Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| DOI | 10.27630/d.cnki.gznky.2021.000261 |
| 北方旱作春玉米水分生产力时空变化的模拟研究 | |
| 李威 | |
| 出版年 | 2021 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 中国农业科学院 |
| 中文摘要 | 水资源短缺是制约我国农业可持续发展的重要因素,作为一个农业大国,农业生产占到我国水资源消耗的62.3%。随着中国人口的持续增长、工业的不断发展,以及各种环境问题的相继出现,农业所能利用的水资源正在逐渐减少,灌溉面积的持续扩大也接近极限,而北方旱区实行的旱作农业,增产潜力巨大。当前气候变化对农业生产造成的负面效应,给我国粮食安全稳定带来了巨大的挑战。北方旱区作为我国重要的粮食生产基地,由于降雨分配不均,干旱频繁,严重影响了当地农业生产的可持续发展。因此,准确评估气候变化条件下,北方旱区农田水分生产力的时空变化特征及其影响因素,提升北方旱区农田水分生产力,对保障国家粮食安全、缓解水资源短缺具有重要战略意义。本文在生态系统过程模型——CEVSA2模型的基础上,增加作物产量形成过程的定量化描述,发展其农业版本——Agro-CEVSA模型,应用田间观测和调查数据对改进后的Agro-CEVSA模型进行校准和验证。应用该模型模拟1985～2017年北方旱作春玉米产量、蒸散量和水分生产力,为制定未来适宜的农业生产模式和采取合理的农田管理措施提供理论依据。主要结果如下:(1)运用山西寿阳和辽宁锦州两个春玉米农田生态系统通量观测数据对改进后的Agro-CEVSA模型进行验证。结果表明,Agro-CEVSA模型对春玉米农田总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Re)和净生态系统生产力(NEP)的模拟值与观测值具有较好的一致性,模型能够较好地模拟春玉米农田生态系统光合、呼吸以及净碳交换的季节和年际动态。通过收集各县区春玉米产量以及其它模型模拟结果与Agro-CEVSA模型进行对比,结果表明模型对春玉米农田产量的模拟准确性较高。(2)1985～2017年北方旱作春玉米产量空间分布特征表现为东南高西北低。年均产量8439.76kg·hm~(-2),趋势倾向率为165.59kg·hm~(-2)·10a~(-1),研究时段前期春玉米产量年际变化较大,自2004年以后春玉米产量年际变化相对平稳。(3)北方旱作春玉米农田蒸散量呈现由东南向西北递减的空间分布特征。1985～2017年北方旱作春玉米农田蒸散量年际变化为378.60～532.51mm,趋势倾向率为4.08mm·10a~(-1)。不同类型旱区的蒸散量表现为半湿润区>半湿润偏旱区>半干旱区>半干旱偏旱区>干旱区。(4)北方旱作春玉米农田水分生产力呈北高南低的空间分布特征,变化范围在1.27～3.92kg·m~(-3)之间。1985～2017年北方旱作春玉米农田水分生产力均值为1.84kg·m~(-3),趋势倾向率为0.03kg·m~(-3)·10a~(-1)。除干旱区以外,其他类型旱区春玉米农田之间的水分生产力差别不大。(5)北方旱作春玉米农田水分生产力空间分布与温度和降雨呈正相关。随着农田管理措施的改进,气候变化对产量造成的波动正在逐渐减弱。由于春玉米产量的不断增加,而农田耗水量增加的幅度小于产量增加的幅度,使得农田水分生产力得以不断提升。由于气候变化、作物品种和人为管理等因素都会对作物产量形成、农田水分耗散造成影响。因此进一步改进模型,完善作物产量形成过程和水分生产力的影响机理,从而模拟未来作物水分生产力动态,是Agro-CEVSA模型未来发展的方向。 |
| 中文关键词 | 旱作农业 ; 水分生产力 ; Agro-CEVSA模型 ; 气候变化 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S513 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/373258 |
| 作者单位 | 中国农业科学院 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李威. 北方旱作春玉米水分生产力时空变化的模拟研究[D]. 中国农业科学院,2021. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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