分布式水文模型在陕西省冬小麦产量模拟中的应用

利用分布式水文模型和作物模型模拟了不同深度的土壤含水量,以及在连接分布式水文模型和不连接分布式水文模型两种方式下,利用作物模型分别对冬小麦叶面积指数、干物重增量和产量进行了模拟,最后采用连接分布式水文模型的作物模型模拟了全流域内冬小麦产量的空间分布。模拟结果经对比检验表明,分布式水文模型在土壤水分模拟方面准确性高于作物模型;连接分布式水文模型的作物模型对冬小麦生长过程和产量的模拟结果准确性均高于作物模型独立模拟的结果;连接分布式水文模型的作物模型在流域内对冬小麦产量的空间分布模拟结果也与农业试验站观测产量和社会统计产量基本一致,高产区、低产区分布与实际基本相吻合。这为分布式水文模型和作物模型耦合应用,以及通过引进分布式水文模型来推动作物模型和产量预报研究进一步发展提供了基本的试验支持。     

气候变暖对河北省冬小麦产量的影响

根据河北省多年冬小麦产量和冬麦区气候资料,采用改进的气候产量分离方法,分析气候变暖对小麦产量的影响。结果发现：河北省冬麦区冬季气温呈上升趋势,平均每10a上升0．5℃,春季气温也是升高的,但不如冬季升温明显,平均每10a上升0．3℃;冬小麦产量与冬季、春季降水量相关不明显,而与冬季、春季气温存在显著的正相关关系。河北省冬小麦实际单产呈逐年增加趋势,每10a约增加1125kg／hm^2;而气候产量与冬小麦实际单产变化明显不同,随着气候变暖,气候产量波动性逐年增大,近年气候产量波动幅度达到±300kg／hm^2.从总体看,随着气候变暖,气候产量呈下降趋势,平均每10a减少52．7kg／hm^2。气温造成小麦产量波动幅度一般在±10％之间,但随着小麦实际单产逐年提高,气候变暖对小麦单产所造成的损失越来越大。     

气候变化对陕西省冬小麦种植区的影响

选取全省资料年代较长的54个地面测站1961—2004年的温度、降水等基本气象要素资料，探讨丁陕西省气候变化特点，计算了冬小麦越冬期积温变化。研究了陕西省热量资源和水资源对冬小麦种植区的影响。结果表明，陕西省年、季平均气温在20世纪80年代中期发生了突变，80年代中期以前呈波动性的下降趋势，80年代中期后开始增温，90年代后增温迅速。降水量呈阶段性减少趋势。陕西省20世纪80年代中期后气温明显变暖，热量资源增加，冬小麦种植区北界向北扩展．但90年代开始干旱加剧，水资源严重不足。陕西省气候变化对冬小麦的负面影响大于正面影响。     

流域离散化对分布式水文模型径流模拟的影响

以嫩江上游诺敏河古城子水文站以上集水区为研究对象,利用分布式水文模型SWAT (Soil and Water Assessment Tool),对研究区进行6种子流域划分,研究不同时间尺度上径流模拟随流域离散化水平的变化,以了解输入数据空间集总程度对分布式水文模拟的影响.结果表明,在年和月尺度上,不同子流域划分对径流模拟精度影响较小,但在日尺度上对径流模拟精度有影响;不同时间尺度上流域离散化水平对出口流量的影响均较小,但地表径流随子流域数量的增加而增大,相对误差达到35.4％;径流模拟结果对降水量较敏感,湿润年份模拟精度更高,而子流域划分对径流模拟结果的影响在干旱年份以及夏季汛期更显著;当流域离散化达到一定水平即最小集水面积阈值为流域总面积的2％时,增加子流域划分对径流模拟结果的影响较小,但减少子流域划分则会导致模拟结果不稳定,且难以满足流域空间格局分析的要求.     

