析  26-38
  3.1 作物蒸散量及作物系数的计算  26-29
    3.1.1 作物蒸散量 ETc 的计算  26
    3.1.2 参考作物蒸散量 ET0的计算  26-28
    3.1.3 作物系数 Kc 的计算  28-29
  3.2 主要作物蒸散规律分析  29-32
    3.2.1 春小麦生育期内参考作物蒸散量和实际蒸散量  29-30
    3.2.2 春玉米生育期内参考作物蒸散量和实际蒸散量  30-31
    3.2.3 马铃薯生育期内参考作物蒸散量和实际蒸散量  31-32
  3.3 主要作物各生育阶段的作物系数  32-33
  3.4 影响作物蒸散量因素分析  33-37
    3.4.1 春玉米田土壤温度的变化  33-35
    3.4.2 土壤水势  35-36
    3.4.3 影响作物蒸散量因素的相关分析  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章 SIMETAW 模型的验证与有效化  38-47
  4.1 SIMETAW 模型简介  38-41
    4.1.1 SIMETAW 模型的结构与功能  38-39
    4.1.2 模型的输入和输出  39-40
    4.1.3 SIMETAW 模型的主要参数和公式  40-41
  4.2 SIMETAW 模型参数的校正  41-44
    4.2.1 气象参数的修改  41-42
    4.2.2 作物各个生育阶段比例的调整  42
    4.2.3 作物系数  42-44
  4.3 SIMETAW 模型模拟结果的检验与分析  44-46
    4.3.1 参考作物蒸散量的检验  44-45
    4.3.2 春小麦蒸散量模拟结果的检验  45
    4.3.3 春玉米蒸散量模拟结果的检验  45-46
    4.3.4 马铃薯蒸散量模拟结果的检验  46
  4.4 本章小结  46-47
第五章河西走廊参考作物蒸散量、主要作物蒸散量和需要灌水量的模拟与分析  47-61
  5.1 各气象站点概况及气象要素变化趋势分析  47-50
    5.1.1 各气象站点概况  47
    5.1.2 气象要素年际变化趋势分析  47-50
  5.2 ET_0计算结果与分析  50-52
    5.2.1 ET_0 年际变化趋势分析  50-51
    5.2.2 ET_0 与气象要素的关系分析  51-52
  5.3 河西走廊各分区主要作物蒸散量和灌溉需水量的模拟分析  52-57
    5.3.1 春小麦多年蒸散量和灌溉需水量的模拟分析  52-54
    5.3.2 春玉米多年蒸散量和灌溉需水量的模拟分析  54-55
    5.3.3 马铃薯多年蒸散量和灌溉需水量的模拟分析  55-57
  5.4 主要作物蒸散量和需要灌水量的季节变化规律  57-59
    5.4.1 春小麦蒸散量和需要灌水量的季节变化  57-58
    5.4.2 春玉米蒸散量和需要灌水量的季节变化  58
    5.4.3 马铃薯蒸散量和需要灌水量的季节变化  58-59
  5.5 本章小结  59-61
第六章河西走廊80 年代以来主要作物耗水量、净灌水量的变化分析  61-69
  6.1 河西走廊主要作物总耗水量和净灌水量分析  62-64
  6.2 河西走廊各区县总播种面积、耗水量和灌水量的年际变化  64-66
  6.3 河西走廊各区县作物播种面积、耗水量和灌水量所占比例  66-68
  6.4 本章小结  68-69
第七章结论与展望  69-72
  7.1 主要结论  69-70
  7.2 不足与展望  70-72
参考文献  72-79
致谢  79-80
作者简历  80

基于SIMETAW模型的河西走廊地区主要作物蒸散量研究

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