基于NDVI遙感數(shù)據(jù)的華北平原作物蒸散量、產(chǎn)量時空分布研究（1981-2001）.pdf

1、華北平原是中國主要的糧食產(chǎn)區(qū)之一,水資源短缺是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要限制因子,自然降水少且分布不均,遠不能滿足農(nóng)作物生長需要,灌溉是作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的重要手段之一,由于水資源特別是地下水資源的過渡開采導致了一系列的生態(tài)環(huán)境問題.研究華北平原作物蒸散量和產(chǎn)量的時空分布特征和變異規(guī)律,對合理制定灌溉制度,節(jié)約有限的水資源,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力有重要理論和實踐意義.該文將基于過程的VIP(Vegtation Interface Processes)蒸散量模擬

2、模型與光能利用率產(chǎn)量模型相結(jié)合,模擬了1981~2001年華北平原主要作物(冬小麥和夏玉米)的蒸散量和產(chǎn)量.VIP模型包含雙源蒸散子模型和三層土壤濕度動態(tài)子模型,分別用于模擬作物蒸騰和土壤蒸發(fā),并考慮冠層截留水的蒸發(fā)項.光能利用率產(chǎn)量模型是以Monteith1972年提出的光能利用率模型為基礎,模擬作物總生物量,從而估算作物產(chǎn)量.根據(jù)旱地和水澆地作物生長狀況的差異,利用5月上旬的歸一化植被指數(shù)(NDVI),區(qū)分旱地和水澆地.NDVI數(shù)據(jù)

3、和植被覆蓋/利用類型數(shù)據(jù)用于反演作物的葉面積指數(shù)(LAI)、作物吸收的光合有效輻射與冠層光合有效輻射的比值(FPAR).將全區(qū)柵格化為8km×8km的6908個網(wǎng)格點,氣象數(shù)據(jù)利用距離平方反比法在整個區(qū)域上進行空間插值.研究結(jié)果表明:華北平原冬小麥和夏玉米生育期內(nèi)平均降水量分別為231.8mm和428.2mm,90年代降水波動大于80年代.冬小麥生育期內(nèi)多年等雨量線呈緯向帶狀分布,夏玉米生育期內(nèi)則呈西南—東北走向,東部沿海地區(qū)和南部地區(qū)

4、降水較多.冬小麥蒸散量呈現(xiàn)出南高北低的趨勢,年際變化不明顯,多年平均值為359mm,水澆地和旱地分別為403mm和217mm.冬小麥的NDVI累積值和生物量在80年代呈線性增加的趨勢(R2分別為0.68和0.86),到90年代二者趨于穩(wěn)定;而產(chǎn)量在20年內(nèi)具有明顯增加的趨勢(R2):1981~1982年度平均單產(chǎn)僅為1892 kg/bm2;1996~1997年單產(chǎn)最高,達5820 kg/hm2.模擬單產(chǎn)與統(tǒng)計單產(chǎn)的驗證結(jié)果表明,除個別年

5、份外,統(tǒng)計產(chǎn)量與模擬產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)均能通過信度為0.01的T檢驗.夏玉米蒸散量多年均值為389mm,水澆地和旱地分別為335mm和413mm,二者差異不大,這與夏玉米生育期內(nèi)天然降水量基本能滿足作物需水量有關(guān).海河低地平原地區(qū)的蒸散量最低,小于380mm;蘇北、皖北地區(qū)的蒸散量最大,大于430mm.夏玉米NDVI累積值和生物量在21年內(nèi)變化趨勢不明顯,多年均值分別為4.8和13076 kg/hm2.夏玉米多年平均單產(chǎn)為4584kg/hm