濮阳冬小麦生育期气候变化及其对小麦产量的影响

利用线性分析方法,分析濮阳多时间尺度气温、降水、日照的变化特征及其对冬小麦生长发育与产量的影响。结果表明：（1）气温：濮阳地区冬季气温异常度在1991年发生跃变,从-0．3到0．8,春季气温异常度在1997年发生跃变,从～0．6到0．9;逐旬气温气候系数25旬有23旬为正值,最大为3月下旬的0．42;冬小麦生育期内寒冷日和酷冷日数平均每10a分别减少4．30d和1．81d。（2）降水：冬季降水距平百分率阶段性明显,极端事件增多,春季极端事件减少,降水变化趋向缓和;逐旬降水气候趋势系数25旬中有17旬为正值,最大为1月中旬,但生育内整体增减趋势不明显。（3）日照：冬季和春季日照异常度发生了跃变,冬季在1984年由0．1跃变到1985年的-2．2,进入一个明显减少的下降通道;春季在1983年由0．3跃变为1984的-1．1,跃变时间同步。逐旬日照气候趋势系数25旬中有19旬为负值,绝对值较大的为1月中旬和6月上旬,均通过0．01水平的显著性检验。结论：生育期内冬季气候明显变暖,寒冷日数和酷冷日数减少,有利于小麦安全越冬,生长期和灌浆期延长;冬小麦生育期各旬降水量呈现抛物线分布,降水为减少趋势,对冬小麦稳产高产不利;生育期内尤其在中后期日照时数迅速减少,不利于小麦发育成熟。     

SWAT模型在陕西黑河流域非点源污染模拟中的应用

SWAT模型是最具有活力的非点源污染模型之一,能够与GIS结合模拟复杂大流域不同土地利用条件下的非点源污染情况.本研究在建立流域非点源污染研究基础数据库的基础上,根据实测资料的完整性,运用GIS与分布式参数机理模型SWAT 2000版本的集成,利用1991-1996年的实测水量、泥沙和营养负荷数据进行参数率定,应用1997-1998年的实测数据进行模型验证,从而确定SWAT模型在黑河流域非点源污染模拟中的适用性和可靠性,可为流域非点源污染负荷的估算提供可靠的模型基础.     

分布式水文模型在小流域综合治理规划中的应用

密云水库是北京市唯一的地表饮用水源,其上游山区是主要的水源涵养和供给地。位于水库上游北部山区的白马关河是一条直接进入水库的支流,虽然年径流量并不大,但是汛期随降雨径流带出的污染负荷进入密云水库,会对水库水质造成直接影响,弄清该流域降雨径流状况是进行水土流失和污染负荷估算及清洁小流域建设的基础。本研究采用分布式水文模型,对水库上游白马关河小流域内不同降雨频率下的产汇流进行了模拟计算,分析其下垫面特性对降雨径流的影响规律,为白马关河小流域的综合治理规划和非点源污染负荷控制提供参考。     

分布式水文模型的误差分析

分布式水文模型以其具有明确物理意义的参数结构和对空间分异性的全面反映,能够准确详尽地捕述和模拟流域内真实的降水径流过程而被广泛需求和关注。在模拟土地利用、土地覆盖、水土流失等各种变化过程的水文响应,面源污染、陆面过程、气候变化影响评价等诸多领域都有广泛的应用。模型的预报精度和误差至关重要．决定了模型的应用和推广。在分析分布式水文模型建立和验证过程的基础上,提出了模型的4类误差来源：被排除往外的因素引起的误差,实测历史记录资料的随机或系统误差,参数误差和模型结构误差,讨论了各类误差的分析与计算方法,为模型的发展和成长提供了依据。     

耦合土壤墒情的气候适宜度指数在山东省冬小麦产量动态

利用山东省1981-2011年历年冬小麦生育期及产量资料、14个气象站点的逐日气象资料、1992-2011年冬小麦生长季逐旬20cm土壤墒情资料,分别构建考虑和不考虑土壤墒情的冬小麦不同生长阶段的气候适宜度指数计算模型,通过与气象产量进行相关和回归分析,建立了基于两种气候适宜度指数的3-5月逐旬产量动态预报模型,并进行历史回代检验和动态外推预报。结果表明：考虑土壤墒情的气候适宜度指数能够更客观地反映山东省冬小麦生长期间气象条件和土壤水分对其产量形成的影响,构建的气候适宜度指数与冬小麦气象产量的相关系数均通过0.01水平的显著性检验,相关性高于不考虑土壤墒情的气候适宜度指数。产量动态预报模型对1992-2009年历史回代检验的平均准确率均在95.0%以上,标准化均方根误差RMSE均小于6%。对2010-2011年外推预报准确率最高达99.4%,最低为95.4%,说明预报准确率较高,建立的产量动态预报模型可以在业务上推广应用。     

