主要作物节水灌溉气象等级指标及其风险研究

论文摘要

基于全国560个站点1961～2008年气象资料和不同作物（冬小麦、夏玉米、棉花和大豆）的产量、土壤湿度、灌溉量资料,依据农田水分平衡原理,结合作物产量-水分关系、作物水分亏缺敏感指数,分析作物在不同发育期的水分亏缺率、水分亏缺量与减产率之间的关系,构建冬小麦、夏玉米、棉花和大豆不同发育期的节水灌溉气象等级指标。耦合风险原理,构建长年代水分亏缺序列,采用基于信息扩散的软直方图方法计算得到作物各发育期Ⅰ～Ⅲ级水分亏缺率、不同水分亏缺量出现的风险概率,绘制自然条件下冬小麦、夏玉米、棉花和大豆节水灌溉气象等级风险区划图,分析作物发育期水分亏缺风险,为优化农业灌溉、指导农业生产提供理论依据。研究结论如下:1)基于FAO-1979作物产量-水分函数,研究了作物水分亏缺率与减产率的关系,建立了相关拟合函数方程,可用于衡量灌溉成本与增产效益,优化灌溉制度;2)揭示了4种作物水分亏缺多年平均值的空间分布:冬小麦水分亏缺严重区主要分布在我国华北、西南和新疆地区;在广西-湖南-湖北-河南-河北地区,夏玉米水分亏缺率在0～40%;棉花水分亏缺率主要分布在黄淮地区以北和新疆地区;东北春大豆平均水分亏缺率一般在20%～60%;3)基于农田水分亏缺与减产率的对应关系,得到了4种作物的节水灌溉气象等级指标。冬小麦生育期节水灌溉气象等级指标（%）:[15,35)、[35,50)和≥50;播种-拔节:[20,40)、[40,60)和≥60;拔节-抽穗:[15,30)、[30,45)和≥45;抽穗-成熟:[15,30)、[30,50)和≥50。玉米生育期等级指标（%）:[10,25)、[25,45)和≥45;播种-拔节:[15,30)、[30,45)和≥45;拔节-抽穗:[15,25)、[25,45)和≥45;抽穗-成熟:[15,30)、[30,40)和≥40。棉花生育期等级指标（%）:[15,30)、[30,50)和≥50;播种-现蕾:[20,40)、[40,60)和≥60;现蕾-开花:[20,35)、[35,45)和≥45;开花-吐絮:[20,35)、[35,50)和≥50。大豆生育期等级指标（%）:[15,35)、[35,50)和≥50%;播种-分枝:[20,40)、[40,60)和≥60;分枝-结荚:[20,30)、[30,45)和≥45;结荚-成熟:[15,30)、[30,45)和≥45。4)编制了4种作物自然状态下的水分亏缺风险,绘制不同节水灌溉气象等级出现的风险分布、综合风险分布和不同水分亏缺量风险分布图。量化灌溉风险,为优化灌溉制度、提高水分利用率提供理论支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.1.1 中国的气候与农业概况
• 1.1.2 农业气候资源与农业生产
• 1.1.3 农业生产中的干旱问题
• 1.1.4 研究的目的与意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 风险分析和风险管理
• 1.2.2 节水灌溉
• 1.2.3 干旱指数
• 第二章 研究内容和方法
• 2.1 研究内容
• 2.2 资料来源及处理方法
• 2.3 研究方法
• 第三章 节水灌溉气象等级因子构建
• 3.1 节水灌溉气象等级指标因子的构建
• 3.1.1 作物生育期水分供需关系
• 3.1.2 作物水分盈亏率/量
• 3.2 作物产量水分亏缺敏感指数
• 3.3 干旱减产致灾因子的识别
• 第四章 节水灌溉气象等级因子平均分布
• 4.1 我国4 种作物的分布及与气候的关系
• 4.2 4种作物的节水灌溉气象等级指标描述
• 4.3 4种作物节水灌溉因子的多年平均值空间分布
• 4.3.1 多年平均水分亏缺率空间分布
• 4.3.2 多年平均水分亏缺量空间分布
• 第五章 节水灌溉气象等级指标构建
• 5.1 冬小麦节水灌溉气象等级指标
• 5.1.1 冬小麦全生育期节水灌溉气象等级指标
• 5.1.2 播种-拔节节水灌溉气象等级指标
• 5.1.3 拔节-抽穗节水灌溉气象等级指标
• 5.1.4 抽穗-成熟节水灌溉气象等级指标
• 5.2 夏玉米节水灌溉气象等级指标
• 5.2.1 夏玉米全生育期节水灌溉气象等级指标
• 5.2.2 播种-拔节节水灌溉气象等级指标
• 5.2.3 拔节-抽穗节水灌溉气象等级指标
• 5.2.4 抽穗-成熟节水灌溉气象等级指标
• 5.3 棉花节水灌溉气象等级指标
• 5.3.1 棉花全生育期节水灌溉气象等级指标
• 5.3.2 播种-现蕾节水灌溉气象等级指标
• 5.3.3 现蕾-开花节水灌溉气象等级指标
• 5.3.4 开花-吐絮节水灌溉气象等级指标
• 5.4 大豆节水灌溉气象等级指标
• 5.4.1 大豆生育期节水灌溉气象等级指标
• 5.4.2 播种-分枝节水灌溉气象等级指标
• 5.4.3 分枝-结荚节水灌溉气象等级指标
• 5.4.4 结荚-成熟节水灌溉气象等级指标
• 5.5 4 种作物节水灌溉气象等级指标
• 第六章 节水灌溉等级风险模型的构建与区划
• 6.1 节水灌溉气候风险概率估算模型建立
• 6.2 节水灌溉气候风险区划指数模型构建
• 6.3 自然状态下4 种作物节水灌溉气象等级风险区划图
• 6.3.1 冬小麦节水灌溉气象等级风险区划图
• 6.3.2 夏玉米节水灌溉气象等级风险概率区划图
• 6.3.3 棉花节水灌溉气象等级风险概率区划图
• 6.3.4 大豆节水灌溉气象等级风险概率区划图
• 6.4 农田实际水分亏缺风险
• 6.4.1 冬小麦农田节水灌溉气象等级风险
• 6.4.2 夏玉米农田节水灌溉气象等级风险
• 6.4.3 棉花农田节水灌溉气象等级风险
• 6.4.4 大豆农田节水灌溉气象等级风险
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 论文结论
• 7.2 论文创新点
• 7.3 不足之处和今后展望
• 参考文献
• 致谢
• 附图
• 个人简历