基于作物生長(zhǎng)模型的華北夏玉米水分效率研究.pdf

1、夏玉米是我國(guó)華北地區(qū)的主要農(nóng)作物之一,其對(duì)全國(guó)玉米生產(chǎn)都具有舉足輕重的意義。華北地區(qū)夏玉米生育期間雖逢雨季,但降水變率大,因而不同時(shí)間尺度的干旱仍頻繁發(fā)生。加之灌溉面積擴(kuò)大和工農(nóng)業(yè)用水矛盾加劇,農(nóng)業(yè)用水不足的問(wèn)題日益突出。為此,需要弄清作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成與水資源消耗之間的關(guān)系。水分利用效率是研究作物和水分間關(guān)系的一個(gè)重要參數(shù),是協(xié)調(diào)高產(chǎn)與耗水矛盾的重要途徑。本研究對(duì)國(guó)外作物生長(zhǎng)模型WOFOST進(jìn)行了適應(yīng)性調(diào)整,并嘗試改進(jìn)模型中水分脅

2、迫對(duì)夏玉米干物質(zhì)分配的影響過(guò)程,探討了利用WOFOST模型描述玉米水分利用效率的方法,并基此開(kāi)展華北夏玉米水分利用效率模擬研究,分析了水分利用效率的時(shí)空變化規(guī)律。主要研究結(jié)論有:
　　 (1)利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)、默認(rèn)值以及“試錯(cuò)法”確定了WOFOST模型生長(zhǎng)參數(shù)的取值；根據(jù)華北地區(qū)代表站點(diǎn)發(fā)育參數(shù)的空間分布特征,結(jié)合地形地勢(shì),并參照我國(guó)玉米氣候區(qū)劃結(jié)果,確定了發(fā)育參數(shù)的分區(qū)及取值。依據(jù)中國(guó)土壤類型圖確定了土壤參數(shù)的分區(qū)及取值。模擬檢驗(yàn)

3、表明,WOFOST模型基本能夠反映華北地區(qū)夏玉米的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程以及農(nóng)田土壤水分動(dòng)態(tài),從而實(shí)現(xiàn)了WOFOST模型的本地化和區(qū)域應(yīng)用。
　　 (2)利用田間試驗(yàn)數(shù)據(jù)初步建立了水分脅迫玉米干物質(zhì)分配的子模式。模擬檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加入該子模式對(duì)WOFOST模擬穗重的效果略有改善,但對(duì)生物量和土壤水分動(dòng)態(tài)的模擬能力未有明顯改進(jìn),尚需進(jìn)一步研究。
　　 (3)利用WOFOST模型模擬的潛在生產(chǎn)條件下CO2總同化速率、蒸騰速率,以及水分脅迫

4、下貯存器官干重、地上總干重、蒸騰量和蒸發(fā)量定義了葉片、群體和產(chǎn)量等不同水平上的水分利用效率。
　　 (4)華北夏玉米與GASS有關(guān)的水分利用效率WUE1隨發(fā)育進(jìn)程略有減小趨勢(shì),但總體上變化較小；與TAGPw有關(guān)的WUE2與WUE3的變化趨勢(shì)基本一致,在玉米發(fā)育初期逐漸增大,在吐絲前后達(dá)到最大,隨后又逐漸減小；與WSO有關(guān)的WUE4與WUE5的變化趨勢(shì)也基本相同,在DVS在1.3到1.8時(shí)維持在較高水平上。水分利用效率的全區(qū)域平均

5、在年代際上的變化較小,僅在80年代略高,而華北不同區(qū)域水分利用效率的年代際變化則更明顯。研究表明,玉米水分利用效率主要與凈初級(jí)生產(chǎn)力有關(guān),而LAI是訣定水分利用效率隨發(fā)育期變化的主要因子。
　　 (5)華北地區(qū)夏玉米水分利用效率在空間上呈現(xiàn)由北向南遞減的分布形式。二十世紀(jì)60年代夏玉米水分利用效率的南北差異最明顯,70年代華北南部得到一定程度的提高,80年代在北京以北和河南北部地區(qū)繼續(xù)提高,而90年代以來(lái)華北中部地區(qū)有所降低。水