气温和CO2浓度变化对陕北地区冬小麦产量影响的模拟分析

分析气候变化对农业生产的影响,有利于制定相应的对策,保障粮食安全。在分析陕北地区1957—2013年气温、降水等气象因子变化趋势的基础上,利用AquaCrop作物生长模型模拟分析气温及CO_2浓度等气象因子变化对陕北地区冬小麦产量的影响。结果表明:陕北地区1957—2013年平均气温呈上升趋势,上升速率为0.22℃/10a,平均降水量呈下降趋势,下降速率为0.15mm/10a。气温每升高0.1℃,榆林和延安两地冬小麦分别增产1.5%和0.5%;CO_2浓度每增加10μmol/mol,两地冬小麦分别增产3.8%和2.0%;气温和CO_2浓度同时变化(即气温升高0.1℃同时CO_2浓度增加10μmol/mol),两地冬小麦分别增产5.1%和2.3%。仅考虑气温及CO_2浓度变化,陕北地区暖干+高碳型气候有利于提高冬小麦生产力,未来18年陕北地区冬小麦产量将实现不同程度的增产,在3种不同典型年下与2012年相比,榆林地区2020,2025,2030年枯水年、平水年和丰水年冬小麦分别增产21.2%~31.8%,25.4%~36.0%,29.7%~40.7%;延安相应3种典型年下增产3.3%~8.3%,4.4%~9.7%,4.8%~10.5%。因此,可在陕北地区适度增加冬小麦种植面积,增加农业产量。     

基于RS与GIS技术的分布式水文模型模拟径流变化刍议

基于遥感和地理信息系统技术的分布式水文模型是目前水文模拟发展的主要方向。分析了分布式水文模型、遥感和地理信息系统技术在流域径流模拟过程中的结合点,并针对流域径流要素对土地覆被和气候变化响应过程为目的,讨论利用分布式水文模型研究土地覆被和气候变化下径流响应过程的一般方法。     

冬小麦气象产量分析

采用多年滑动平均法和曲线模拟法计算河南省五二农场小麦的趋势产量及气象产量，发现小麦气象产量波动振幅越来越大。本文试引入年份序数作为时间放大因子，以10月气象因子为例进行多元回归计算，结果表明此方法能明显提高计算的相关系数。     

黄淮豫东平原冬小麦节水高产水肥耦合数学模型研究

在人工控制试验条件下,采用二次通用旋转组合设计,对影响冬小麦产量的Ｎ、Ｐ和水三因素的综合效应进行了研究。结果表明,水肥配合存在阈值反应,这个阈值是：Ｎ９０～２４０ｋｇ／ｈｍ^２,Ｐ_２Ｏ₅５６．２５～２２１．２５ｋｇ／ｈｍ^２,灌溉定额１５００～３７５０ｍ³／ｈｍ^２。低于阈值下限水平,Ｎ、Ｐ无明显增产效应,水分利用效率（ＷＵＥ,ｗａｔｅｒ ｕｓｅ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ）低;高于阈值上限,水肥互作效应呈减小趋势;在阈值范围内,水肥互作增产效应显著。增加Ｎ、Ｐ投入和适宜限量供水是提高水份利用效率的重要途径。通过对所建数学模型的计算机模拟,提出了不同决策目标和水文年型的水肥优化方案。     

基于SIMDual_Kc模型的豫北地区麦田土壤水分动态和棵间蒸发模拟

利用2a实测的冬小麦田间土壤剖面含水率和棵间蒸发数据,修正了基础作物系数和土壤物理参数等指标,率定了SIMDual_Kc双作物模型,并验证了其在豫北地区冬小麦田的适用性。结果表明,修订后的SIMDual_Kc模型模拟豫北地区冬小麦有效根层的土壤含水率和棵间蒸发量与实测值具有很好的一致性,误差较小。冬小麦整个生育期的棵间蒸发量占总腾发量的比例约为35%,分时期计算,此比值在生育前期明显高于生育后期。生育前期棵间蒸发量占总腾发量的比例高达73%,快速生长期该比例降至约30%,生育中期棵间蒸发比例最低,约为7.5%,生育后期棵间蒸发比例又升至约35.5%。研究结果可为地表覆盖、节水灌溉方式和适宜灌溉频率等减少棵间蒸发的技术措施研发与应用提供必要的理论支持。     

森林流域分布式水文模型研究

 构建了森林流域基于物理过程的分布式水文模型。该模型界面明晰,参数较少、容易获取,具有明确的物理意义,而且能模拟降雨、气温、植被、冻土和地形等因素对系统水文过程的影响。通过改变模型中降雨输入和森林植被组成等参数的方法可以探讨森林生态系统水文过程对降雨输入和森林植被变化的响应。     

Effects of Urea Foliar Application on Grain Yield and Quality of Winter Wheat

The effects of urea foliar application rates at different growth stages of wheat on protein and yield of winter wheat were evaluated in a factorial experiment. Time of application and amounts of urea foliar application rates were the treatments. Urea was applied at four stages including tillering, jointing, anthesis, and grain filling, and urea foliar application rates were 22.5, 45, 67.5, and 90 kg ha^?1 (12.5, 25, 37.5, and 50% of total urea application). Our data demonstrated that urea application time had significant effects on grain weight, number of seeds per spike, plant height, and protein content. Furthermore, total dry weight, grain weight, harvest index, 1000-seed weight, plant height, and protein content were significantly affected by amounts of urea foliar application. The effects of time?×?rate of urea foliar application on grain yield, 1000-seed weight, and plant height were significant.     

基于气候和土壤水分综合适宜度指数的冬小麦产量动态预报模型

利用河北省16个农气观测站1981-2010年逐日气象资料、土壤水分观测资料、冬小麦生育期观测资料、灌溉记录和8个冬小麦主产市产量资料,根据土壤水分平衡原理和模糊数据理论,建立了综合反映冬小麦生长期气象条件和土壤水分状况的气温-日照-土壤水分适宜度评价模型,并以旬为时间步长,建立了基于气温-日照-土壤水分适宜度指数的冬小麦产量动态预报模型.结果表明,气温-日照-土壤水分适宜度指数克服了气温-日照-降水适宜度指数仅考虑水分状况中降水条件的不足,能够客观反映冬小麦生长期的气象条件和土壤水分状况,与冬小麦产量变化量呈极显著相关(P＜0.01),相关性高于气温-日照-降水适宜度指数;动态产量预报模型对1981-2008年历史拟合检验和2009-2010年预报试验的平均相对误差分别为6.1％和1.2％,误差较小,表明建立的冬小麦产量动态预报模型能够满足业务需求,具有较高应用价值.     

云推理模型在贵州省粮食产量预测中的应用

粮食生产是国民经济重要的组成部分,粮食生产的波动必然会引发整个国民经济的波动。基于贵州省1949-2008年粮食总产量数据,采用云推理预测模型动态模拟该省粮食产量变化态势,并以1999-2008年10a数据与预测数据进行验证。结果表明:云推理模型在粮食产量预测中的应用效果较好,尤其是对趋势的预测效果令人满意,具有较高的实用价值和推广应用的意义。     

网格大小选择对大尺度分布式水文模型水文过程模拟的影响

以都阳湖信江流域为研究区,分析了网格大小选择对大尺度分布式水文模型水文过程模拟的影响.研究结果显示,在同样参数条件下,1,2和4 km这3种不同尺寸网格对模拟的总径流量影响较小,但网格大小显著地改变着模拟水流在地表径流和地下径流间的分配;不同网格的模型计算的实际蒸发量的差别不显著;大网格的模型计算的地下水补给量大.经过率定后的3种不同网格的模型均能较好地模拟流域的径流过程,但2 km网格模型模拟的总体效果要好于1 km网格模型和4 km网格模型.研究表明,对于分布式水文模型,网格的精细并不一定提高模型的模拟效果,一定精度空间数据的翰人条件下,分布式水文模型存在一个合适的网格大小使得模型的模拟效果最佳.在流域水文模型的具体应用中,应考虑流域本身的尺度以及模拟的目的和精度要求,选择合适的网格大小,同时应结合模型机理,解释模拟结果.